تطوير أطلس تدفق الدم الدماغي لرسم خرائط تدفق الدم

الملخص

المصدر: Tan, Z., { وآخرون, بناء وتطبيق أطلس تدفق الدم الدماغي القائم على المنطقة الوظيفية الدماغية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي - وسم الدوران الشرياني. J. Vis. exp. (2024).

يوضح هذا الفيديو طريقة إنشاء أطلس تدفق الدم الدماغي من خلال دمج التصوير بالرنين المغناطيسي أو بيانات وضع العلامات على الدوران الشرياني بالرنين المغناطيسي مع مناطق الدماغ المجزأة ، وتصور أنماط تدفق الدم ، وتحديد مستويات التدفق عبر المناطق الوظيفية.

البروتوكول

1. جمع البيانات وإعدادها

ملاحظة: { يظل التباين في المعلمات غير متأثر بنهج البحث. يتم استخدام كل من تنسيقات التصوير الرقمي والاتصالات في الطب (DICOM) ومبادرة تكنولوجيا معلوماتية التصوير العصبي (NIFTI) لتخزين بيانات التصوير الطبي الرقمي ، مع كون DICOM هو الإخراج المعتاد من أجهزة التصوير السريري. ومع ذلك ، غالبا ما يفضل تنسيق NIFTI للراحة الحسابية في الأنشطة البحثية. يعد التحويل من DICOM إلى NIFTI ممارسة مباشرة وشائعة. في هذه الدراسة ، تم الحصول على بيانات DICOM الأصلية وتحويلها إلى تنسيق NIFTI. تم الحصول على البيانات باستخدام ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) 1.5 تسلا. في عملية تسجيل الصور المتقاطعة لهذه الدراسة ، تم استخدام تسلسل استعادة الانقلاب الموهن بالسوائل (FLAIR) بشكل أساسي ودمجها مع صور تدفق الدم الدماغي (CBF). أداة أطلس CBF ( جدول المواد) المستخدمة في هذه الدراسة هي برمجيات تجارية.

1. نسخ البيانات إلى دليل العمل المعين.
   1. انسخ جميع بيانات NIFTI إلى دليل عمل مخصص.
      ملاحظة: دليل العمل هو نفسه في نظام التشغيل ومختبر المصفوفة (MATLAB). يتبع البحث معيار الاتجاه الأمامي العلوي الأيمن (RAS).
   2. انتقل إلى الدليل الذي يحتوي على البيانات داخل دليل عمل MATLAB الحالي ، واستخدم وظيفة niftiread لتحميل بيانات FLAIR في مساحة العمل. استخدم وظيفة الحجم للتحقق من أبعاد تسلسل FLAIR. استدع الأمر Flair_Slice لعرض تسلسل FLAIR (كما هو موضح في الشكل 1). استخدم الأوامر المحددة على النحو التالي:
      FLAIR_XLF = niftiread('FLAIR_XFL.nii');
      size(FLAIR_XLF)
      Flair_Slice(FLAIR_XLF);
   3. ارجع إلى الشكل 1 للحصول على صورة لواجهة المستخدم الرسومية التفاعلية (GUI) لتسلسل FLAIR. استخدم شريط التمرير السفلي لتصفح التسلسلات المختلفة بسرعة.
2. تحقق بسرعة من صور CBF.
   1. استخدم الدالة niftiread لتحميل بيانات CBF في مساحة العمل. استخدم وظيفة الحجم للتحقق من أبعاد تسلسل CBF. استدعي الأمر CBF_Slice لعرض تسلسل CBF (كما هو موضح في الشكل 2 ). استخدم الأوامر المحددة على النحو التالي:
      CBF_XLF = niftiread('CBF_XFL.nii');
      size(CBF_XLF)
      CBF_Slice(CBF_XLF);
   2. ارجع إلى الشكل 2 للحصول على لقطة شاشة تفاعلية لواجهة المستخدم الرسومية لتسلسل CBF. استخدم شريط التمرير السفلي لتصفح التسلسلات المختلفة بسرعة.
      ملاحظة: في الشكل 2 ، يكون نطاق قيمة CBF عادة من 0-120 مل / 100 جم / دقيقة. يستخدم الشكل 2 خريطة ألوان لتمثيل مستويات CBF المختلفة بألوان مختلفة.

2. تجزئة المناطق الوظيفية الدماغية من تسلسل FLAIR

} ملاحظة: يعمل تسلسل FLAIR كتصوير هيكلي ويوفر قدرات تشخيصية مرضية ممتازة. لذلك ، فإن دمج FLAIR مع CBF له قيمة تشخيصية مهمة في العيادات. تقسم هذه الدراسة المناطق الوظيفية الدماغية الرئيسية من تسلسل FLAIR.

1. في مساحة العمل ، قم باستدعاء الدالة FLAIR_Segment وقم بتشغيل برنامج تجزئة الصور المستند إلى U-Net ثلاثي الأبعاد المدرب مسبقا لإنشاء طرق عرض ثلاثية المستوى تلقائيا لتجزئة المناطق الوظيفية الدماغية ، كما هو موضح في الشكل 3 . يمثل كل لون في الشكل 3 منطقة وظيفية مميزة.
2. للفحص في الوقت الفعلي للمناطق الوظيفية الدماغية المختلفة ، استخدم تفاعل التقاطع ( الشكل 3 ). انقر واسحب مركز التقاطع لإجراء فحص ثلاثي الأبعاد تعسفي لتشريح الدماغ المعاد بناؤه.
   ملاحظة: واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 3 تتيح أيضا ضبط نطاق شدة التدرج الرمادي والتباين والسطوع لطرق العرض ثلاثية المستويات.
3. اضغط على زر الماوس الأيسر واسحبه فوق أي منطقة من الصور لتعديل مستويات السطوع والتباين في الوقت الفعلي. حرر زر الماوس لتأكيد التعديلات وإنهائها.

3. وجهات نظر ثلاثية المستوى لتوزيع CBF عبر المناطق الوظيفية الدماغية

ملاحظة: فحص توزيع CBF عبر المناطق الوظيفية الدماغية المختلفة يسهل الأحكام السريرية الدقيقة لحالات المريض. تحت إطار المنطقة الوظيفية من الشكل 3 ، فإن دمج قيم CBF الدقيقة من تسلسل CBF وتقديمها في طرق عرض ثلاثية المستوى يسمح بفحص شامل للطبيب.

1. استدعاء الدالة CBF_triplanar لإنشاء عرض واجهة المستخدم الرسومية ثلاثي المستوى الموضحة في الشكل 4 ، يعرض التوزيع المكاني CBF عبر المناطق الوظيفية. حرك علامة التصويب للسماح بفحص توزيع CBF في مناطق الاهتمام.
2. انقر فوق تلميحات البيانات زر في الزاوية اليمنى العليا من واجهة المستخدم الرسومية (GUI) لعرض قيم CBF في أي موضع.
3. اضغط على زر الماوس الأيسر واسحبه فوق أي منطقة من الصور لتعديل مستويات السطوع والتباين في الوقت الفعلي. حرر زر الماوس لتأكيد التعديلات وإنهائها.

4. أطلس CBF عبر المناطق الوظيفية الدماغية الرئيسية

ملاحظة: يؤدي تطبيع توزيعات احتمالية CBF عبر المناطق الوظيفية المختلفة إلى إنشاء أطلس CBF للمناطق الوظيفية الدماغية ، معبرا عن مستويات CBF عبر المناطق الوظيفية الدماغية للموضوع.

1. استدعاء الدالة CBF_Atlas لتحويل التوزيع المكاني CBF الموضح في الشكل 4 إلى أطلس CBF (كما هو موضح في الشكل 5 ).
   ملاحظة: في الشكل 5 ، يمثل المحور x مناطق وظيفية دماغية مختلفة ، ويمثل المحور y مستويات CBF مختلفة. تشير الألوان المختلفة إلى مستويات احتمالية مختلفة (كلما كان اللون أكثر احمرارا ، زاد عدد الفوكسل الموجودين).
2. لتغيير حجم الصور الجزئية، انقر فوق الزر تكبير/تصغير في أعلى يمين واجهة المستخدم الرسومية الموضحة في Figure {5.
   ملاحظة: يربط المنحنى في الشكل 5 يربط متوسط CBF عبر المناطق.

النتائج

فئة الشكل = 'صورة image-style-align-center image_resized' style='display:table;margin-left:auto;margin-right:auto;width:75٪;'>

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
CBF Atlas	Intelligent Entropy	CBF Atlas V1.0	شركة بكين للعلوم والتكنولوجيا الذكية المحدودة النمذجة لأمراض الغدة الدرقية
MATLAB	MathWorks	2023B	الحوسبة والتصور
جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي	سيمنز{{TAG_ 34}}	Amria 1.5 T	ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي