مقالة منهجية

القياس الكمي لمنطقة الأعصاب البصرية العرضية على التصوير بالرنين المغناطيسي: بروتوكول جديد باستخدام برامج فيجي

DOI:

10.3791/62752

⸱

سبتمبر 4, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Department of Radiology and Nuclear Medicine, The University of Jordan, 2Department of Special Surgery, The University of Jordan, 3Medical student, School of medicine, The University of Jordan

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

قدمنا بروتوكولا مفصلا لطريقة موحدة لتقييم العصب البصري وتحديد كمي باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ، وذلك باستخدام تسلسل التصوير المتاحة على نطاق واسع ، وبرامج الوصول المفتوح لتحليل الصور. ومن شأن اتباع هذا البروتوكول الموحد أن يوفر بيانات ذات مغزى للمقارنة بين مختلف المرضى والدراسات المختلفة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقييم العصب البصري هو جانب مهم من تشخيص الزرق والمتابعة. يصف هذا المشروع بروتوكولا لمنهجية موحدة للتقييم المقطعي للعصب البصري وتحديد كميا باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي 3 T للحصول على الصور وبرنامج ImageJ في فيجي لمعالجة الصور. تم إجراء اقتناء الصورة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي 3 T، مع تعليمات مناسبة للمريض لضمان التثبيت المستقيم أثناء التصوير. تم استخدام تسلسل قمع الدهون المرجح T2. وينبغي تحميل قطع التاجية التي اتخذت 3 ملم وراء الكرة الأرضية وم عمودي على محور العصب البصري إلى البرنامج. باستخدام وظيفة العتبة ، يتم اختيار منطقة المادة البيضاء في العصب البصري وقياسها كميا ، وبالتالي ، القضاء على التحيز القياس بين الأفراد. كما وصفنا الحدود الطبيعية للمنطقة المقطعية العصبية البصرية وفقا للعمر، استنادا إلى الأدب المنشور سابقا. استخدمنا البروتوكول الموصوف لتقييم العصب البصري لمريض الزرق المشتبه به. ووجد أن المنطقة المقطعية العصبية البصرية تقع ضمن الحدود الطبيعية، وهي نتيجة تأكدت أكثر من خلال التصوير المقطعي للتماسك البصري للعصب البصري.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الزرق هو اعتلال عصبي بصري يعتبر السبب الأكثر شيوعا للعمى لا رجعة فيه1. على الرغم من ذلك ، فإنه لا يزال غير مفهوم بشكل جيد من حيث الفيزيولوجيا المرضية والتشخيص ، مع عدم وجود مرجع معياري واحد لإنشاء التشخيص2. وفقا للمعهد الوطني للصحة والرعاية التميز (نيس) تشخيص الزرق الأولية مفتوحة الزاوية (POAG) يتطلب تقييم مجالات متعددة، بما في ذلك تقييم القرص البصري على امتحان الصندوق أو التصوير المقطعي التماسك البصري (أكتوبر)، وتقييم المجال البصري، وقياس الضغط داخل العين 3. الفكرة وراء تشخيص الزرق هو تحديد وجود الاعتلال العصبي البصري التقدم، والتي يمكن القيام به كميا في4أكتوبر . في هذا الصدد، يمكن أيضا استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لتقييم العصب البصري وتحديد كمي للمنطقة المادة البيضاء5،ولكن لكي يكون هذا ذات مغزى سريريا، والبروتوكول المستخدم في العصب البصري كمية المادة البيضاء يحتاج إلى توحيد. وعلاوة على ذلك، ينبغي أن يستوعب البروتوكول أيضا التباين بين الأفراد، وهو عامل قد يؤثر على الدقة في الأمراض المختلفة6.

يتم تقييم تقييم العصب البصري في الزرق على النحو الأمثل عن طريق التصوير العيوني، بما في ذلك OCT، حيث يتم تقييم الجزء الأكثر الأمامية من العصب البصري (على سبيل المثال، القرص البصري). من ناحية أخرى، فإن استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لتقييم العصب البصري عادة ما يقيم الجزء الرجعية من العصب البصري على مسافات مختلفة من الكرة الأرضية. وجدت العديد من الدراسات وجود علاقة قوية بين تقييم القرص البصري باستخدام أكتوبر والتصوير بالرنين المغناطيسي7،8. ومع ذلك، لا يوجد حتى الآن بروتوكول موحد لتقييم العصب البصري وتحديد كمي على التصوير بالرنين المغناطيسي. وقد استخدمت تحديد الحدود العصبية البصرية على التصوير بالرنين المغناطيسي لتحديد مساحتها المقطعية5. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لديها تباين كبير بين المعدلات ، حيث يجب أن يتم ذلك من قبل معدل من ذوي الخبرة ويتطلب وقتا طويلا للخطوط العريضة. وكان الهدف من المشروع الحالي هو توفير بروتوكول لمنهجية موحدة لتقييم الأعصاب البصرية العرضية وتحديد كميتها باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي T 3 للحصول على الصور وبرنامج ImageJ فيجي لمعالجة الصور وتحديد كميتها.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على الدراسة التالية من قبل لجنة البحث ومجلس المراجعة المؤسسية في مستشفى جامعة الأردن. وسيصف البروتوكول التالي تقنية التصوير المستخدمة في الحصول على صور التصوير بالرنين المغناطيسي، يليها معالجة الصور وتحديد كمية الأعصاب البصرية باستخدام برمجيات فيجي.

1. التصوير بالرنين المغناطيسي اقتناء الصور

ملاحظة: تم الحصول على صورة MR باستخدام 3 تسلا (3 T) التصوير بالرنين المغناطيسي لأداء متعدد الكواكب T2 المرجح تسلسل قمع الدهون(جدول المواد).

  1. شرح كامل للفحص للمريض. فيما يلي تعليمات وتفسيرات يجب ذكرها للمريض.
    1. شرح للمريض أنها سوف تحتاج إلى تغيير الملابس وارتداء ثوب خاص للتصوير.
    2. يكون المرضى إزالة أي كحل البالية لأنها يمكن أن تنتج القطع الأثرية (وخاصة في 3 T) بسبب الموصلية الكهربائية من الصباغ أكسيد التيتانيوم.
    3. تأكد من أن المريض لا يملك أي موانع لإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي9:
      1. اسأل المريض عن أي مواد معدنية، والتي قد تشمل أقنعة الوجه، الثقب، الأطراف الاصطناعية، زراعة الأسنان المغناطيسية، مقاطع تمدد الأوعية الدموية الشريان الدماغي.
      2. اسأل المريض عن الأجسام الغريبة المعدنية داخل العين. لهذا، اسأل المريض إذا كانت قد لحام دون معدات الحماية المناسبة.
      3. اسأل المريض عن أي أجهزة قابلة للزرع قد تكون غير متوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي، بما في ذلك أجهزة تنظيم ضربات القلب ومضخات الأنسولين، والأدوية المسكنة، أو مضخات العلاج الكيميائي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن غرسات القوقعة الصناعية / زرع الأذن ، وأنظمة التحفيز العصبي القابلة للزرع ، وأنظمة التحفيز العصبي القابلة للزرع ، والقسطرة ذات المكونات المعدنية ، كلها بطلان.
      4. اسأل المريض عن الجسم الغريب المعدني المتبقي داخل جسمه. وهذا يشمل الرصاص، وطلقات البنادق، والشظايا المعدنية
      5. اسأل المريض عن أي مقاطع جراحية أو خياطة سلكية ، استبدال المفاصل أو الطرف الاصطناعي ، فلتر الوريد الأجوف السفلي (IVC) ، الطرف الاصطناعي العيني ، الدعامات ، أو الجهاز داخل الرحم.
      6. اسأل المريض إذا كانوا قد حصلوا على وشم في الأسابيع ال 6 الماضية.
      7. اسأل المريض عما إذا كان قد خضع لعملية تنظير القولون في الأسابيع الثمانية الماضية.
      8. نظرا للمساحة الضيقة لجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي ، اسأل المريض عما إذا كان لديه خوف من الأماكن المغلقة.
        ملاحظة: يمكن العثور على صعوبة مع المرضى الذين لديهم مؤشر كتلة الجسم عالية (مؤشر كتلة الجسم).
    4. اشرح للمريض أنه من المتوقع أن يستغرق الفحص 15 دقيقة ، حيث يحتاج المريض إلى البقاء ساكنا.
  2. بعد إكمال التعليمات والتأكد من أن المريض يفهم الامتحان بالكامل ، احصل على موافقة موقعة.
  3. أثناء الحصول على صورة التصوير بالرنين المغناطيسي ، ضع المريض في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي ، وركز على هدف مستقيم أثناء التصوير دون أي حركة رأس. للمرضى الذين يعانون من ضعف حدة البصر، استخدم حافزا صوتيا لتحسين التثبيت. تتضمن الطرق الأكثر شمولا للتثبيت إغلاق عين واحدة ، واستخدام هدف التثبيت مركزيا في شكل شاشة LCD تغير الألوان ، واستخدام مواد التشحيم العينية.
  4. تأكد من أن المريض يدرك أن هناك زر الضغط التي يمكن الضغط عليها إذا كانوا بحاجة إلى أي شيء أثناء وجوده في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي. في حين يمكن استخدام لفائف الرأس ، قد يكون ملف العين ولفائف مدارية أكثر ملاءمة للتصوير العيون.
  5. إدخال المعلمات التالية للحصول على الصورة: تسلسل قمع الدهون المرجح T2 (TR = 3000 مللي ثانية؛ TE = 90 مللي ثانية؛ TE = 100؛ مجال الرؤية = 16 سم×16 سم؛ مصفوفة = 296 * 384 ؛ سمك شريحة = 3 مم؛ فجوة الشريحة = 0.3 مم). كانت الصورة النهائية التي تم تحليلها صورة إكليلية مائلة على بعد 3 ملم خلف الكرة الأرضية. من المهم ملاحظة أنه في حين يستخدم تسلسل قمع الدهون المرجح T2 بشكل عام لتصوير العصب البصري ، يمكن استخدام تسلسلات أخرى ، بما في ذلك تصوير صدى الدوران السريع T2.
  6. خذ قطعا تاجيا من العصب البصري المتعامد (أي عموديا) إلى العصب الخلفي 3 مم إلى الكرة الأرضية. استخدم الصور الكشفية في الطائرات القوسية العرضية والمائلة لضمان الاتجاه الأمثل للعصب البصري وتحديد مواقع تقاطع الأعصاب البصرية.
  7. تقييم نوعية تثبيت النظرات عن طريق توزيع CSF حول العصب البصري ، حيث يجب توزيعه بشكل موحد حول العصب البصري بسماكة متساوية تقريبا في جميع الجوانب.
  8. كرر العملية لتصوير العصب البصري للجانب الآخر.

2. تحليل الصور

  1. تحميل فيجي حزمة معالجة الصور من (https://imagej.net/Fiji).
  2. قم بتحميل الصورة الإكليلية للعصب البصري إلى برنامج ImageJ Fiji للتحليل عن طريق النقر على ملف من شريط القائمة، يليه الزر فتح. اختر الصورة التاجية التي ستتم معالجتها. نقل الصور إلى برنامج فيجي دون فقدان جودة الصورة أثناء النقل، حيث سيؤدي فقدان جودة الصورة إلى نتائج تحليل صور غير موثوقة.
  3. توحيد المقياس عن طريق تحديد عدد وحدات البكسل لكل وحدة طول برسم خط مستقيم على مقياس الخريطة. ثم اختر تعيين مقياس من شريط القائمة تحليل. حدد طول الخط كما يظهر على مقياس الخريطة مع توحيد الطول المناسب (أي في الغالب مم).
  4. قم بتحويل الصورة إلى تدرج رمادي باستخدام قائمة الصور، ثم اختر النوع و8 بت.
  5. تحديد مدى كثافة بكسل المادة البيضاء.
    1. استخدام أداة اختيار لاسو(البرنامج المساعد | | التقسيم أداة لاسو)، حدد مساحة كافية من المادة البيضاء، مع التأكد من عدم تضمين منطقة المادة الرمادية أثناء التحديد. وجدنا أن إجمالي منطقة المادة البيضاء المختارة من حوالي 1000 بكسل يكفي. استخدم أداة التحليل والتدبير لتحديد المنطقة المحددة.
  6. إظهار أداة الرسم البياني من القائمة تحليل، والتي تظهر توزيع كثافة البكسل في منطقة المادة البيضاء المحددة. انقر على مربع Live للتأكد من أن الرسم البياني يقيم المنطقة المحددة. يجب أن يظهر الرسم البياني على الرسم البياني توزيعا طبيعيا للكثافة.
  7. حساب نطاق كثافة المادة البيضاء على النحو التالي:
    الحد الأدنى = متوسط الكثافة - (3* الانحراف المعياري)
    الحد الأعلى = متوسط الكثافة + (3* الانحراف المعياري)
  8. افتح أداة Threshold من القائمة صورة، متبوعة بوظيفة ضبط. حدد النطاق المحسوب من الخطوة السابقة. حدد وظيفة الخلفية الداكنة فقط وحدد التعليق التوضيحي بالأبيض والأسود B&؛W من القائمة المنسدلة، ثم انقر فوق تطبيق. سيظهر قناع المادة البيضاء الموجود داخل القرص البصري.
  9. استخدام أداة اختيار لاسو(البرنامج المساعد | | التقسيم أداة لاسو)، حدد المنطقة السوداء التي تمثل القرص البصري.
  10. استخدم الدالة قياس من شريط القائمة تحليل، والتي سيتم حساب المنطقة التي تم وضع علامة عليها من قبل الدالة عتبة في مم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كانت نسبة الكوب إلى القرص لمريض ذكر يبلغ من العمر 30 عاما يقدم لفحص طب العيون 0.8(الشكل 1A)، وهو أمر مريب وقد يكون موحيا بالزرق. عند إجراء التصوير المقطعي للتماسك البصري لسمك طبقة الألياف العصبية ، وجدنا أن سمك العصب كان ضمن الحدود الطبيعية للعمر(الشكل 1B). وكان من المقرر أن يجري المريض تصويرا بالرنين المغناطيسي في المدار، حيث طلب إجراء قطع إكليلي لتقييم العصب البصري وأجرى وفقا للبروتوكول المذكور أعلاه.

حصلنا على قطع التصوير بالرنين ا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وصفنا بروتوكولا لتقييم وقياس المادة البيضاء العصبية البصرية التي يمكن استخدامها لتقييم المريض الزرق. ويستخدم البروتوكول تسلسلات تصوير متاحة على نطاق واسع للحصول على الصور، ويستخدم برنامج فيجي المفتوح المصدر لتحليل الصور. قمنا بتوحيد معلمات الصورة التي تم العثور عليها سابقا لتكون أكثر دقة وقابلية للاستنساخ للغاية في اكتساب صورة العصب البصري ، بما في ذلك الطلب من المريض التركيز مباشرة إلى الأمام ، باستخدام T2 مع تسلسل قمع الدهون ، والتقاط المنطقة المقطعية العرضية 3 مم خلف الكرة الأرضية. بالإضافة إلى ذلك ، وصفنا طريقة تحليل...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جميع المؤلفين يعلنون عدم وجود تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نود أن نشكر فارس حداد و حسن العيسى على مساهمتهم الهامة في تصوير الفيديو وتطويره.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
آلة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)ماسح التصوير بالرنينSiemens Magnetom VerioN / A
المغناطيسي 3T

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Quigley, H. A., Broman, A. T. The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020. The British Journal of Ophthalmology. 90 (3), 262-267 (2006).
  2. Weinreb, R. N., Aung, T., Medeiros, F. A. The pathophysiology and treatment of glaucoma: a review. JAMA. 311 (18), 1901-1911 (2014).
  3. Overview | Glaucoma: diagnosis and management | Guidance | NICE. , Available from: https://www.nice.org.uk/guidance/ng81 (2021).
  4. Michelessi, M., et al. Optic nerve head and fibre layer imaging for diagnosing glaucoma. The Cochrane Database of Systematic Reviews. (11), 008803(2015).
  5. Ramli, N. M., et al. Novel use of 3T MRI in assessment of optic nerve volume in glaucoma. Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 252 (6), 995-1000 (2014).
  6. AlRyalat, S. A., Muhtaseb, R., Alshammari, T. Simulating a colour-blind ophthalmologist for diagnosing and staging diabetic retinopathy. Eye. , 1-4 (2020).
  7. Chang, S. T., et al. Optic Nerve Diffusion Tensor Imaging Parameters and Their Correlation With Optic Disc Topography and Disease Severity in Adult Glaucoma Patients and Controls. Journal of Glaucoma. 23 (8), 513-520 (2014).
  8. Omodaka, K., et al. Correlation of magnetic resonance imaging optic nerve parameters to optical coherence tomography and the visual field in glaucoma. Clinical & Experimental Ophthalmology. 42 (4), 360-368 (2014).
  9. Ghadimi, M., Sapra, A. Magnetic Resonance Imaging Contraindications. StatPearls. , (2021).
  10. Bäuerle, J., Schuchardt, F., Schroeder, L., Egger, K., Weigel, M., Harloff, A. Reproducibility and accuracy of optic nerve sheath diameter assessment using ultrasound compared to magnetic resonance imaging. BMC Neurology. 13 (1), 187(2013).
  11. Wang, N., et al. Orbital Cerebrospinal Fluid Space in Glaucoma: The Beijing Intracranial and Intraocular Pressure (iCOP) Study. Ophthalmology. 119 (10), 2065-2073 (2012).
  12. Weigel, M., Lagrèze, W. A., Lazzaro, A., Hennig, J., Bley, T. A. Fast and Quantitative High-Resolution Magnetic Resonance Imaging of the Optic Nerve at 3.0 Tesla. Investigative Radiology. 41 (2), 83-86 (2006).
  13. Yiannakas, M. C., Toosy, A. T., Raftopoulos, R. E., Kapoor, R., Miller, D. H., Wheeler-Kingshott, C. A. M. MRI Acquisition and Analysis Protocol for In Vivo Intraorbital Optic Nerve Segmentation at 3T. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (6), 4235-4240 (2013).
  14. Al-Haddad, C. E., et al. Optic Nerve Measurement on MRI in the Pediatric Population: Normative Values and Correlations. American Journal of Neuroradiology. 39 (2), 369-374 (2018).
  15. Mncube, S. S., Goodier, M. Normal measurements of the optic nerve, optic nerve sheath and optic chiasm in the adult population. South African Journal of Radiology. 23 (1), 7(2019).
  16. Nguyen, B. N., et al. Ultra-High Field Magnetic Resonance Imaging of the Retrobulbar Optic Nerve, Subarachnoid Space, and Optic Nerve Sheath in Emmetropic and Myopic Eyes. Translational Vision Science & Technology. 10 (2), (2021).
  17. Lagrèze, W. A., et al. Retrobulbar Optic Nerve Diameter Measured by High-Speed Magnetic Resonance Imaging as a Biomarker for Axonal Loss in Glaucomatous Optic Atrophy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50 (9), 4223-4228 (2009).
  18. Nielsen, K., et al. Magnetic Resonance Imaging at 3.0 Tesla Detects More Lesions in Acute Optic Neuritis Than at 1.5 Tesla. Investigative Radiology. 41 (2), 76-82 (2006).
  19. Mafee, M. F., Rapoport, M., Karimi, A., Ansari, S. A., Shah, J. Orbital and ocular imaging using 3- and 1.5-T MR imaging systems. Neuroimaging Clinics of North America. 15 (1), 1-21 (2005).
  20. Gala, F. Magnetic resonance imaging of optic nerve. The Indian Journal of Radiology & Imaging. 25 (4), 421-438 (2015).
  21. Gao, K., et al. Optic Nerve Cross-Sectional Area Measurement with High-Resolution, Isotropic MRI in Optic Neuritis (P6.159). Neurology. 84 (14), (2015).
  22. Zou, H., Müller, H. J., Shi, Z. Non-spatial sounds regulate eye movements and enhance visual search. Journal of Vision. 12 (5), 2(2012).
  23. Yang, H., et al. The Connective Tissue Components of Optic Nerve Head Cupping in Monkey Experimental Glaucoma Part 1: Global Change. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (13), 7661-7678 (2015).
  24. Mwanza, J. -C., et al. Retinal nerve fibre layer thickness floor and corresponding functional loss in glaucoma. The British Journal of Ophthalmology. 99 (6), 732-737 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

ImageJ T2

مقالات ذات صلة