تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمستشفى بكين دونغتشيمن ، بكين ، الصين. تم استخدام ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي مع تسلسل ASL النبضي (PASL) بناء على صدى الدوران المتدرج التوربيني (TGSE) لوضع العلامات على الدوران الشرياني ثلاثي الأبعاد (3D-ASL) مع المعلمات التالية: TR 4000 مللي ثانية ، TE 25 مللي ثانية ، مدة البلعة 700 مللي ثانية ، وقت الانعكاس 1990 مللي ثانية. يتم سرد أدوات البرمجيات المستخدمة في هذا البحث في جدول المواد.
1. جمع البيانات وإعدادها
ملاحظة: لا يزال التباين في المعلمات غير متأثر بنهج البحث. يتم استخدام كل من تنسيقات DICOM و 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 وشائعة17. في هذه الدراسة ، تم الحصول على بيانات DICOM الأصلية وتحويلها إلى تنسيق NIFTI. تم الحصول على البيانات باستخدام ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي 1.5 تسلا. في عملية تسجيل الصور المتقاطعة لهذه الدراسة ، تم استخدام تسلسل استعادة انعكاس السوائل الموهن (FLAIR) بشكل أساسي ودمجه مع صور CBF. أداة أطلس CBF (جدول المواد) المستخدمة في هذه الدراسة هي برامج تجارية.
- نسخ البيانات إلى دليل العمل المعين.
- انسخ جميع بيانات NIFTI إلى دليل عمل مخصص.
ملاحظة: دليل العمل هو نفسه في نظام التشغيل و MATLAB. يتبع البحث معيار التوجيه الأمامي الأيمن العلوي (RAS).
- انتقل إلى الدليل الذي يحتوي على البيانات داخل دليل العمل الحالي ل MATLAB ، واستخدم وظيفة niftiread لتحميل بيانات FLAIR في مساحة العمل. استخدم وظيفة الحجم للتحقق من أبعاد تسلسل FLAIR. اتصل بالأمر Flair_Slice لعرض تسلسل FLAIR (كما هو موضح في الشكل 1). استخدم الأوامر المحددة كما يلي:
FLAIR_XLF = niftiread ('FLAIR_XFL.nii');
الحجم(FLAIR_XLF)
Flair_Slice (FLAIR_XLF) ؛
- راجع الشكل 1 للحصول على صورة لواجهة المستخدم الرسومية التفاعلية (GUI) لتسلسل FLAIR. استخدم شريط التمرير السفلي لتصفح التسلسلات المختلفة بسرعة.
- تحقق بسرعة من صور CBF.
- استخدم الدالة niftiread لتحميل بيانات CBF في مساحة العمل. استخدم وظيفة الحجم للتحقق من أبعاد تسلسل CBF. اتصل بالأمر CBF_Slice لعرض تسلسل CBF (كما هو موضح في الشكل 2). استخدم الأوامر المحددة كما يلي:
CBF_XLF = نيفتريد ('CBF_XFL.nii');
الحجم(CBF_XLF)
CBF_Slice (CBF_XLF) ؛
- 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 0-120 مل / 100 جم / دقيقة. يستخدم الشكل 2 خريطة ملونة 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 يحمل قيمة تشخيصية مهمة في العيادات. تقسم هذه الدراسة المناطق الوظيفية الدماغية الرئيسية من تسلسل FLAIR.
- في مساحة العمل ، اتصل بوظيفة FLAIR_Segment وقم بتشغيل برنامج تجزئة الصور المستند إلى 3-D U-Net الذي تم تدريبه مسبقا لإنشاء طرق عرض ثلاثية المستويات تلقائيا لتجزئة المناطق الوظيفية الدماغية ، كما هو موضح في الشكل 3. يمثل كل لون في الشكل 3 منطقة وظيفية مميزة.
- للفحص في الوقت الفعلي للمناطق الوظيفية الدماغية المختلفة ، استخدم تفاعل التقاطع (الشكل 3). انقر واسحب مركز التقاطع لإجراء فحص 3D تعسفي لتشريح الدماغ المعاد بناؤه.
ملاحظة: تتيح واجهة المستخدم الرسومية في الشكل 3 أيضا ضبط نطاق كثافة التدرج الرمادي والتباين والسطوع لطرق العرض ثلاثية المستويات.
- 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. مناظر ثلاثية المستويات لتوزيع CBF عبر المناطق الوظيفية الدماغية
ملاحظة: إن فحص توزيع CBF عبر مناطق وظيفية دماغية مختلفة يسهل الأحكام السريرية الدقيقة لحالات المريض. في إطار المنطقة الوظيفية من الشكل 3 ، فإن دمج قيم CBF الدقيقة من تسلسل CBF وتقديمها في طرق عرض ثلاثية المستويات يسمح بفحص الطبيب الشامل.
- قم باستدعاء الدالة CBF_triplanar لإنشاء طريقة عرض واجهة المستخدم الرسومية ثلاثية المستويات الموضحة في الشكل 4 ، والتي تعرض التوزيع المكاني CBF عبر المناطق الوظيفية. حرك التقاطع للسماح بفحص توزيع CBF في المناطق ذات الأهمية.
- انقر فوق الزر تلميحات البيانات في الزاوية العلوية اليمنى من واجهة المستخدم الرسومية لعرض قيم CBF في أي موضع.
- 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 احتمال CBF عبر مناطق وظيفية مختلفة إلى إنشاء أطلس CBF للمناطق الوظيفية الدماغية ، معبرا عن مستويات CBF عبر المناطق الوظيفية الدماغية للموضوع.
- قم باستدعاء 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 السيني مناطق وظيفية دماغية مختلفة ، ويمثل المحور ص مستويات مختلفة من CBF ؛ تشير الألوان المختلفة إلى مستويات احتمالية مختلفة (كلما كان اللون أكثر احمرارا ، زاد عدد voxels الموجودة).
- انقر فوق الزر تكبير / تصغير في أعلى يمين واجهة المستخدم الرسومية الموضحة في الشكل 5 لتغيير حجم الصور الجزئية.
ملاحظة: يربط المنحنى الوارد في الشكل 5 متوسط CBF عبر المناطق.
5. اختلافات كبيرة في CBF_Atlas بين الأشخاص الأصحاء ومرضى CCI
ملاحظة: باستخدام نفس العملية الموضحة في الأقسام 1-4 ، يمكن الحصول على متوسط قيم CBF عبر مناطق وظيفية دماغية مختلفة لمرضى CCI.
- استخدم وظيفة CBF_Compare لإنشاء مخطط مقارن لمنحنى CBF من موضوع سليم مقابل مريض CCI (الشكل 6).
- لاحظ الاختلافات الكبيرة بين منحنى CBF للمريض (ملون باللون الأسود) والمنحنى الصحي (ملون باللون الأحمر) (الشكل 6). تحديد المناطق الوظيفية مع قطرات CBF أكثر وضوحا في المريض. دمج الخطوة 3.3 ، إعادة فحص المناطق التي كان أداء المريض فيها أسوأ مقارنة بالمناطق الأخرى.
ملاحظة: تسمح الخطوة 3.3 بعرض مستويات CBF للمريض في مساحة ثلاثية الأبعاد ، مما يعني أنه يمكن للأطباء استخدام عرض واجهة المستخدم الرسومية ثلاثية المستويات الموضحة في الشكل 4 لفحص CBF في أي موضع للمريض. هنا ، تختلف درجة انخفاض CBF في مواقع مختلفة لمرضى CCI. يمكن للأطباء إعادة النظر في الشكل 4 للتركيز على مناطق الدماغ ذات الانخفاض الكبير في CBF.
- استخدم الرموز الموجودة في الزاوية اليمنى العليا من واجهة المستخدم الرسومية (الشكل 5) للوصول إلى وظائف مثل التصغير والتكبير والعودة إلى العرض العام ووضع علامة على إحداثيات البكسل المحدد.
ملاحظة: باستخدام نفس المبدأ ، يمكن أيضا مقارنة نتائج ما قبل العلاج وما بعد العلاج من نفس المريض باستخدام النهج الوارد في الشكل 6 لتقييم الفعالية السريرية بمرور الوقت.