Läsion Explorer: Ein Video-geführt, standardisiertes Protokoll für genaue und zuverlässige MRI-abgeleiteten Volumetrics in der Alzheimer-Krankheit und Normale Ältere

Das übergeordnete Ziel der folgenden Pipeline ist es, das Altern und die Demenz besser zu verstehen. Durch die Gewinnung von MRT-abgeleiteten Messungen der regionalen Hirnatrophie und Neuroimaging-Biomarkern für Erkrankungen der kleinen Gefäße. Dies wird erreicht, indem zunächst eine schädelgestreifte Gehirnmaske und eine grundlegende Segmentierung des Hirngewebes zur genauen Quantifizierung des gesamten intrakraniellen Volumens

In einem zweiten Schritt wird eine TRIFE-Läsionssegmentierung durchgeführt, um Läsionssubtypen für genaue bildgebende Biomarkermessungen von Erkrankungen kleiner Gefäße zu quantifizieren und zu klassifizieren. Als nächstes wird eine anatomische Landmarkierung an jedem Individuum durchgeführt, um das Gehirn in 26 standardisierte Interessenbereiche zu zerlegen. Es werden Ergebnisse erhalten, die unterschiedliche regionale Neurodegenerations- und Vaskulopathiemuster zwischen Krankheitsgruppen zeigen, basierend auf Hirngewebeatrophie, Messungen und Läsionsvolumetrien, die aus der strukturellen MRT gewonnen wurden.

Unser Analyseansatz kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in der Bildgebung des Gehirns von Altern und Demenz zu beantworten. Die von uns entwickelte personalisierte Pipeline ermöglicht es Forschern und Klinikern gleichermaßen, Diagnose, Verlauf und Ansprechen auf die Behandlung bei einzelnen Menschen sowie bei verschiedenen Patientengruppen besser zu verstehen. Es ist besonders nützlich für Menschen, die an einer zerebralen Erkrankung der kleinen Gefäße in Kombination mit neurodegenerativen Erkrankungen leiden.

Dies ist bei älteren Menschen, insbesondere bei der Alzheimer-Krankheit, sehr häufig. Die Pipeline kann auch bei Menschen mit anderen neurologischen Erkrankungen wie vaskulärer Demenz und Schlaganfall, frontaler temporaler Demenz, traumatischer Hirnverletzung und Multipler Sklerose angewendet werden. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die manuellen Eingriffsschritte komplex sein können.

Dies erfordert eine Kombination aus einer starken Wissensbasis in der Neuroanatomie sowie einer ausgeprägten Kompetenz und Computerkenntnissen. Viele dieser Schritte lassen sich am besten durch ein Format kommunizieren. Dieses Video ermöglicht es dem Benutzer, die betreffenden anatomischen Strukturen richtig zu visualisieren und die erforderlichen rechnerischen Eingriffe zu zeigen.

Unser Laborleiter Christopher Scott und die Analysten von RIN Imaging, Alicia McNeely und Courtney Beek, werden das Verfahren vorführen. Um zu beginnen, öffnen Sie die Software und laden Sie ein gewichtetes Bild mit T one und das automatische Schädelstripped Total Intracranial Vault Mask Overlay oder TIV Auto. Verwenden Sie dann das Pinselwerkzeug, um mit der Bearbeitung des TIV auto zu beginnen, um Gehirn hinzuzufügen oder neu zu erfassen, das das TIV auto nicht berücksichtigt hat.

Wählen Sie die aktive Zeichnungsbeschriftung als Beschriftung eins aus und zeichnen Sie als alle Beschriftungen aus, um Farbe, DIV-Auto-Bereiche oder die nicht farbigen Bereiche sorgfältig neu zu erfassen. Verwenden Sie den Pinsel, um die TIV-Automaske neu zu malen. Überprüfen Sie jede einzelne Scheibe sorgfältig, um sicherzustellen, dass nur das Gehirngewebe grün als Etikett eins und das gesamte Nicht-Gehirngewebe ein anderes Etikett hat.

Wenn es schwierig zu malen ist, verwenden Sie das Werkzeug für geschlossene Polygone, erfassen Sie das TIV auto nach Bedarf neu, und löschen Sie das TIV auto nach Bedarf. Wenn Sie mit den TIV-Änderungen zufrieden sind, speichern Sie das Bild als TIV-Bearbeitung, um mit der ventrikulären Neuzuweisung zu beginnen. Laden Sie das Seg-Bild über das T one IHC-Bild, und passen Sie dann die Zeichnungsbeschriftungen an die entsprechenden Farben an.

Weisen Sie als Nächstes CSF-Voxel mit dem Füllwerkzeug neu zu und wechseln Sie durch Drücken der Leertaste zwischen Flutfüllung und Zeichnungsgrenzen hin und her. Balkengrenzen werden verwendet, um zu verhindern, dass die Flutfüllung bestimmte Bereiche des Ventrikels füllt, die als periventrikuläre Schwarze Löcher oder als Teil der Hyperintensitäten der weißen Substanz gelten. Verwenden Sie das gewichtete Bild T one als Richtlinie, was für den Temporallappen gefüllt werden soll und was nicht.

Die Segmentierung der Seitenventrikel kann mit der Taste S ein- und ausgeschaltet werden. Wenn Sie fertig sind, bewahren Sie die Segmentierung für die Entfernung des Hirnstamms, des Kleinhirns und der untergeordneten Strukturen auf. Wählen Sie das Polygonwerkzeug aus und scrollen Sie bei deaktivierter Segmentierung zum ersten Segment, an dem das Kleinhirn beginnt.

Klicken Sie dann mit der linken Maustaste, um ein Polygon über die Dura zu zeichnen, die das Kleinhirn umgibt, und entlang der Basis des Hirnstamms über die Calli. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste, um das Polygon zu schließen, und klicken Sie auf Akzeptieren, um diesen Bereich der Segmentierung zu löschen. Der Bereich zeigt nun das T darunter an, was darauf hinweist, dass es nicht mehr in der Segmentierung enthalten ist.

Sobald sich der Hirnstiel trennt, beginnen Sie auch mit der Entfernung des Hirnstamms und des Rückenmarks. Scrollen Sie nun Schicht für Schicht durch das Bild, um sicherzustellen, dass die einzigen verbleibenden Teile der Segmentierung zerebrales Hirngewebe sind. Wenn Sie fertig sind, speichern Sie die Segmentierung.

Um mit dem Laden des ISO-Images und der Mattendatei für eine CPC-Ausrichtung zu beginnen, zoomen Sie zunächst mit dem Navigationswerkzeug heran. Verwenden Sie dann die Werkzeuge Pitch up, down und elevate up down, um die axiale Ansicht so anzupassen, dass die vordere Kommissur am dicksten und die hintere Kommissur gerade ist. Dies sollte am Ende eine schöne Schlüssellochform bilden.

Stellen Sie die Ansicht neu ein, um die Augäpfel in das Sichtfeld zu bringen. Passen Sie nun die Rolle an, indem Sie die Augäpfel in der axialen Ansicht ausbalancieren. Die axialen Slices sollten beim Scrollen durch das Bild gleichmäßig ausbalanciert aussehen.

Passen Sie eine Schicht nach der anderen an, indem Sie sicherstellen, dass das vertikale Fadenkreuz durch die mittlere Sagittalebene verläuft. In der axialen Ansicht kann es manchmal schwierig sein, die Ebene aufgrund der natürlichen Krümmung des Gehirns an den Polen perfekt auszurichten, um die bestmögliche Anpassung zu erzielen. Um mit dem Laden des Bildes zur Identifizierung von Orientierungspunkten zu beginnen.

Klicken Sie zunächst auf das Optionsfeld AC auf der linken Seite, um den zu definierenden Orientierungspunkt auszuwählen. Klicken Sie dann in der axialen Ansicht auf das AC. Klicken Sie anschließend links auf das Optionsfeld PC und dann auf dem PC auf dem Achsenbild.

Klicken Sie nun auf das Optionsfeld PE, um den hinteren Rand des Gehirns auf diesem Schnitt zu definieren, und klicken Sie dann auf den hintersten Teil des Gehirns, entweder links oder rechts. Dadurch werden die Werte für eine koronale Schicht ausgefüllt, die vorübergehend verwendet wird. Klicken Sie auf das Optionsfeld ca, um den Mittelkanal zu definieren.

Scrollen Sie dann von der aktuellen Achsenansicht aus 10 Scheiben nach unten und klicken Sie auf die Mitte des Zentralkanals. Dies füllt den Wert für die sagittale Schicht aus, der nun als Ausgangspunkt verwendet wird, um die mittlere sagittale Ebene zu finden. Klicken Sie anschließend auf das Optionsfeld M, um die mittlere Sagittalebene zu definieren.

Klicken Sie dann auf das Optionsfeld LPR, um die linke Kerbe vor dem Hinterhaupt zu definieren, und auf das Optionsfeld RPR, um die Kerbe vor dem Hinterhaupt der rechten Hemisphäre zu definieren. Um eine Objektkarte zu erstellen, klicken Sie auf das Optionsfeld LSC, um den linken oberen zentralen Sulcus zu definieren. Klicken Sie mit der linken Maustaste, um eine Markierung auf der Dura oberhalb des Sulcus zu platzieren.

Klicken Sie auf das Optionsfeld LOP, um den linken occipitalen Parietalsulcus zu definieren. Diese Sulkusspur verläuft von der Dura bis zum Tentorium cere für oberflächengerenderte Tracings. Beginnen Sie mit der Verfolgung der Sylvie und der Fissur vom hinteren zum vorderen Ende, beginnend an dem Punkt, an dem sie sich in kleine, aufsteigende und absteigende Rami gabelt.

Klicken Sie nun auf das Optionsfeld lc, um den linken zentralen Sulcus zu verfolgen. Beginnen Sie am unteren Ende an der Stelle von Sylvie und Fissur direkt unterhalb des Sulkusendes. Beenden Sie die Verfolgung des Sulcus am oberen Ende, bis es schwierig ist, der Krümmung des Gehirns zu folgen.

Klicken Sie abschließend auf die rechte Schaltfläche unter 3D-Ansicht und wiederholen Sie die Schritte für die rechte Sylvie und Fissur und den rechten zentralen Sulcus für die Läsionssegmentierung mit PD oder T zwei Scans. Überprüfen Sie zunächst alle verfügbaren Bildgebungsbilder, einschließlich T eins, PD und T zwei, um die Entscheidung darüber zu treffen, was als Hirnläsion erfasst werden soll. Verwenden Sie dann das Pinselwerkzeug, um zwei Beschriftungen über die erste zu malen, um die Bereiche mit der Läsion zu kennzeichnen.

Die Segmentierung kann mit der Taste S ein- und ausgeschaltet werden. Malen Sie außerdem die Beschriftung eins über die Beschriftung zwei, um Fehlalarme oder Fehler bei Scans mit Flare-Imaging anzuzeigen. Auch hier sollten Sie alle verfügbaren Bildgebungsmaterialien verwenden, um die Entscheidung darüber zu treffen, aus welchen Bereichen die Läsion besteht.

Verwenden Sie dann den Pinsel, um die Beschriftungen zu ändern, um die Läsion und falsch positive Ergebnisse anzuzeigen. Wenn Sie mit den Änderungen an der Läsionssegmentierung zufrieden sind, speichern Sie das endgültige bearbeitete Bild. Hier sehen wir zwei Beispiele, die SABRE-Landmarking-Verfahren zeigen.

Der axiale Ausschnitt auf der linken Seite zeigt den A-CPC, der an T eins ausgerichtet ist, mit dem ac, dem PC und dem Orientierungspunkt an der hinteren Kante. Die 3D-Oberfläche, die in T one gerendert ist, weist eine Sian-Fissur und eine zentrale Sulcusabgrenzung auf. Diese axiale PD verfügt über ein automatisch generiertes Läsions-Overlay und ein manuell bearbeitetes Läsions-Overlay.

Dies ist ein Beispiel für das manuelle Relabeling-Verfahren, das als Teil des Läsions-Explorer-Prozesses durchgeführt wird, und hier sehen wir ein Beispiel für das manuelle Relabeling-Verfahren, das als Teil des Flex-Prozesses durchgeführt wird. Der axiale Flare verfügt über ein automatisch generiertes Läsions-Overlay und ein manuell bearbeitetes Läsions-Overlay. Im Manuskript zu diesem Video finden Sie Methoden zur Bewertung der Interrater-Reliabilität der Hirnextraktionsverfahren.

Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass es anatomische Unterschiede von Subjekt zu Subjekt gibt, und obwohl dieses Protokoll Richtlinien enthält, die zu befolgen sind, sind Erfahrung und anatomisches Wissen entscheidend, um den Erfolg zu gewährleisten, sobald es gemeistert ist, kann diese Technik in einer bis anderthalb Stunden pro Subjekt nach diesem Verfahren durchgeführt werden. Andere Methoden wie die Segmentierung von Rika-Robins-Basis-cholinergen Hyperintensitäten und Schlaganfall-Tracings können durchgeführt werden. Dies ermöglicht es den Forschern, zusätzliche Fragen zu beantworten, wie z. B. den Beitrag spezifischer Gefäßverletzungen bei der Erforschung von Demenz.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die MRT-Verarbeitungspipeline des Läsions-Explorers für die volumetrische Analyse als Teil der Sabre Brain Tools genau und zuverlässig implementieren können. Diese Software ist kostenlos erhältlich. Laden Sie online@sabrebrainlab.ca herunter.