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Lésion Explorer: Un Protocole de vidéo-guidée standardisé pour Volumetrics IRM dérivées exactes e...
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Medicine
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JoVE Journal Medicine
Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer’s Disease and Normal Elderly

Lésion Explorer: Un Protocole de vidéo-guidée standardisé pour Volumetrics IRM dérivées exactes et fiables dans la maladie d'Alzheimer et normale personnes âgées

Full Text
40,968 Views
12:50 min
April 14, 2014

DOI: 10.3791/50887-v

Joel Ramirez1, Christopher J.M. Scott1, Alicia A. McNeely1, Courtney Berezuk1, Fuqiang Gao1, Gregory M. Szilagyi1,2, Sandra E. Black1,2

1LC Campbell Cognitive Neurology Research Unit, Heart & Stroke Foundation Canadian Partnership for Stroke Recovery, Brain Sciences Research Program,Sunnybrook Health Sciences Centre, 2Department of Medicine (Neurology), Institute of Medical Science,University of Toronto

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

Lesion Explorer (LE) is a semi-automatic image-processing pipeline designed to analyze brain tissue and hyperintensity lesions in Alzheimer's disease and normal aging. This protocol aims to enhance the accuracy of MRI-derived volumetric measurements.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Neuroimaging
  • Alzheimer's Disease

Background

  • Understanding aging and dementia through neuroimaging.
  • Quantifying brain atrophy and small vessel disease biomarkers.
  • Importance of accurate lesion segmentation in MRI analysis.
  • Application to various neurological disorders.

Purpose of Study

  • To develop a pipeline for assessing brain imaging in aging and dementia.
  • To facilitate diagnosis and treatment response evaluation.
  • To provide a visual demonstration of complex manual procedures.

Methods Used

  • Skull stripping and brain tissue segmentation.
  • TRIFE lesion segmentation for classifying lesion subtypes.
  • Anatomical landmarking to define standardized regions of interest.
  • Manual intervention steps guided by video demonstration.

Main Results

  • Identification of differential neurodegeneration patterns.
  • Quantification of lesion volumetrics from structural MRI.
  • Insights into the relationship between brain atrophy and small vessel disease.
  • Utility of the pipeline for various patient groups.

Conclusions

  • The personalized pipeline enhances understanding of dementia progression.
  • Visual demonstrations improve the accuracy of complex procedures.
  • Applicable to a range of neurological disorders beyond Alzheimer's disease.

Frequently Asked Questions

What is the Lesion Explorer (LE)?
LE is an image-processing pipeline for analyzing brain lesions in MRI scans.
How does the pipeline assist in dementia research?
It quantifies brain atrophy and lesion types to better understand aging and dementia.
What types of neurological disorders can this method be applied to?
It can be used for Alzheimer's, vascular dementia, stroke, and more.
Why is visual demonstration important in this study?
It helps clarify complex manual procedures and enhances understanding.
Who demonstrates the procedure in the video?
The demonstration is conducted by lab manager Christopher Scott and imaging analysts.
What are the key steps in the pipeline?
Key steps include skull stripping, segmentation, and anatomical landmarking.
How does this research impact clinical practice?
It aids in diagnosis, progression tracking, and treatment response evaluation.

Lésion Explorer (LE) est un pipeline semi-automatique traitement d'image développé pour obtenir le tissu cérébral régional et sous-corticales volumétrie de lésions hypersignal de l'IRM structurelle de la maladie d'Alzheimer et des personnes âgées normale. Pour assurer un niveau élevé de précision et de fiabilité, ce qui suit est une vidéo-guidée, protocole standardisé des procédures manuelles de LE.

L’objectif global du pipeline suivant est de mieux comprendre le vieillissement et la démence. En obtenant des mesures dérivées de l’IRM de l’atrophie cérébrale régionale et des biomarqueurs de neuroimagerie de la maladie des petits vaisseaux. Ceci est réalisé en générant d’abord un masque cérébral dépouillé du crâne et une segmentation de base du tissu cérébral pour quantifier avec précision les volumes intracrâniens totaux.

Dans un deuxième temps, une segmentation des lésions TRIFE est réalisée pour quantifier et classer les sous-types de lésions afin de mesurer avec précision les biomarqueurs d’imagerie de la maladie des petits vaisseaux. Ensuite, un repère anatomique est effectué sur chaque individu pour manger le cerveau en 26 régions d’intérêt standardisées. Des résultats sont obtenus qui montrent des profils différentiels de neurodégénérescence régionale et de vasculopathie entre les groupes de maladies sur la base de l’atrophie du tissu cérébral, des mesures et de la volumétrie des lésions obtenue à partir de l’IRM structurelle.

Notre approche d’analyse peut aider à répondre à des questions clés en imagerie cérébrale du vieillissement et de la démence. Le pipeline personnalisé que nous avons développé permet aux chercheurs et aux cliniciens de mieux comprendre le diagnostic, la progression et la réponse au traitement chez des personnes individuelles ainsi que chez différents groupes de patients. Il est particulièrement utile pour les personnes atteintes d’une maladie des petits vaisseaux cérébraux associée à des troubles neurodégénératifs.

Ceci est très fréquent chez les personnes âgées, en particulier dans la maladie d’Alzheimer. Le pipeline peut également être appliqué aux personnes atteintes d’autres troubles neurologiques tels que la démence vasculaire et les accidents vasculaires cérébraux, la démence frontale temporale, les lésions cérébrales traumatiques et la sclérose en plaques. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car les étapes d’intervention manuelle peuvent être complexes.

Cela nécessite la combinaison d’une solide base de connaissances en neuroanatomie ainsi que de solides compétences et compétences informatiques. Il est préférable de communiquer bon nombre de ces étapes par le biais d’un format. Cette vidéo permettra à l’utilisateur de visualiser correctement les structures anatomiques en question et de montrer les interventions informatiques requises.

Notre directeur de laboratoire, Christopher Scott, et l’analyste d’imagerie RIN, Alicia McNeely et Courtney Beek, feront la démonstration de la procédure. Pour commencer, ouvrez le logiciel et chargez une image pondérée T un et le crâne dépouillé automatiquement, la superposition totale de masque de voûte intracrânienne ou TIV auto. Ensuite, utilisez l’outil pinceau pour commencer à modifier le TIV auto afin d’ajouter ou de recapturer du cerveau que le TIV auto n’a pas pris en compte.

Sélectionnez l’étiquette de dessin active comme étiquette un et dessinez comme toutes les étiquettes pour capturer à nouveau la couleur, les zones automatiques DIV ou capturer soigneusement les zones non colorées. Utilisez le pinceau pour repeindre le masque automatique VIT. Vérifiez soigneusement chaque tranche pour vous assurer que seul le tissu cérébral est peint en vert comme étiquette un et que tous les tissus non cérébraux ont une autre étiquette.

S’il est difficile de peindre, utilisez l’outil Polygone fermé, recapturez le TIV auto si nécessaire et supprimez le TIV auto si nécessaire. Lorsque vous êtes satisfait des modifications du VTI, enregistrez l’image en tant que modification du VTI pour commencer la réaffectation ventriculaire. Chargez l’image de séparation sur l’image IHC T one, puis ajustez les étiquettes de dessin aux couleurs appropriées.

Ensuite, réattribuez les voxels CSF à l’aide de l’outil de remplissage d’inondation, basculez d’avant en arrière entre le remplissage d’inondation et les limites de dessin en appuyant sur l’espace. Les limites de barres sont utilisées pour empêcher le remplissage d’inondation de remplir certaines zones du ventricule qui sont considérées comme des trous noirs périventriculaires ou une partie des hyperintensités de la substance blanche. Utilisez l’image pondérée T un comme guide pour savoir ce qu’il faut remplir et ce qu’il ne faut pas remplir pour le lobe temporal.

La segmentation des ventricules latéraux peut être activée et désactivée à l’aide de la touche S. Une fois terminé, enregistrez la segmentation pour l’ablation du tronc cérébral, du cervelet et des structures sous-tentorielles. Sélectionnez l’outil polygone et, avec la segmentation désactivée, faites défiler jusqu’à la première tranche sur laquelle le cervelet commence.

Ensuite, faites un clic gauche pour dessiner un polygone sur la dure-mère entourant le cervelet et le long de la base du tronc cérébral à travers les calli. Ensuite, faites un clic droit pour fermer le polygone et cliquez sur accepter pour supprimer cette zone de la segmentation. La zone affichera maintenant le T en dessous, indiquant qu’il n’est plus inclus dans la segmentation.

Une fois que le pédoncule cérébral s’est séparé, commencez également à retirer le tronc cérébral et la moelle épinière. Maintenant, faites défiler l’image tranche par tranche pour vérifier que les seules parties de la segmentation qui restent sont du tissu cérébral cérébral. Lorsque vous avez terminé, enregistrez la segmentation.

Pour commencer à charger l’image ISO et le fichier mat pour un alignement CPC, effectuez d’abord un zoom avant étroit à l’aide de l’outil de navigation. Ensuite, utilisez les outils d’inclinaison vers le haut, vers le bas et élévation vers le bas pour ajuster la vue axiale de sorte que la commissure antérieure soit à son plus épaisse et que la commissure postérieure soit droite. Cela devrait finir par former une belle forme de trou de serrure.

Réajustez la vue pour amener les globes oculaires dans le champ de vision. Ajustez maintenant le roulis en équilibrant les globes oculaires dans la vue axiale. Les tranches axiales doivent être équilibrées uniformément lors du défilement de l’image.

Une tranche à la fois, ajustez-vous en vous assurant que le réticule vertical passe par le plan sagittal moyen. Dans la vue axiale, il peut parfois être difficile de faire en sorte que l’avion s’aligne parfaitement en raison de la courbure naturelle du cerveau aux pôles, créer le meilleur ajustement possible. Pour commencer, chargez l’image pour l’identification du point de repère.

Tout d’abord, cliquez sur la case d’option AC à gauche pour sélectionner le point de repère à définir. Cliquez ensuite sur l’AC dans la vue axiale. Ensuite, cliquez sur la case d’option PC à gauche, puis sur le PC sur l’image axiale.

Cliquez maintenant sur le bouton radio PE pour définir le bord postérieur du cerveau sur cette tranche, puis cliquez sur la partie la plus postérieure du cerveau, à gauche ou à droite. Cela remplira les valeurs d’une tranche coronale, qui sera utilisée momentanément. Cliquez sur la case d’option ca pour définir le canal central.

Ensuite, faites défiler 10 tranches par rapport à la vue axiale actuelle et cliquez sur le centre du canal central. Cela renseigne la valeur de la tranche sagittale, qui sera maintenant utilisée comme point de départ pour trouver le plan sagittal moyen. Ensuite, cliquez sur le bouton radio M pour définir le plan sagittal moyen.

Cliquez ensuite sur le bouton radio LPR pour définir l’encoche pré-occipitale gauche et sur le bouton radio RPR pour définir l’encoche pré-occipitale de l’hémisphère droit. Pour la création d’une carte d’objet, cliquez sur la case d’option LSC pour définir le sillon central supérieur gauche. Faites un clic gauche pour placer un marqueur sur la dure-mère au-dessus du sillon.

Cliquez sur le bouton radio LOP pour définir le sillon pariétal occipital gauche. Ce tracé de sillon s’étend de la dure-mère au tentorium cere pour les tracés de surface. Commencez à tracer la Sylvie et la fissure de l’extrémité postérieure à l’extrémité antérieure, en commençant par le point où elle se bifurque en petits rameaux ascendants et descendants.

Cliquez maintenant sur le bouton radio lc pour tracer le sillon central gauche. Commencer par l’extrémité inférieure à la pointe de Sylvie et fissurer directement au-dessous de la terminaison du sillon. Terminez de tracer le sillon à l’extrémité supérieure jusqu’à ce qu’il soit difficile de suivre la courbure du cerveau.

Enfin, cliquez sur le bouton droit sous le point de vue 3D et répétez les étapes pour la Sylvie et la fissure droites et le sillon central droit pour la segmentation des lésions avec des scans ou T deux. Tout d’abord, examinez toutes les images disponibles, y compris la T un, la et la T 2 pour éclairer la décision sur ce qu’il faut capturer comme lésion cérébrale. Ensuite, utilisez l’outil pinceau pour peindre l’étiquette deux sur l’étiquette une pour signifier les zones avec la lésion.

La segmentation peut être activée et désactivée à l’aide de la touche S. De plus, peignez l’étiquette une sur l’étiquette deux pour signaler les faux positifs ou les erreurs pour les numérisations avec imagerie flare. Encore une fois, utilisez toutes les images disponibles au besoin pour éclairer la décision sur les zones qui constituent la lésion.

Ensuite, utilisez le pinceau pour changer les étiquettes afin de signifier la lésion et les faux positifs. Lorsque vous êtes satisfait des modifications apportées à la segmentation des lésions, enregistrez l’image finale modifiée. Nous pouvons voir ici deux exemples montrant les procédures de marquage SABRE.

La coupe axiale de gauche montre le CPC aligné T avec l’ac, le PC et les positions des points de repère du bord postérieur. La surface 3D rendue T one présente une délimitation de la fissure de Sian et du sillon central. Cette DP axiale dispose d’une superposition de lésions générée automatiquement et d’une superposition de lésions éditée manuellement.

Il s’agit d’un exemple de la procédure de réétiquetage manuel qui est effectuée dans le cadre du processus d’exploration des lésions, et nous pouvons voir ici un exemple de la procédure de réétiquetage manuel qui est effectuée dans le cadre du processus flexible. L’évasement axial est doté d’une superposition de lésion générée automatiquement et d’une superposition de lésion modifiée manuellement. Voir le manuscrit accompagnant cette vidéo pour les méthodes d’évaluation de la fiabilité inter-juges des procédures d’extraction cérébrale.

Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler qu’il existe des variations anatomiques d’un sujet à l’autre, et bien que ce protocole fournisse des directives à suivre, l’expérience et les connaissances anatomiques sont cruciales pour assurer le succès une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une heure à une heure et demie par sujet après cette procédure. D’autres méthodes telles que la segmentation des hyperintensités cholinergiques de base de Rika Robins et les tracés d’AVC peuvent être effectuées. Cela permet aux chercheurs de répondre à des questions supplémentaires telles que la contribution de lésions vasculaires spécifiques dans l’étude de la démence.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de mettre en œuvre avec précision et fiabilité le pipeline de traitement de l’IRM Lesion Explorer pour l’analyse volumétrique dans le cadre des Sabre Brain Tools. Ce logiciel est disponible gratuitement. Télécharger online@sabrebrainlab.ca.

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Médecine Numéro 86 du cerveau Maladies vasculaires imagerie par résonance magnétique (IRM) la neuroimagerie la maladie d'Alzheimer le vieillissement la neuroanatomie l'extraction du cerveau les ventricules substance blanche hypersignaux les maladies cérébrovasculaires la maladie d'Alzheimer

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