Segmentation et inscription à l'IRM ou à la tordeur pour la cartographie des symptômes de lésions

La cartographie lésion-symptôme est un outil puissant pour localiser les fonctions cérébrales en étudiant les patients atteints de lésions cérébrales. Une étape importante implique le traitement d’image, y compris la segmentation des lésions et l’enregistrement dans l’espace standard. Ce protocole décrit un cadre unifié qui fonctionne avec toutes les modalités d’imagerie structurale, fournissant une sortie cohérente des lésions dans l’espace standard pour une utilisation dans les études de cartographie lésion-symptôme.

Les lésions doivent être transformées en espace standard pour permettre des comparaisons entre les sujets. Le cerveau de chaque patient doit être aligné spatialement pour corriger les différences de taille et de forme du cerveau. Tout en utilisant cette méthode, il est utile de voir comment chaque étape doit être effectuée, plutôt que de suivre les instructions écrites seul.

Il faut aussi une bonne compréhension des images cérébrales, ce qui rend une démonstration visuelle utile. Ce protocole décrit comment effectuer les étapes de traitement requises pour la cartographie lésion-symptôme. Une fois que les cartes de lésion sont enregistrées à l’espace standard, la cartographie de lésion-symptôme peut être exécutée sur de grands groupes de patients.

Lorsque toutes les cartes de lésions sont transformées en espace standard, chaque voxel représente la même région du cerveau à travers les sujets. Cela permet d’effectuer des analyses statistiques, par exemple, pour vérifier si la présence d’une lésion dans un voxel particulier est associée à un déficit cognitif. Commencez par recueillir des tomodensitogrammes cérébraux ou des IRM chez des patients atteints d’AVC ischémique.

La plupart des scanners ont les scans comme fichiers DICOM qui peuvent être copiés sur un disque dur ou un serveur. Recueillir les variables cliniques dans un fichier de données en faisant des lignes séparées pour chaque cas et des colonnes pour chaque variable clinique. Pour la segmentation infarctus, inclure au moins la date de l’AVC et la date de l’imagerie ou une variable qui indique l’intervalle de temps entre l’AVC et l’imagerie.

Pour convertir les images DICOM en fichiers NIfTI non compressés, à l’aide de l’outil DICOM-to-NIfTI, tapez la commande vue à l’écran ici dans l’invite de commande, en utilisant le chemin de dossier vers les fichiers DICOM. Un exemple de la commande avec les chemins de dossier insérés peut être vu ici. Cette commande exécutera l’exécuteur testamentaire, convertira les images DICOM dans le dossier sélectionné et enregistrera les fichiers NIfTI dans ce dossier.

Enfin, organisez les fichiers NIfTI dans une structure de dossier pratique, avec un sous-volet pour chaque cas, avant de commencer la segmentation infarctus. Tout d’abord, assurez-vous que l’analyse a été effectuée au moins 24 heures après l’apparition des symptômes de l’AVC. Dans le cas contraire, l’infarctus aigu ne sera pas visible sur la Tomodensitométrie ou ne sera que partiellement visible, et l’analyse ne peut pas être utilisée pour la segmentation.

Ouvrez le CT natif à l’aide du logiciel ITK-SNAP en sélectionnant File, puis ouvrez l’image principale à partir du menu dropdown. Cliquez ensuite sur Parcourir et sélectionnez le fichier pour ouvrir l’analyse. Identifiez maintenant l’infarctus en fonction des caractéristiques d’imagerie.

Tout d’abord, notez que les infarctus ont un faible signal par rapport au tissu cérébral normal. Au stade aigu, les grands infarctus peuvent causer un effet de masse, entraînant le déplacement des tissus environnants, la compression des ventricules, le déplacement de la ligne médiane et l’oblitération des sulci. Il peut y avoir transformation hémorragique, qui est visible comme des régions avec un signal élevé dans l’infarctus.

Au stade chronique, l’infarctus se composera d’un centre hypodense et cavitated, avec une densité semblable à celle du fluide céphalo-rachidien, et d’une jante moins hypodense, qui représente le tissu cérébral endommagé. Dans le cas de grands infarctus, il peut y avoir ex vacuo agrandissement de sulci adjacents ou ventricules. Segmentez le tissu cérébral infarctus à l’aide du mode Pinceau à partir de la barre d’outils principale, en utilisant le clic gauche pour dessiner et le clic droit pour effacer.

Alternativement, utilisez le mode Polygone pour placer des points d’ancrage aux frontières de la lésion, et maintenez le bouton gauche de la souris tout en déplaçant la souris au-dessus des frontières de la lésion. Une fois que tous les points sont connectés, cliquez sur accepter de remplir la zone délimitée. Après avoir terminé la segmentation, enregistrez-la sous forme de fichier binaire NIfTI dans le même dossier que l’analyse en cliquant sur Segmentation et enregistrer l’image de segmentation du menu dropdown, puis enregistrez la segmentation en lui donnant exactement le même nom que le scan segmenté, avec l’extension de lésion.

Tout d’abord, assurez-vous que le balayage de DWI a été exécuté dans les sept jours suivant le début de course. Les infarctus sont visibles sur dwi dans les quelques heures après le début de l’AVC, et leur visibilité sur DWI diminue progressivement après environ sept jours. Ensuite, identifiez et annotez le tissu cérébral infarctus basé sur le signal élevé sur DWI et le signal faible sur la carte ADC.

Ne confondez pas un signal de diffusion élevé près des interfaces entre l’air et les tissus ou les os, qui sont un artefact couramment observé sur dwi. Pour l’imagerie FLAIR, vérifiez d’abord que l’analyse a été effectuée 48 heures après l’apparition des symptômes de l’AVC. Au stade hyperacute, l’infarctus n’est généralement pas visible, ou les limites exactes ne sont pas claires.

Ensuite, ouvrez l’image FLAIR dans ITK-SNAP, ainsi que l’analyse pondérée T1 dans une fenêtre séparée pour référence, si disponible. Au stade aigu, l’infarctus est visible comme lésion hyperintense quelque peu homogène, avec ou sans gonflement et effet de masse. Si disponible, utilisez le DWI pour différencier les lésions aiguës infarctus et chroniques, telles que les hyperintensities de matière blanche.

Pour enregistrer des images, téléchargez d’abord RegLSM et utilisez cet outil pour traiter les tomodensitogrammes ou tout type de séquence IRM. La procédure d’enregistrement peut être vue dans le chiffre indiqué ici. Ensuite, ouvrez MATLAB Version 2015a ou plus, définissez le dossier actuel sur RegLSM, puis activez SPM en tapant addpath suivi du nom du dossier pour SPM.

Ensuite, tapez RegLSM pour ouvrir l’interface graphique. Pour effectuer l’enregistrement d’un seul cas, sélectionnez mode test dans le menu d’enregistrement. Utilisez ensuite le bouton Image ouverte pour sélectionner l’analyse segmentée, l’annotation et, en option, le T1, et sélectionnez le système d’enregistrement souhaité.

Alternativement, le mode Batch peut être utilisé pour enregistrer tous les cas dans le dossier sélectionné. Assurez-vous que RegLSM a enregistré les paramètres d’enregistrement qui en résultent, les analyses enregistrées et la carte des lésions enregistrées dans les sous-ensembles générés automatiquement. Maintenant, passez en revue les résultats d’enregistrement en sélectionnant les résultats de contrôle dans l’interface RegLSM, et parcourez le dossier principal avec ces résultats.

Faites défiler l’analyse enregistrée et utilisez le réticule pour vérifier l’alignement du modèle MNI152, en prêtant attention aux repères anatomiques reconnaissables. Assurez-vous de marquer tous les enregistrements échoués dans une colonne distincte dans le fichier de données précédemment créé pour une correction manuelle ultérieure. Pour toutes les cartes de lésion qui ont besoin de correction, ouvrez le modèle MNI152 T1 dans ITK-SNAP, puis sélectionnez segmentation ouverte dans le menu segmentation, et choisissez la carte de lésion enregistrée, qui se superpose sur le modèle.

En outre, ouvrez les résultats d’inscription dans une fenêtre séparée pour référence. Corrigez la carte de lésion enregistrée dans ITK-SNAP pour tout type de désalignement, en utilisant la fonction brosse pour ajouter des voxels avec clic gauche ou supprimer les voxels avec clic droit. Enfin, enregistrer la carte de lésion corrigée comme un fichier NIfTI dans le même dossier que la carte de lésion non corrigée, puis enregistrer la segmentation en lui donnant exactement le même nom que la carte de lésion non corrigée, avec l’extension de corrigé.

Ici, nous voyons des tomodensitogrammes pour un seul patient. L’analyse initiale ne peut pas être utilisée pour la segmentation parce que l’infarctus n’est pas encore visible, même si les cartes de perfusion CT montrent l’ischémie. Le CT le sixième jour montre le gonflement du tissu cérébral infarctus avec le décalage médian léger et la transformation hémorragique.

Le balayage après quatre mois montre la perte de tissu de cerveau avec l’agrandissement ex vacuo des ventricules et des sulci voisins. Le résultat de l’enregistrement du CT le sixième jour au modèle MNI152 est vu ici. L’algorithme d’enregistrement n’a pas suffisamment compensé le décalage de midline et la compression du ventricule gauche, qui a exigé une correction manuelle.

Après correction, la carte enregistrée de lésion est une représentation précise de l’infarctus dans l’espace indigène et peut être employée pour la cartographie de lésion-symptôme. Ici, nous voyons la comparaison de la séquence DWI enregistrée et de l’infarctus enregistré correspondant avec le modèle MNI152. Notez la légère erreur à la tête du noyau caudate droit.

Cela a nécessité une correction manuelle de la segmentation dans l’espace standard. Enfin, ce chiffre montre les résultats de l’enregistrement de la séquence IRM FLAIR au troisième jour, ce qui est adéquat et ne nécessite aucune correction manuelle. Ce protocole couvre le processus de préparation des données d’imagerie pour la cartographie lésion-symptôme, y compris des lignes directrices pratiques sur la façon d’effectuer la segmentation et l’enregistrement précis des infarctus à un modèle cérébral.

Les cartes de lésion peuvent être employées dans les études de cartographie de lésion-symptôme pour localisé une fonction cognitive spécifique ou pour employer l’endroit de lésion pour prévoir des résultats cognitifs dans les patients d’AVC. Ce protocole accélère et harmonise le flux de travail pour les études de cartographie des lésions et des symptômes, permettant aux chercheurs d’effectuer de grandes études multicentriques, y compris des centaines à des milliers de sujets.