פיתוח אטלס זרימת דם מוחי למיפוי זרימת הדם

תקציר

מקור: Tan, Z., et al.,{{}} בנייה ויישום של אטלס זרימת דם מוחי מבוסס אזור תפקודי מוחי באמצעות הדמיית תהודה מגנטית-תיוג ספין עורקי. J. Exp. (2024).

סרטון זה מדגים את השיטה לבניית אטלס זרימת דם מוחי על ידי שילוב הדמיית תהודה מגנטית או נתוני תיוג ספין של MRI עורקי עם אזורי מוח מפולחים, הדמיית דפוסי זרימת דם וכימות רמות זרימה על פני אזורים תפקודיים.

פרוטוקול

1. איסוף נתונים והכנתם

הערה: השונות בפרמטרים אינה מושפעת מגישת המחקר. הן פורמטים של הדמיה דיגיטלית ותקשורת ברפואה (DICOM) והן של יוזמת טכנולוגיית אינפורמטיקה של הדמיה מוחית (NIFTI) משמשים לאחסון נתוני הדמיה רפואית דיגיטלית, כאשר DICOM הוא הפלט הרגיל ממכשירי הדמיה קליניים. עם זאת, פורמט NIFTI מועדף לעתים קרובות לנוחות חישובית בפעילויות מחקר. המרה מ-DICOM ל-NIFTI היא פרקטיקה פשוטה ונפוצה. במחקר זה, נתוני DICOM אותנטיים נרכשו והומרו לפורמט NIFTI. הנתונים נרכשו באמצעות סורק הדמיית תהודה מגנטית (MRI) של 1.5 טסלה. בתהליך רישום התמונה הצולבת של מחקר זה, נעשה שימוש בעיקר ברצף התאוששות היפוך נוזל מוחלש (FLAIR) והתמזג עם תמונות זרימת דם מוחית (CBF). הכלי CBF Atlas (Table of Materials) המשמש במחקר זה הוא תוכנה מסחרית.

1. העתק נתונים לספריית העבודה המיועדת.
   1. העתק את כל נתוני NIFTI לספריית עבודה מותאמת אישית.
      NOTE: ספריית העבודה זהה במערכת ההפעלה ובמעבדת המטריצה (MATLAB). המחקר עוקב אחר תקן האוריינטציה הקדמית הנכונה (RAS).
   2. עבור לספרייה המכילה את הנתונים בספריית העבודה הנוכחית של MATLAB, והשתמש בפונקציית niftiread כדי לטעון נתוני FLAIR לסביבת העבודה. השתמש בפונקציית הגודל כדי לבדוק את הממדים של רצף FLAIR. קרא לפקודה Flair_Slice כדי להציג את רצף FLAIR (כפי שמוצג באיור 1). השתמש בפקודות הספציפיות באופן הבא:
      FLAIR_XLF = niftiread('FLAIR_XFL.nii');
      size(FLAIR_XLF)
      Flair_Slice(FLAIR_XLF);
   3. עיין ב איור 1 לתמונה של ממשק המשתמש הגרפי האינטראקטיבי (GUI) לרצף FLAIR. השתמש בפס הגלילה התחתון כדי לדפדף במהירות בין הרצפים השונים.
2. בדוק במהירות תמונות של CBF.
   1. השתמש בפונקציה niftiread כדי לטעון נתוני CBF לסביבת העבודה. השתמש בפונקציית הגודל כדי לבדוק את הממדים של רצף ה-CBF. קרא ל CBF_Slice כדי להציג את רצף ה-CBF (כפי שמוצג ב איור 2). השתמש בפקודות הספציפיות באופן הבא:
      CBF_XLF = niftiread('CBF_XFL.nii');
      size(CBF_XLF)
      CBF_Slice(CBF_XLF);
   2. עיין ב איור 2 לצילום מסך אינטראקטיבי של ממשק המשתמש הגרפי של רצף ה-CBF. השתמש בפס הגלילה התחתון כדי לדפדף במהירות בין הרצפים השונים.
      NOTE: in איור 2, טווח ערכי ה-CBF הוא בדרך כלל 0-120 מ"ל/100 גרם/דקה. איור 2 משתמש במפת צבעים כדי לייצג רמות CBF שונות בצבעים שונים.

2. פילוח של אזורים פונקציונליים מוחיים מרצף FLAIR

הערה: רצף FLAIR משמש הן כהדמיה מבנית והן מספק יכולות אבחון פתולוגיות מצוינות. לכן, מיזוג FLAIR עם CBF הוא בעל ערך אבחנתי חשוב במרפאות. מחקר זה מפלח אזורים תפקודיים מוחיים עיקריים מרצף FLAIR.

1. בסביבת העבודה, קרא לפונקציה FLAIR_Segment והפעל את תוכנית פילוח התמונות התלת-ממדית המבוססת על U-Net כדי ליצור באופן אוטומטי תצוגות תלת-מישוריות של פילוח אזורים פונקציונליים מוחיים, כפי שמוצג ב איור 3. כל צבע ב-איור 3 מייצג אזור פונקציונלי מובהק.
2. לבדיקה בזמן אמת של אזורים פונקציונליים שונים במוח, השתמש באינטראקציה של הכוונת (איור 3). לחץ וגרור את מרכז הכוונת לבדיקה תלת מימדית שרירותית של האנטומיה המשוחזרת של המוח.
   NOTE: ממשק המשתמש הגרפי ב- איור 3 מאפשר גם התאמה של טווח העוצמה, הניגודיות והבהירות של גווני האפור נופים תלת-מישוריים.
3. לחץ וגרור את לחצן העכבר השמאלי מעל כל אזור בתמונות כדי לשנות את רמות הבהירות והניגודיות בזמן אמת. שחרר את לחצן העכבר כדי לאשר ולסיים את ההתאמות.

3. תצוגות תלת-מישוריות של התפלגות CBF על פני אזורים פונקציונליים מוחיים

NOTE: בחינת התפלגות CBF על פני אזורים תפקודיים שונים במוח מאפשרת שיפוט קליני מדויק של מצבי המטופל. תחת מסגרת האזור הפונקציונלי מ-איור 3, שילוב ערכי ה-CBF המדויקים מרצף ה-CBF והצגתם בתצוגות תלת-מישוריות מאפשר בדיקת רופא מקיפה.

1. קרא ל-CBF_triplanar function ליצירת תצוגת ממשק המשתמש הגרפי התלת-מישורי המוצגת ב-איור 4, המציג התפלגות מרחבית של CBF על פני אזורים פונקציונליים. הזז את הכוונת כדי לאפשר בחינה של התפלגות CBF באזורי עניין.
2. לחץ על כפתור טיפים לנתונים בפינה השמאלית העליונה של ממשק המשתמש הגרפי כדי להציג את ערכי ה-CBF בכל מיקום.
3. לחץ וגרור את לחצן העכבר השמאלי מעל כל אזור בתמונות כדי לשנות את רמות הבהירות והניגודיות בזמן אמת. שחרר את לחצן העכבר כדי לאשר ולסיים את ההתאמות.

4. אטלס CBF על פני אזורים פונקציונליים מוחיים עיקריים

הערה: נורמליזציה של התפלגות ההסתברות של CBF על פני אזורים פונקציונליים שונים יוצרת את אטלס ה-CBF של האזורים הפונקציונליים המוחיים, המבטא את רמות ה-CBF על פני אזורים פונקציונליים מוחיים של הנושא.

1. קרא לפונקציה CBF_Atlas כדי להמיר את ההתפלגות המרחבית של CBF המוצגת ב-איור 4 לתוך CBF Atlas (כפי שמוצג ב-איור 5).
   הערה: in איור 5, ציר ה-x מייצג אזורים תפקודיים מוחיים שונים, וציר ה-y מייצג רמות CBF שונות; הצבעים השונים מציינים רמות הסתברות שונות (ככל שהצבע אדום יותר, כך יש יותר ווקסלים).
2. לשינוי גודל של תמונות חלקיות, לחץ על הלחצן Zoom In/Out בפינה השמאלית העליונה של ממשק המשתמש הגרפי המוצג ב-איור 5.
   NOTE: העקומה ב איור 5 מחבר את ה-CBF הממוצע בין אזורים.

תוצאות

<

p style='line-height:1.2;margin-bottom:0pt;margin-top:0pt;' dir='ltr'>

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
אטלס CBF	אנטרופיה אינטליגנטית	אטלס CBF V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for Thyroid Disease
MATLAB	MathWorks	}2023B	}מחשוב וויזואליזציה
מכשיר MRI	}סימנס{{TAG_ 34}}	Amria 1.5 T	סורק MRI