Name: בנייה ויישום של אטלס זרימת דם מוחי מבוסס אזור תפקודי מוחי באמצעות הדמיית תהודה מגנטית - תיוג ספין עורקי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-05-31T14:35:00.000+00:00
Duration: 5 min 23 s
Description: למד בניית אטלס זרימת דם מוחי באמצעות MRI-ASL לניתוח אזורי תפקוד מוחיים. שיטה זו מאפשרת הערכה לא פולשנית של מחלות מוח ושיפור האבחון הקליני.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה קיבל תמיכה משמעותית וסיוע במידול ממחלקת המו"פ של Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd., בייג'ינג, סין.

מחקר זה אושר על ידי מועצת הסקירה המוסדית של בית החולים דונגז'ימן בבייג'ינג, סין. נעשה שימוש בסורק MRI עם רצף ASL פועם (PASL) המבוסס על הד ספין שיפוע טורבו (TGSE) לתיוג ספין עורקי תלת-ממדי (3D-ASL) עם הפרמטרים הבאים: TR 4000 ms, TE 25 ms, משך בולוס 700 ms, זמן היפוך 1990 ms. כלי התוכנה המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. איסוף נתונים והכנתם
הערה: השונות בפרמטרים אינה מושפעת מגישת המחקר. הן פורמט DICOM והן פורמט 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 ונפוצה17. במחקר זה, נתוני DICOM אותנטיים נרכשו והומרו לפורמט NIFTI. הנתונים נרכשו באמצעות סורק MRI של טסלה 1.5. בתהליך הרישום של תמונות צולבות של מחקר זה, רצף שחזור היפוך מוחלש בנוזל (FLAIR) שימש בעיקר והתמזג עם תמונות CBF. הכלי CBF Atlas (Table of Materials) המשמש במחקר זה הוא תוכנה מסחרית.
<ol><li>העתק נתונים לספריית העבודה המיועדת.<ol><li>העתק את כל נתוני NIFTI לספריית עבודה מותאמת אישית. הערה: ספריית העבודה זהה במערכת ההפעלה וב- MATLAB. המחקר עוקב אחר תקן האוריינטציה Right Anterior Superior (RAS).</li>
		<li>עבור אל הספרייה המאחסנת את הנתונים בספריית העבודה הנוכחית של MATLAB, והשתמש בפונקציה niftiread כדי לטעון נתוני FLAIR לסביבת העבודה. השתמש בפונקציית הגודל כדי לבדוק את המידות של רצף FLAIR. קראו לפקודה Flair_Slice כדי להציג את רצף FLAIR (כפי שמוצג באיור 1). השתמש בפקודות הספציפיות באופן הבא: FLAIR_XLF = niftiread ('FLAIR_XFL.nii'); מידות(FLAIR_XLF) Flair_Slice(FLAIR_XLF);</li>
		<li>עיין באיור 1 לקבלת תמונה של ממשק המשתמש הגרפי האינטראקטיבי (GUI) עבור רצף FLAIR. השתמש בפס הגלילה התחתון כדי לעיין במהירות ברצפים השונים.</li>
	</ol></li>
	<li>בדוק במהירות תמונות של CBF.<ol><li>השתמש בפונקציה niftiread כדי לטעון נתוני CBF לסביבת העבודה. השתמש בפונקציית הגודל כדי לבדוק את הממדים של רצף CBF. קראו לפקודת CBF_Slice כדי להציג את רצף CBF (כפי שמוצג באיור 2). השתמש בפקודות הספציפיות באופן הבא: CBF_XLF = niftiread('CBF_XFL.nii'); מידות(CBF_XLF) CBF_Slice(CBF_XLF);</li>
		<li>עיין באיור 2 לקבלת צילום מסך אינטראקטיבי של ממשק המשתמש הגרפי של רצף CBF. השתמש בפס הגלילה התחתון כדי לעיין במהירות ברצפים השונים. הערה: באיור 2, טווח ערכי CBF הוא בדרך כלל 0-120 מ"ל/100 גרם/דקה. איור 2 משתמש במפת צבעים כדי לייצג רמות CBF שונות בצבעים שונים.</li>
	</ol></li>
</ol>2. פילוח אזורים תפקודיים מוחיים מרצף FLAIR
הערה: רצף FLAIR משמש הן כהדמיה מבנית והן מספק יכולות אבחון פתולוגיות מצוינות. לכן, מיזוג FLAIR עם CBF הוא בעל ערך אבחוני חשוב במרפאות. מחקר זה מפלח אזורים תפקודיים מוחיים עיקריים מרצף FLAIR.
<ol><li>בסביבת העבודה, התקשרו לפונקציה FLAIR_Segment והפעילו את תוכנית פילוח התמונה התלת-ממדית מבוססת U-Net שאומנה מראש כדי ליצור באופן אוטומטי תצוגות תלת-מישוריות של פילוח אזורים תפקודיים מוחיים, כפי שמוצג באיור 3. כל צבע באיור 3 מייצג אזור פונקציונלי נפרד.</li>
	<li>לבדיקה בזמן אמת של אזורים תפקודיים מוחיים שונים, השתמשו באינטראקציה על הכוונת (איור 3). לחץ וגרור את מרכז הכוונת לבדיקה תלת-ממדית שרירותית של האנטומיה המשוחזרת של המוח. הערה: ממשק המשתמש הגרפי באיור 3 מאפשר גם כוונון של טווח העוצמה, הניגודיות והבהירות של התצוגות התלת-מישוריות בגווני אפור.</li>
	<li>לחץ וגרור את לחצן העכבר השמאלי מעל אזור כלשהו בתמונות לשינוי בזמן אמת של רמות הבהירות והניגודיות. שחרר את לחצן העכבר כדי לאשר ולסיים את ההתאמות.</li>
</ol>3. תצוגות תלת-מישוריות של התפלגות CBF על פני אזורים תפקודיים מוחיים
הערה: בחינת התפלגות CBF על פני אזורים תפקודיים מוחיים שונים מאפשרת שיפוט קליני מדויק של תנאי המטופל. במסגרת האזור התפקודי מאיור 3, שילוב ערכי CBF המדויקים מרצף CBF והצגתם בתצוגות תלת-מישוריות מאפשר בדיקה מקיפה של רופא.
<ol><li>התקשר לפונקציה CBF_triplanar כדי ליצור את תצוגת ממשק המשתמש הגרפי התלת-מישורי המוצגת באיור 4, המציגה התפלגות מרחבית של CBF בין אזורים פונקציונליים. הזיזו את הכוונת כדי לאפשר בחינה של התפלגות CBF באזורי עניין.</li>
	<li>לחץ על לחצן תיאורי נתונים בפינה השמאלית העליונה של ממשק המשתמש הגרפי כדי להציג את ערכי CBF בכל מיקום.</li>
	<li>לחץ וגרור את לחצן העכבר השמאלי מעל אזור כלשהו בתמונות לשינוי בזמן אמת של רמות הבהירות והניגודיות. שחרר את לחצן העכבר כדי לאשר ולסיים את ההתאמות.</li>
</ol>4. אטלס CBF על פני אזורים תפקודיים מוחיים עיקריים
הערה: נרמול התפלגות ההסתברות של CBF על פני אזורים פונקציונליים שונים יוצר את אטלס CBF של אזורים תפקודיים מוחיים, המבטא את רמות ה- CBF על פני אזורים תפקודיים מוחיים של הנבדק.
<ol><li>קראו לפונקציית CBF_Atlas להמיר את ההתפלגות המרחבית CBF המוצגת באיור 4 לאטלס CBF (כפי שמוצג באיור 5). הערה: באיור 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 קיימים יותר ווקסלים).</li>
	<li>לחץ על לחצן התקרבות/הקטנה בפינה השמאלית העליונה של ממשק המשתמש הגרפי המוצג באיור 5 כדי לשנות גודל של תמונות חלקיות. הערה: העקומה באיור 5 מחברת את ממוצע ה-CBF בין אזורים.</li>
</ol>5. הבדלים משמעותיים CBF_Atlas בין נבדקים בריאים לחולי CCI
הערה: באמצעות אותו תהליך המתואר בסעיפים 1-4, ניתן לקבל את ערכי CBF הממוצעים באזורים תפקודיים מוחיים שונים עבור חולי CCI.
<ol><li>השתמשו בפונקציית CBF_Compare כדי ליצור תרשים השוואתי של עקומת CBF מנבדק בריא לעומת חולה CCI (איור 6).</li>
	<li>שימו לב להבדלים המשמעותיים בין עקומת CBF של המטופל (צבועה בשחור) לבין העקומה הבריאה (צבועה באדום) (איור 6). זהה את האזורים הפונקציונליים עם טיפות CBF בולטות יותר אצל המטופל. שילוב שלב 3.3, לבחון מחדש את האזורים שבהם הביצועים של המטופל היו גרועים יותר בהשוואה לאזורים האחרים. הערה: שלב 3.3 מאפשר צפייה ברמות CBF של המטופל במרחב תלת-ממדי, כלומר רופאים יכולים להשתמש בתצוגת ממשק המשתמש הגרפי התלת-מישורי המוצגת באיור 4 כדי לבחון את ה-CBF בכל עמדה של המטופל. כאן, מידת הירידה ב- CBF משתנה במקומות שונים עבור חולי CCI. רופאים יכולים לבקר שוב באיור 4 כדי להתמקד באזורים במוח עם ירידה משמעותית ב-CBF.</li>
	<li>השתמש בסמלים בפינה הימנית העליונה של ממשק המשתמש הגרפי (איור 5) כדי לגשת לפונקציות כגון התרחקות, התקרבות, חזרה לתצוגה הכללית וסימון הקואורדינטות של הפיקסל שנבחר. הערה: באמצעות אותו עיקרון, ניתן להשוות תוצאות לפני הטיפול ואחריו מאותו מטופל באמצעות הגישה שבאיור 6 כדי להעריך יעילות קלינית לאורך זמן.</li>
</ol>

שילוב תיוג ספין MRI עורקי לזיהוי וניטור זרימת הדם במוח 

<ol><li>Rodriguez, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regional+cerebral+blood+flow+in+chronic+stroke+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Regional cerebral blood flow in chronic stroke patients.</a> Stroke. 24 (1), 94-99 (1993).</li>
<li>Kwok, C. H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognition+and+cerebral+blood+flow+after+extracranial+carotid+revascularization+for+carotid+atherosclerosis%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Ther%22%5BJournal%5D)">Cognition and cerebral blood flow after extracranial carotid revascularization for carotid atherosclerosis: A systematic review.</a> Clin Ther. 45 (11), 1069-1076 (2023).</li>
<li>Togao, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+spin+labeling-based+MR+angiography+for+cerebrovascular+diseases%3A+Principles+and+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Arterial spin labeling-based MR angiography for cerebrovascular diseases: Principles and clinical applications.</a> J Magn Reson Imaging. , (2023).</li>
<li>Haidar, H., Majzoub, R. E., Hajeer, S., Abbas, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+spin+labeling+%28ASL-MRI%29+versus+fluorodeoxyglucose-PET+%28FDG-PET%29+in+diagnosing+dementia%3A+a+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neurol%22%5BJournal%5D)">Arterial spin labeling (ASL-MRI) versus fluorodeoxyglucose-PET (FDG-PET) in diagnosing dementia: a systematic review and meta-analysis.</a> BMC Neurol. 23 (1), 385(2023).</li>
<li>Xu, Y., Tan, G., Chen, D., Liu, J., Zhou, Z., Liu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+spin+labeling+perfusion+MRI+applications+in+drug-resistant+epilepsy+and+epileptic+emergency%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Epileptol%22%5BJournal%5D)">Arterial spin labeling perfusion MRI applications in drug-resistant epilepsy and epileptic emergency.</a> Acta Epileptol. 5, 23(2023).</li>
<li>Xie, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormalities+of+cerebral+blood+flow+and+the+regional+brain+function+in+Parkinson%27s+disease%3A+a+systematic+review+and+multimodal+neuroimaging+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Abnormalities of cerebral blood flow and the regional brain function in Parkinson's disease: a systematic review and multimodal neuroimaging meta-analysis.</a> Front Neurol. 14, 1289934(2023).</li>
<li>Tenberg, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dysautonomia+and+activity+in+the+early+stroke+recovery+period%5BTitle%5D)+AND+%22Neurol+Sci%22%5BJournal%5D)">Dysautonomia and activity in the early stroke recovery period.</a> Neurol Sci. 45 (6), 2505-2521 (2024).</li>
<li>Joshi, D., Prasad, S., Saini, J., Ingalhalikar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+arterial+spin+labeling+%28ASL%29+images+in+Parkinson%27s+disease+%28PD%29%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Acad+Radiol%22%5BJournal%5D)">Role of arterial spin labeling (ASL) images in Parkinson's disease (PD): A systematic review.</a> Acad Radiol. 30 (8), 1695-1708 (2023).</li>
<li>Mohamed, A. Z., Kwiatek, R., Fante, P. D., Calhoun, V. D., Lagopoulos, J., Shan, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+MRI+of+the+brainstem+for+assessing+its+autonomic+functions%3A+From+imaging+parameters+and+analysis+to+functional+atlas%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Functional MRI of the brainstem for assessing its autonomic functions: From imaging parameters and analysis to functional atlas.</a> J Magn Reson Imaging. , (2024).</li>
<li>Vanherle, L., Matuskova, H., Don-Doncow, N., Uhl, F. E., Meissner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+cerebrovascular+function+to+increase+neuronal+recovery+in+neurodegeneration+associated+to+cardiovascular+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Improving cerebrovascular function to increase neuronal recovery in neurodegeneration associated to cardiovascular disease.</a> Front Cell Dev Biol. 8, 53(2020).</li>
<li>Fujimura, M., Tominaga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significance+of+cerebral+blood+flow+analysis+in+the+acute+stage+after+revascularization+surgery+for+Moyamoya+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurol+Med+Chir+%28Tokyo%29%22%5BJournal%5D)">Significance of cerebral blood flow analysis in the acute stage after revascularization surgery for Moyamoya disease.</a> Neurol Med Chir (Tokyo). 55 (10), 775-781 (2015).</li>
<li>Østergaard, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+microcirculation+in+delayed+cerebral+ischemia+and+chronic+degenerative+changes+after+subarachnoid+hemorrhage%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cereb+Blood+Flow+Metab%22%5BJournal%5D)">The role of the microcirculation in delayed cerebral ischemia and chronic degenerative changes after subarachnoid hemorrhage.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 33 (12), 1825-1837 (2013).</li>
<li>Mankoo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+autonomic+nervous+system+in+cerebral+blood+flow+regulation+in+stroke%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Auton+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The role of the autonomic nervous system in cerebral blood flow regulation in stroke: A review.</a> Auton Neurosci. 246, 103082(2023).</li>
<li>Yang, X., Qiang, Q., Li, N., Feng, P., Wei, W., Hölscher, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroprotective+mechanisms+of+glucagon-like+peptide-1-based+therapies+in+ischemic+stroke%3A+An+update+based+on+preclinical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurol%22%5BJournal%5D)">Neuroprotective mechanisms of glucagon-like peptide-1-based therapies in ischemic stroke: An update based on preclinical research.</a> Front Neurol. 13, 844697(2022).</li>
<li>Ho, M. -L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arterial+spin+labeling%3A+Clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neuroradiol%22%5BJournal%5D)">Arterial spin labeling: Clinical applications.</a> J Neuroradiol. 45 (5), 276-289 (2018).</li>
<li>Sforza, M., Bianchini, E., Alivernini, D., Salvetti, M., Pontieri, F. E., Sette, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+cerebral+vasomotor+reactivity+on+cerebrovascular+diseases+and+cognitive+impairment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Transm+%28Vienna%29%22%5BJournal%5D)">The impact of cerebral vasomotor reactivity on cerebrovascular diseases and cognitive impairment.</a> J Neural Transm (Vienna). 129 (11), 1321-1330 (2022).</li>
<li>Elhadad, A., Jamjoom, M., Abulkasim, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+NIFTI+files+storage+and+compression+to+facilitate+telemedicine+services+based+on+quantization+hiding+of+downsampling+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Reduction of NIFTI files storage and compression to facilitate telemedicine services based on quantization hiding of downsampling approach.</a> Sci Rep. 14 (1), 5168(2024).</li>
<li>Gonzalez-Ortiz, F., Kac, P. R., Brum, W. S., Zetterberg, H., Blennow, K., Karikari, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+phospho-tau+in+Alzheimer%27s+disease%3A+towards+diagnostic+and+therapeutic+trial+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Neurodegener%22%5BJournal%5D)">Plasma phospho-tau in Alzheimer's disease: towards diagnostic and therapeutic trial applications.</a> Mol Neurodegener. 18 (1), 18(2023).</li>
<li>Magliozzi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CSF+parvalbumin+levels+reflect+interneuron+loss+linked+with+cortical+pathology+in+multiple+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Clin+Transl+Neurol%22%5BJournal%5D)">CSF parvalbumin levels reflect interneuron loss linked with cortical pathology in multiple sclerosis.</a> Ann Clin Transl Neurol. 8 (5), 534-547 (2021).</li>
<li>Kawano, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aging+and+sex+differences+in+brain+volume+and+cerebral+blood+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Dis%22%5BJournal%5D)">Aging and sex differences in brain volume and cerebral blood flow.</a> Aging Dis. , (2023).</li>
<li>Jia, R., Solé-Guardia, G., Kiliaan, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood-brain+barrier+pathology+in+cerebral+small+vessel+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Regen+Res%22%5BJournal%5D)">Blood-brain barrier pathology in cerebral small vessel disease.</a> Neural Regen Res. 19 (6), 1233-1240 (2023).</li>
</ol>

כלי התוכנה CBF Atlas V1.0 הוא תוצר של Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co., Ltd. זכויות הקניין הרוחני של כלי תוכנה זה שייכות לחברה. למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.

שלבי המפתח (סעיפים 3 ו-4) מהווים את הבסיס לבניית אטלס CBF, המכמת את התפלגות CBF על פני אזורים תפקודיים מוחיים. שלב 4.2 מגדיר במפורש את רמות CBF עבור כל אזור במוח, חלוץ בטכניקה חדשה. זה לא רק מספק לרופאים מבט גלובלי על CBF של המטופל, אלא גם מדידות כמותיות של אזורים תפקודיים בודדים. שלב 5.1 מדגים כי אטלס CBF מחזיק בכלי אבחון קליניים משמעותיים המבדילים את CCI מבקרות בריאות.
מספר שיפורים טכניים יכולים לשפר פרוטוקול מבטיח זה, בעיקר על ידי שימוש בהדמיית MRI-ASL. יש צורך בסטנדרטיזציה לגבי דיוק הסריקה, נורמליזציה של CBF וסנכרון של תמונות מבניות ותמונות CBF. בנוסף, בניית אטלס CBF בריא רב-נושאים כבסיס אבחון באמצעות קבוצות מורחבות מצדיק חקירות נוספות. צבירת דפוסי אטלס CBF על פני פתופיזיולוגיות מוחיות מגוונות באמצעות שיתופי פעולה קליניים מייצגת גם עבודה עתידית חשובה.
מגבלה נוכחית היא CBF, אם כי לא יסולא בפז, אינו הסמן הביולוגי היחיד למצבים מוחיים18,19. שילוב סמנים קליניים חיוניים אחרים כגון חלבון טאו פוספורילציה (p-tau) בנוזל המוח והשדרה, אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) וקצב חילוף החומרים במוח (למשל, קצב חילוף החומרים של גלוקוז) יכול לשפר את האבחון.
חישוב מדויק של התפלגות CBF עבור כל אזור תפקודי במוח והצגתה בצורה של אטלס מחייב יישור הדמיה מבנית תפקודית של המוח עם רצפי CBF במרחב תלת ממדי וחישוב התפלגות CBF עבור כל אזור. מאמץ זה מייצג את החידוש העיקרי של המחקר שלנו. אטלס CBF המתקבל, כאשר ציר ה-x מייצג אזורים תפקודיים במוח וציר ה-y מציג את התפלגות ה-CBF עבור כל אזור, מאפשר השוואת תוצאות לפני ואחרי הטיפול בחולים ומאפשר השוואה כמותית בין קבוצות בריאות וחולות20. זה הופך את ההערכה של CBF למדויקת יותר (המאפשרת השוואה מדויקת של התפלגות CBF בין אזורים) במקום להסתמך על שיפוט חווייתי21.
יתר על כן, הפוטנציאל של אטלסים CBF אורכיים כדי לפקח על יעילות הטיפול ולעקוב אחר התקדמות של מצבים נוירולוגיים לאורך זמן מציע אפיק מבטיח לרפואה מותאמת אישית. על ידי קביעת קו בסיס של התפלגות CBF בתוך אזורים תפקודיים מוחיים בריאים, רופאים יכולים לאמוד בצורה מדויקת יותר את ההשפעה של התערבויות טיפוליות ולקבל החלטות מושכלות לגבי הטיפול בחולה.
לסיכום, פיתוח אטלס CBF באמצעות הדמיית MRI-ASL הוא צעד מבטיח לשיפור הנוף האבחוני והטיפולי למצבים מוחיים. לטכניקה זו יש פוטנציאל לתרום להבנה מקיפה יותר של דינמיקת זרימת הדם במוח ועשויה לתמוך בפיתוח גישות רפואה מדויקת שמטרתן להתאים התערבויות המבוססות על דפוסי זילוח המוח של המטופל האינדיבידואלי. כיוונים עתידיים למחקר זה כוללים שכלול המתודולוגיה, סטנדרטיזציה של פרוטוקולים והרחבת התיקוף הקליני כדי לממש באופן מלא את הפוטנציאל של אטלסים CBF בנוירולוגיה ומחוצה לה.

בתחום הדימות המוחי, החיפוש אחר כלים מדויקים ולא פולשניים להערכת תפקוד מוחי ופתולוגיה נותר בעל חשיבות עליונה. בין אלה, זרימת הדם המוחית (CBF) עומדת כאינדיקטור חיוני, המשקף את הדרישות המטבוליות ואת המצב הבריאותי של רקמת המוח1. גישות מסורתיות כרוכות לעתים קרובות בהערכות אמפיריות, תוך הסתמכות רבה על מומחיותם של קלינאים כדי לפרש תמונות ולהבחין בשינויים פתולוגיים2. עם זאת, התקדמות בטכניקות דימות תהודה מגנטית (MRI), במיוחד תיוג ספין עורקי (ASL)3, מציעים דרך מבטיחה לכימות CBF בדיוק רב יותר ובאובייקטיביות רבה יותר 4,5.
מחקר זה מציג מתודולוגיה חלוצית המשלבת ASL תלת מימדי (3D-ASL) עם MRI מבני לבניית אטלס CBF מקיף על פני אזורים תפקודיים מוחיים6. על ידי מינוף גישה חדשנית זו, קלינאים יכולים לא רק לקבל פרספקטיבה גלובלית של CBF אלא גם להתעמק בתחומים תפקודיים ספציפיים, המאפשרים הבנה דקדקנית של דפוסי זילוח מוחי 7,8. שיפור זה ברזולוציה הוא תוצאה ישירה של התקדמות טכנולוגית בציוד הדמיה ולא שימוש בווקסלים אינטרפולציה. ראוי לציין כי רוב מכשירי ה- MRI הנפוצים הזמינים כיום בשוק מציעים בדרך כלל דיוק הדמיה טוב יותר מ -1.5 מ"מ9. התקדמות זו בטכנולוגיית הדימות סללה את הדרך להערכות CBF מפורטות ומדויקות יותר. זה מייצג שינוי פרדיגמה מהדמיה קונבנציונלית, אשר לעתים קרובות חסרה את הרזולוציה כדי לזהות שינויים עדינים ב- CBF הקשורים לפתולוגיות בשלב מוקדם10.
ראשיתה של מתודולוגיה זו נעוצה בצורך להתמודד עם האתגרים האבחנתיים שמציבים מצבים מוחיים, כולל איסכמיה מוחית כרונית (CCI) והפרעות נוירולוגיות אחרות11,12. מצבים אלה מחייבים הערכות מדויקות ובזמן כדי להנחות התערבויות טיפוליות ביעילות13,14. על ידי השוואת אטלסים של CBF בין אנשים בריאים וחולים עם CCI, מחקר זה חושף הבדלים משמעותיים בהתפלגות CBF אזורית, ומציע תובנות לגבי פתולוגיה של מחלות ודרכי טיפול פוטנציאליות.
התועלת של גישת MRI-ASL זו משתרעת מעבר לאבחון, וכוללת הערכה טיפולית ומעקב אחר התקדמות המחלה15. אטלסים אורכיים של CBF טומנים בחובם הבטחה במעקב אחר תגובות הטיפול ותוצאות השיקום, ומספקים לקלינאים כלים שלא יסולא בפז לניהול מותאם אישית של מטופלים. יתר על כן, היכולת להבחין בשינויים עדינים ב- CBF עשויה לשמש סמן ביולוגי מוקדם להפרעות רקמות מתקרבות, ולאפשר התערבויות יזומות כדי להפחית את הנזק הנוירולוגי לפני שהוא הופך לבלתי הפיך16.
בעוד שמתודולוגיה זו מייצגת כלי מתקדם, מספר אפיקים לחידוד והרחבה ראויים להתייחסות. סטנדרטיזציה של פרוטוקולי סריקה, טכניקות נורמליזציה של CBF ובניית אטלסים בריאים של CBF מרובי נושאים הם צעדים חיוניים לשיפור דיוק האבחון והתועלת הקלינית. מאמצים משותפים על פני פתולוגיות מוחיות מגוונות חיוניים כדי לאמת ולשכלל גישה זו לאימוץ קליני נרחב.
מחקר זה מציג גישה חדשנית לפיה אטלסים CBF שמקורם ב- MRI מציעים לקלינאים תובנות עמוקות על תפקוד המוח והפתולוגיה. על ידי גישור על הפער בין קבוצת הדימות לבין הפרשנות הקלינית, למתודולוגיה זו יש פוטנציאל לחולל מהפכה באבחון ובניהול של מספר עצום של מצבים נוירולוגיים, ולהוביל לעתיד של רפואה מדויקת המותאמת לצרכים הייחודיים של כל מטופל.

<table><tbody><tr><td>CBF אטלס</td><td>אנטרופיה אינטליגנטית</td><td>CBF אטלס V1.0</td><td>בייג'ינג אנטרופיה אינטליגנטית מדע & Technology Co Ltd. מידול למחלות בלוטת התריס</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>2023B</td><td>מחשוב והדמיה</td></tr><tr><td>מכשיר MRI</td><td>סימנס</td><td>אמריה 1.5 T</td><td>סורק MRI</td></tr></tbody></table>

בנייה ויישום של אטלס זרימת דם מוחי מבוסס אזור תפקודי מוחי באמצעות הדמיית תהודה מגנטית - תיוג ספין עורקי

Construction and Application of Cerebral Functional Region-Based Cerebral Blood Flow Atlas Using Magnetic Resonance Imaging-Arterial Spin Labeling

מצבים מוחיים דורשים לעתים קרובות אבחון וניטור מדויקים, המחייבים טכניקות הדמיה מתקדמות. השיטות הנוכחיות עשויות שלא לזהות כראוי סימנים מוקדמים של נזק הפיך לרקמות, מה שמדגיש את הצורך בכלי אבחון חדשניים שיכולים לכמת שינויים בזרימת הדם במוח (CBF) עם ספציפיות ורגישות גבוהות. מחקר זה משלב תיוג תלת מימדי של ספין עורקי (3D-ASL) עם MRI מבני כדי לפתח אטלסים מקיפים של CBF המכסים את כל האזורים התפקודיים העיקריים במוח. מתודולוגיה חדשנית זו של דימות תהודה מגנטית - תיוג ספין עורקי (MRI-ASL) מספקת אמצעי מהיר ולא פולשני לכימות CBF ספציפי לאזור, ומציעה תצוגה מפורטת של רמות CBF באזורים פונקציונליים שונים. ההשוואה בין חולי איסכמיה מוחית כרונית (CCI) לבין נבדקים בריאים גילתה ירידה משמעותית ב- CBF בכל האזורים התפקודיים המוחיים באטלסים CBF שנבנו עבור הראשונים. גישה זו לא רק מאפשרת זיהוי יעיל של CCI על ידי ניתוח ירידות מקבילות ב- CBF באזורים קריטיים ביחס להתפלגויות בריאות, אלא גם מאפשרת מעקב אחר תגובות הטיפול והתקדמות השיקום באמצעות אטלסים אורכיים של CBF. אטלס CBF שפותח בטכניקת MRI-ASL מייצג התקדמות חדשה בתחום האבחון המוחי והטיפול בחולים. על ידי השוואת רמות CBF אזוריות לסטנדרטים נורמטיביים, שיטה זו משפרת את יכולות האבחון, ומאפשרת לרופאים לספק טיפול מותאם אישית לחולים עם מצבים מוחיים.

מחקר זה משתמש בנתוני מטופלים אמיתיים שנרכשו באמצעות סורק MRI 1.5 T כדי לאמת את כימות זרימת הדם המוחית (CBF) ואת מתודולוגיית בניית האטלס. שלבי העיבוד המקדים כללו תמונות מבניות של FLAIR (איור 1), תמונות CBF (איור 2) ותמונות מאוחות תלת-מישוריות (איור 3 ואיור 4).
אזורים תפקודיים מוחיים חולקו מסריקות FLAIR באמצעות מודל למידה עמוקה מאומן מראש (איור 3). תמונות ASL-CBF נרשמו אז כדי ליישר קו עם מרחב FLAIR. מיזוג תוויות האזור עם ערכי CBF תואמים יצר תצוגות תלת-מישוריות המציגות התפלגות CBF על פני אזורים מקוטעים (איור 4).
עיבוד נוסף בנה אטלס CBF עבור נבדק בריא (איור 5) וחולה CCI (איור 6). ציר x מציין אזורים, ציר y מציין רמות CBF, ועוצמת הצבע משקפת הסתברות. העקומה מציינת את ממוצע ה- CBF האזורי. השוואת שני אטלסים CBF גילתה ירידה משמעותית ב- CBF בכל אזורי תפקוד המוח בחולה CCI לעומת הנבדק הבריא.
טכניקה זו הבדילה בהצלחה בין התפלגות CBF נורמלית לעומת חריגה ברמות רזולוציה גלובליות ואזוריות. בניית אזורים תפקודיים מוחיים תלת-ממדיים אטלסים CBF המבוססים על הדמיית MRI-ASL טומנת בחובה פוטנציאל משמעותי לאבחון בסיוע של פתופיזיולוגיות מוחיות שונות.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66853/66853fig01.jpg"> איור 1: ממשק משתמש גרפי אינטראקטיבי עבור תצוגת פרוסת FLAIR. האיור מציג את ממשק המשתמש הגרפי להצגת פרוסות FLAIR. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66853/66853fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66853/66853fig02.jpg"> איור 2: ממשק משתמש גרפי אינטראקטיבי עבור תצוגת פרוסת CBF. האיור מציג את ממשק המשתמש הגרפי להצגת פרוסות CBF. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66853/66853fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66853/66853fig03.jpg"> איור 3: פילוח אזורים תפקודיים מוחיים בהתבסס על רצף הדמיית FLAIR. מיצוי אזורים תפקודיים מוחיים ותצוגות תלת-מישוריות המבוססות על רצף FLAIR. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66853/66853fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66853/66853fig04.jpg"> איור 4: תצוגות תלת-מישוריות של התפלגות מרחבית של CBF בין אזורים תפקודיים מוחיים. תצוגות תלת-מישוריות המציגות התפלגות CBF על פני אזורים מוחיים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66853/66853fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66853/66853fig05.jpg"> איור 5: אטלס CBF של אזורים תפקודיים מוחיים. אטלס CBF שנבנה על ידי התפלגות ההסתברות של רמות CBF ספציפיות לאזור. מחקר זה מאמץ פילוח נפוץ של 32 אזורים. אזורים אלה כוללים רקע, חומר לבן מוחי שמאלי, קליפת המוח השמאלית, החדר הלטרלי השמאלי, החדר הצידי התחתון השמאלי, החומר הלבן של המוח הקטן השמאלי, קליפת המוח הקטן השמאלית, התלמוס השמאלי, הקאודטה השמאלית, פוטמן השמאלי, פלידום שמאלי, החדר השלישי, החדר הרביעי, גזע המוח, היפוקמפוס שמאלי, אמיגדלה שמאלית, אזור האקומבנס השמאלי, DC גחוני שמאלי, חומר לבן מוחי ימני, קליפת המוח הימנית, החדר הלטרלי הימני, החדר הצידי התחתון הימני, החומר הלבן של המוח הקטן הימני, קליפת המוח הקטן הימנית, התלמוס הימני, הקאודטה הימנית, פוטמן הימני, פלידום הימני, היפוקמפוס ימני, אמיגדלה ימנית, אזור האקומבנס הימני, ו-DC גחוני ימני. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66853/66853fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66853/66853fig06.jpg"> איור 6: השוואה בין אזורים תפקודיים מוחיים CBF אטלס. השוואה מגלה ירידה משמעותית ב- CBF על פני אזורים תפקודיים מוחיים בחולה CCI לעומת נבדק בריא. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66853/66853fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>

מחקר זה שילב דימות תהודה מגנטית - תמונות תיוג ספין עורקי כדי לגזור אטלס זרימת דם מוחית (CBF) עבור אזורים תפקודיים מוחיים. השוואת אטלסים טיפוסיים של איסכמיה מוחית בריאה וכרונית CBF חשפה הבדלים משמעותיים בהתפלגות CBF אזורית, המאפשרת הערכות מהירות ולא פולשניות של CBF תפקודי כדי לסייע באבחון והערכת טיפולים.

Cerebral conditions often require precise diagnosis and monitoring, necessitating advanced imaging techniques. Current modalities may not adequately ...

אטלס CBF המבוסס על MRI מספק דרך לא פולשנית לתת את פיזור זרימת הדם במוח באזור המוח התפקודי ועשוי לשמש כלי חשוב בתחום הפרעות מוחיות. שילוב אינדיקטורים קנוניים בעלי ערך גבוה מהדמיה עם מבנים פיזיולוגיים וסמנים ביוכימיים מספק לרופאים מידע דיאמטרי מדויק יותר. לכל מסך היתוך מולטימודאלי, זיהוי הדמיה מבוסס בינה מלאכותית ועיבוד רפואי עיקרי בדימות רדיולוגי.הדרך היחידה לנהל בבטחה את התפלגות CBF באזור המוח התפקודי של המטופל היא הראשונה באבחון קליני ויישום של הפרעות מוחיות. אטלס זרימת דם מוחי המבוסס על אזורים תפקודיים מוחיים באמצעות הדמיית תהודה מגנטית-תיוג ספין עורקי מציע את היתרונות הטכניים של וקבלת מידע CBF מפורט במדויק באזורי המוח התפקודיים של החולים.

construction-application-cerebral-functional-region-based-cerebral

Research

JoVE Journal

Medicine

רפואה

שיטת הדמיה MR ללמוד את התפלגות זרימת דם ריאתי תחת מגוון רחב של מצבים פיזיולוגיים, בחשיפה במקרה זה שלושה ריכוזים שונים חמצן השראה: היפוקסיה, normoxia ו hyperoxia, הוא תיאר. טכניקה זו מנצלת האדם ריאתי טכניקות מחקר בפיזיולוגיה בסביבה סריקת MRI.

דימות תהודה מגנטית כימות זלוף ריאתי באמצעות מכויל תיוג ספין העורקים

מאמר זה מתאר שיטות לביצוע ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטי תפקודי עם הדגימה 1.2 מ"מ המוח התיכון האדם מבנים קורטיקליים באמצעות סורק 3T. שימוש בטכניקות הללו כדי לפתור מפות טופוגרפיות של גירוי חזותי של אדם מעולה colliculus (SC) ניתנת כדוגמה.

ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטית פונקציונלית שיטות המוח התיכון האדם

אנו מתארים גישה חדשה לניתוח בו זמני של תפקוד מוח ומבנה באמצעות דימות תהודה מגנטיות (MRI). אנו מעריכים את מבנה מוח עם הדמיה ברזולוציה גבוהה דיפוזיה משוקללת וtractography סיבי חומר לבן. בניגוד המבני MRI הסטנדרטי, טכניקות אלה ייאפשרו לנו קשורים באופן ישיר לקישוריות האנטומי תכונות פונקציונליות של רשתות מוח.

שיתוף ניתוח של מבנה המוח ותפקודו באמצעות fMRI ודיפוזיה משוקללת הדמיה

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.

פיתוח אטלס זרימת דם מוחי למיפוי זרימת הדם

פרוטוקול זה מתאר שיטה סטנדרטית להדמיה תפקודית בתהודה המגנטית בו זמנית וגירוי מוחי עמוק במכרסמים. השימוש בשילוב של כלים ניסיוניים האמורים, מאפשר החקירה של פעילות במורד הזרם העולמית בתגובה לגירוי חשמלי בכמעט כל יעד במוח.

גירוי מוחי עמוק עם fMRI סימולטני במכרסמים

עבור קו תחילת זמן להערכת במודל של עכברים של שבץ ניצול פרמטרים כמותיים תהודה מגנטית (qMRI) פרוטוקול המתואר. ההליך מנצלת דיפוזיה MRI על תיחום של הנגע שבץ חריפה ו T כמותי1 , T פי2 (qT1 ו- qT2) הרפיה לתזמון של שבץ.

עבור קו תחילת זמן להערכת ב קבע קליפתית פרוטוקול הדמיית תהודה מגנטית

יחידנית או משולבת EEG-fMRI, הדמיה שיטה, המכונה ייתכן מוגבל-fMRI EEG המקור הדמיה שיטה, מתואר כאן. השיטה הציג מעסיקה מפות המשנה מותנה-פעיל fMRI או הרשעות קודמות, להנחות EEG מקור לשפות אחרות באופן משפר ירידה לפרטים המרחבי, מגביל תוצאות שגויות.

בו-זמניות EEG ו MRI פונקציונלי הקלטה וניתוח אינטגרציה עבור הדמיה דינמי פעילות קורטיקלית

בתנאי כאן הוא הדרכה מעשית עבור גישה פתוחה, מתוקננת עיבוד תמונה צינור למטרה של נגעים-סימפטום מיפוי. הדרכה צעד אחר צעד מסופק עבור כל שלב עיבוד, מ סיכונים פילוח ידני ב-CT/MRI כדי ההרשמה הבאה לחלל רגיל, יחד עם המלצות ואיורים מעשיים עם מקרים למופת.

סיכונים המוח פילוח ורישום ב-MRI או CT עבור נגעים-מיפוי סימפטום

מאמר זה מספק סקירה של גישה רב מודאלית כדי קלה לאבחון פגיעה טראומטית במוח התאוששות נוער. גישה זו משלבת בדיקות neuropsychological עם בהדמיה מגנטית תפקודית ואת השפעת ראש טלמטריה מערכת לפקח על היחסים בין ההשפעות הראש פעילות המוח במהלך בדיקה קוגניטיבית.

חקירת ההשפעות של זעזוע ספורט הקשורים בנוער שימוש בסורק תהודה מגנטי תפקודי ואת השפעת ראש מערכת טלמטריה

שיטה מדויקת ומעשית כדי למדוד פרמטרים כמו זן ברקמת שריר הלב הוא בעל ערך קליני רב, שכן הוכח, כי הלחץ הוא סמן רגיש יותר מוקדם עבור תפקוד כויץ מאשר שימוש תכוף פרמטר EF.

תהודה מגנטית נגזר מסננים הערכה שריר הלב באמצעות מעקב אחר תכונות

למד בניית אטלס זרימת דם מוחי באמצעות MRI-ASL לניתוח אזורי תפקוד מוחיים. שיטה זו מאפשרת הערכה לא פולשנית של מחלות מוח ושיפור האבחון הקליני.

בנייה ויישום של אטלס זרימת דם מוחי מבוסס אזור תפקודי מוחי באמצעות הדמיית תהודה מגנטית - תיוג ספין עורקי

גלה סרטונים נוספים