Segmentazione e registrazione dell'infarto cerebrale su risonanza magnetica o TC per la mappatura lesioni-sintomo

J.  Matthijs Biesbroek; Hugo  J. Kuijf; Nick  A. Weaver; Lei Zhao; Marco Duering; Geert Jan Biessels

doi:10.3791/59653

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Articolo metodologico

Segmentazione e registrazione dell'infarto cerebrale su risonanza magnetica o TC per la mappatura lesioni-sintomo

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DOI:

10.3791/59653

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25 settembre 2019

J. Matthijs Biesbroek¹ , Hugo J. Kuijf² , Nick A. Weaver¹ , Lei Zhao³ , Marco Duering⁴ , Meta VCI Map Consortium, Geert Jan Biessels¹

¹Department of Neurology and Neurosurgery, UMC Utrecht Brain Center, University Medical Center Utrecht, Utrecht University, ²Image Sciences Institute, University Medical Center Utrecht, ³BrainNow Research Institute, ⁴Institute for Stroke and Dementia Research, University Hospital, LMU Munich

In questo articolo

Sommario

Di seguito è riportata un'esercitazione pratica per una pipeline di elaborazione delle immagini standardizzata ad accesso aperto allo scopo di eseguire la mappatura dei sintomi di lesione. Viene fornita una procedura dettagliata per ogni fase di elaborazione, dalla segmentazione infarto manuale sulla TC/RM alla successiva registrazione allo spazio standard, insieme a raccomandazioni pratiche e illustrazioni con casi esemplari.

Abstract

Nella mappatura di lesioni-sintomi (LSM), la funzione cerebrale viene dedotta mettendo in relazione la posizione delle lesioni cerebrali acquisite ai sintomi comportamentali o cognitivi in un gruppo di pazienti. Con i recenti progressi nell'imaging cerebrale e nell'elaborazione delle immagini, LSM è diventato uno strumento popolare nelle neuroscienze cognitive. LSM può fornire informazioni fondamentali sull'architettura funzionale del cervello umano per una varietà di funzioni cognitive e non cognitive. Un passo cruciale nell'esecuzione di studi LSM è la segmentazione delle lesioni sulle scansioni cerebrali di un grande gruppo di pazienti e la registrazione di ogni scansione in uno spazio stereotaxico comune (chiamato anche spazio standard o un modello di cervello standardizzato). Descritto qui è un metodo standardizzato ad accesso aperto per la segmentazione e la registrazione infarto ai fini di LSM, nonché una procedura dettagliata e pratica basata su casi esemplari. Viene fornito un tutorial completo per la segmentazione manuale degli infarti cerebrali sulle scansioni TC e le sequenze di risonanza magnetica DWI o FLAIR, che include criteri per l'identificazione degli infarti e insidie per i diversi tipi di scansione. Il software di registrazione fornisce più schemi di registrazione che possono essere utilizzati per l'elaborazione di dati CT e MRI con parametri di acquisizione eterogenei. Viene fornita un'esercitazione sull'utilizzo di questo software di registrazione e sull'esecuzione di controlli di qualità visiva e correzioni manuali (necessarie in alcuni casi). Questo approccio fornisce ai ricercatori un quadro per l'intero processo di elaborazione delle immagini cerebrali necessario per eseguire uno studio LSM, dalla raccolta dei dati ai controlli di qualità finali dei risultati.

Introduzione

La mappatura lesioni-sintomi (LSM), chiamata anche mappatura del comportamento di lesione, è uno strumento importante per studiare l'architettura funzionale del cervello umano¹. Negli studi sulle lesioni, la funzione cerebrale viene dedotta e localizzata studiando i pazienti con lesioni cerebrali acquisite. I primi casi di studio che collegano i sintomi neurologici a specifiche posizioni cerebrali eseguite nel XIX secolo hanno già fornito informazioni fondamentali sulle correlazioni anatomiche del linguaggio e su diversi altri processi cognitivi². Eppure, le correlazioni neuroanatomiche di molti aspetti della cognizione ....