Name: マルチモーダル肺イメージング:CTおよび過分極 129Xe MRIからの補完情報を使用して肺の構造機能を評価する (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:20:00.000+00:00
Duration: 2 min 9 s
Description: 学ぶCTと過分極¹²⁹Xe MRIの画像登録プロトコル。オープンソースプラットフォームを用いて肺の構造と機能を正確に解析し、医療イメージング研究の再現性を向上させる方法です。

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<table><tbody><tr><td>3Dスライサー</td><td>Brigham and Women's Hospital (BWH)</td><td>https://www.slicer.org/</td> <td>画像解析・可視化ソフトウェア、オープンソース</td></tr>の<tr><td>ANTsPy</td><td>NA</td><td>https://github.com/ANTsX/ANTsPy</td><td>Coding基盤、オープンソース</td></tr>の<tr><td>ITK-SNAP</td><td>NA</td><td></td> http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php <td>画像解析・可視化ソフトウェア、オープンソース</td></tr>の<tr><td>MAGNETOM Vida3.0T MRI</td><td>Siemens Healthineers</td><td>NA</td><td>ブロードバンドイメージング機能を備えた任意の1.5 Tまたは3.0 Tスキャナーにすることができます</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks</td><td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td><td>画像解析に適した一般的なソフトウェア; サブスクリプションで利用可能</td></tr><tr><td>reg.py</td><td>NA</td><td></td><td>NA 登録スクリプト (補足ファイル1)</td></tr> <tr><td>Revolution HD CTスキャナー</td><td>GE Healthcare</td><td>NA</td><td>&ge;64検出器</td></tr><tr><td>VIDA Insights</td><td>VIDA Diagnostics Inc.</td><td>NA</td><td>CT解析ソフトウェア;マスクを生成するために任意のものにすることができます</td></tr></tbody></table>

マルチモーダル肺イメージング:ctおよび過分極 129xe mriからの補完情報を使用して肺の構造機能を評価する

Multi-modal Pulmonary Imaging: Using Complementary Information from CT and Hyperpolarized 129Xe MRI to Evaluate Lung Structure-Function

この研究では、さまざまな肺疾患および状態にわたる局所的な肺の構造機能特性評価および画像誘導気管支鏡検査の研究環境で、CT と 129Xe MRI のペアを前向きに取得しました。図 3 は、さまざまな MRI 換気パターンを持つ 4 人の代表的な参加者 (図 1 の同じ参加者) について、冠状面と矢状面で登録された 129Xe MRI 換気と CT を示しています。登録された 129Xe MR ラベル マスクは、換気障害または信号ボイドから高信号までの 129Xe 信号強度クラスターを示し、CT ラベル マスクを掛けて気管と主要な気道を除去しました。目視検査では、健康な参加者(図3A)のすべての肺境界が良好に整列しており、右肺のコストフレニック角度を除いて、均質な換気が見られます。この不一致は、2 つのモダリティ間の解像度の違い、または 129Xe/1H MRI の幾何学的歪みが原因である可能性があります。ただし、それは全体の肺活量のごく一部です。COPDの3人の参加者では、利用可能な場合は、肺の境界の良好な調整も見られました。本明細書のCOPDの例は、びまん性換気異常(図3B)、頂端肺境界が欠損している上葉換気異常(図3C)、および横隔膜肺境界が欠損している下葉換気異常(図3D)に及びます。
著者は通常、登録された画像の目視検査を選択し、CT と 129Xe MRI の間のマルチモーダルコントラストの違いの性質のために、登録性能を前向きに定量的に評価しません。レジストレーションパフォーマンスの一般的な定量的メトリクスは、ダイス係数またはターゲットレジストレーションエラー(TRE)です。サイコロ係数は、登録された 1H(移動)画像とCT(固定)画像の間で評価できます。ただし、 1H 画像は 129Xe 画像を登録するための中間ブリッジとして使用され、目的の測定値は 129Xe MRI から行われるため、これは間接的になります。TREは、固定画像と動画に基準ランドマークを配置することによって定量化できます。ただし、基準の配置は時間のかかる手動プロセスであり、 129Xe MRI 換気異常の性質上、利用可能な解剖学的ランドマークが限られている可能性があります。気管カリーナとコストフレニック角度は、通常、簡単なランドマークとして機能しますが、 図 3C、D の参加者は、利用可能な明らかなランドマークが限られている厳しい例を強調しています。ANTで同様のレジストレーションフレームワークを使用して、Tahirらは8.8 mmから19.7 mm38のTREを達成しました。これは肺のサイズに比べて小さい(典型的な視野350〜400 mm)ため、許容できます。著者らは、現在のフレームワークを使用してTREが類似している可能性があると予想しています。
<img alt="肺画像の比較;\(^{129}\)Xe MRI、\(^{1}\)H MRI、CT;診断視覚化図。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig01.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> 図1:肺129Xeおよび1HおよびCT。 健康な参加者 (A) と慢性閉塞性肺疾患 (COPD;B、C、D)は、129のXe換気パターンの範囲を示しています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="CTおよびMRI登録図。肺イメージングのセグメンテーションプロセス。シングルラベルマスクに画像を入力します。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig02v2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> 図2:全体的な画像解析とレジストレーションパイプライン。 インプットCT、 129Xe MR、および 1H MR画像は、最初にセグメント化されて単一ラベルマスクが生成されます。 1H MR画像/マスクは、最初に 129Xe画像/マスクに変換されます。すべての CT、 129Xe、および 1H の画像とマスクは NIfTI ファイルに変換され、 129Xe-CT レジストレーションに使用されます。 1H マスクは CT 画像空間に変換され、その後、変換は 129Xe 画像/マスクに適用されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="冠状、矢状面のビューを示す肺 CT スキャン分析。欠損領域と高信号領域の比較" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig03.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> 図3:129Xe MRI-CT登録結果。図 1 に示す 4 人の代表的な参加者の登録結果 (129Xe は、CT にグレースケールでシアンで重ねて表示されています)。健康な参加者 (A) では、右肺のコストフレニック角度を除いて、均一な換気ですべての肺境界が良好に整列していました。また、COPDの3人の参加者では、びまん性換気異常(B)、上葉換気異常(腹端肺境界なし)(C)、下葉換気異常(横隔膜肺境界なし)など、利用可能な場合は肺境界の整列も良好でした。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="肺CTとMRI換気の比較。冠状、矢状面の見方;LAA950、VDP分析。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig04v2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> 図4:COPDの参加者における葉の構造関数の測定。 -950 Hounsfield Units (LAA950、黄色) および 129Xe MRI 換気欠陥率 (VDP、シアン) 未満の低減衰領域によって測定された葉 CT 肺気腫は、 129Xe MR-CT 登録後に生成された、画像誘導治療計画の地域評価の例として。葉の輪郭の概略図は、矢状面で示されています。RUL = 右上葉;RML =右中央葉;RLL =右下葉;LUL =左上葉;LLL = 左下葉。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル 1: reg.py スクリプト。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/reg.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

マルチモーダル肺イメージング:CTおよび過分極 129Xe MRIからの補完情報を使用して肺の構造機能を評価する

Hyperpolarized 129Xe gas MRI is an emerging technique to evaluate and measure regional lung function including pulmonary gas distribution and gas ...

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