Lesion Explorer: Ustandaryzowany protokół z przewodnikiem wideo do dokładnej i niezawodnej wolumetrii pochodzącej z MRI u osób z chorobą Alzheimera i zdrowymi osobami w podeszłym wieku

Podsumowanie

Lesion Explorer (LE) to półautomatyczny potok przetwarzania obrazów opracowany w celu uzyskania objętości regionalnej tkanki mózgowej i podkorowej hiperintensywności zmian ze strukturalnego rezonansu magnetycznego choroby Alzheimera i zdrowych osób starszych. Aby zapewnić wysoki poziom dokładności i niezawodności, poniżej znajduje się prowadzony przez wideo, ustandaryzowany protokół dla ręcznych procedur LE.

Streszczenie

Uzyskanie in vivo objętości ludzkiej tkanki mózgowej z MRI jest często skomplikowane z powodu różnych technicznych i biologicznych problemów. Wyzwania te nasilają się, gdy występuje znaczny zanik mózgu i zmiany istoty białej związane z wiekiem (np. leukoaraioza). Lesion Explorer (LE) to dokładna i niezawodna metoda neuroobrazowania opracowana specjalnie w celu rozwiązania takich problemów często obserwowanych w rezonansie magnetycznym u osób z chorobą Alzheimera i zdrowymi osobami starszymi. Rurociąg jest złożonym zestawem półautomatycznych procedur, które zostały wcześniej zatwierdzone w serii wewnętrznych i zewnętrznych testów niezawodności^1,2. Jednak dokładność i niezawodność LE w dużym stopniu zależy od odpowiednio przeszkolonych operatorów ręcznych w zakresie wykonywania poleceń, identyfikowania odrębnych anatomicznych punktów orientacyjnych oraz ręcznej edycji/weryfikacji różnych generowanych komputerowo wyników segmentacji.

LE można podzielić na 3 główne komponenty, z których każdy wymaga zestawu poleceń i ręcznych operacji: 1) Brain-Sizer, 2) SABRE i 3) Lesion-Seg. Manualne operacje Brain-Sizera obejmują edycję automatycznej maski ekstrakcyjnej całkowitego sklepienia wewnątrzczaszkowego (TIV) z czaszką, oznaczenie komorowego płynu mózgowo-rdzeniowego (vCSF) i usunięcie struktur podnamiotowych. Komponent SABRE wymaga sprawdzenia wyrównania obrazu wzdłuż przedniej i tylnej płaszczyzny spoidła (ACPC) oraz identyfikacji kilku anatomicznych punktów orientacyjnych wymaganych do regionalnej parcelacji. Wreszcie, komponent Lesion-Seg obejmuje ręczne sprawdzenie automatycznej segmentacji zmian podkorowych hiperintensywności (SH) pod kątem błędów fałszywie dodatnich.

Podczas gdy preferowane jest szkolenie na miejscu w ramach LE, łatwo dostępne narzędzia do nauczania wizualnego z interaktywnymi obrazami szkoleniowymi są realną alternatywą. Opracowany w celu zapewnienia wysokiego stopnia dokładności i niezawodności, poniżej znajduje się krok po kroku, prowadzony wideo, ustandaryzowany protokół dla ręcznych procedur LE.

Wprowadzenie

Analiza obrazu mózgu to rozwijająca się dziedzina neuronauki, wymagająca wykwalifikowanych operatorów o wysokim stopniu kompetencji obliczeniowych i neuroanatomicznych. Aby uzyskać informacje ilościowe z obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI), przeszkolony operator jest często zobowiązany do wdrażania, monitorowania i edycji generowanych komputerowo wyników obrazowania generowanych z surowych obrazów MRI. Podczas gdy wiele "w pełni automatycznych" narzędzi do obrazowania jest swobodnie dostępnych w Internecie, dokładność i niezawodność są wątpliwe, gdy są stosowane przez początkującego operatora, który nie ma wiedzy, przeszkolenia i znajomości pobranego narzędzia. Chociaż szkolenie na miejscu jest najbardziej preferowanym podejściem do nauczania, prezentacja ustandaryzowanego protokołu z przewodnikiem wideo jest realną alternatywą, zwłaszcza jeśli towarzyszy jej zestaw obrazów szkoleniowych. Ponadto zestaw obrazów treningowych może być wykorzystany do środków kontroli jakości, takich jak test niezawodności między oceniającymi poza siedzibą firmy.

Wyzwania związane z rozwojem potoku przetwarzania obrazów, szczególnie podczas badania starzenia się i choroby Alzheimera (AD), obejmują szeroki zakres problemów technicznych i biologicznych. Chociaż niektóre problemy techniczne są rozwiązywane za pomocą algorytmów korekcji post-processingu³, zmienność wynikająca z różnic indywidualnych i procesów patologicznych wprowadza bardziej złożone przeszkody. Zanik mózgu i powiększenie komór mogą zmniejszyć żywotność metod wypaczania rejestracji i dopasowywania szablonów. Obecność zmian w istocie białej związanych z wiekiem⁴ i choroby małych naczyń^5,6, obserwowanych jako hiperintensywność podkorowa (SH)^7,8, wypełnione płynem torbielowatym zawały jeziorkowe^9,10 i poszerzone przestrzenie okołonaczyniowe^11,12, dodatkowo komplikują algorytmy segmentacji. W przypadku istotnej choroby istoty białej, pojedyncza segmentacja T1 może spowodować przeszacowanie istoty szarej (GM)¹³, którą można skorygować tylko za pomocą dodatkowej segmentacji przy użyciu obrazowania o gęstości protonów (PD), T2-zależnej (T2) lub odzyskiwania inwersji atenuowanej płynem (FLAIR). W świetle tych wyzwań potok przetwarzania obrazu Lesion Explorer (LE) wdraża półautomatyczne podejście trójfunkcyjne (T1, PD, T2), wykorzystując przeszkolonych operatorów na określonych etapach, gdy preferowana jest interwencja człowieka^1,2.

Ekstrakcja mózgu (lub ogołocenie czaszki) jest zazwyczaj jedną z pierwszych operacji wykonywanych w neuroobrazowaniu. Biorąc to pod uwagę, dokładność procesu ekstrakcji całkowitego sklepienia wewnątrzczaszkowego (TIV) ma ogromny wpływ na późniejsze operacje w dalszej części rurociągu. Znaczna nadmierna erozja, skutkująca utratą mózgu, może prowadzić do przeszacowania atrofii mózgu. Alternatywnie, znaczna niedostateczna erozja, skutkująca włączeniem opony twardej i innej materii niemózgowej, może prowadzić do zwiększenia objętości mózgu. Komponent Brain-Sizer firmy LE rozwiązuje wiele z tych problemów poprzez zastosowanie podejścia trójfunkcyjnego (T1, T2 i PD) do generowania maski TIV, która daje lepsze wyniki w porównaniu z metodami jednofunkcyjnymi¹. Dodatkowo, automatycznie generowana maska TIV jest ręcznie sprawdzana i edytowana przy użyciu standardowego protokołu, który identyfikuje obszary podatne na błędy zdzierania czaszki. Po ekstrakcji mózgu przeprowadza się segmentację na T1 ogołoconym z czaszki, gdzie każdy woksel mózgowy jest przypisany do 1 z 3 znaczników: GM, istoty białej (WM) lub płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF). Segmentacja jest realizowana automatycznie przy użyciu solidnego algorytmu dopasowywania krzywych zastosowanego do globalnych i lokalnych histogramów intensywności; technika opracowana w celu rozwiązania problemu artefaktu niejednorodności intensywności i zmniejszonej separacji między amplitudą intensywności GM i WM w przypadkach AD¹⁴.

Komponent Brain-Sizer zawiera również procedury ręcznego oznaczania komór i usuwania struktur podnamiotowych. Segmentacja płynu mózgowo-rdzeniowego komorowego (vCSF) jest szczególnie ważna, ponieważ wielkość komór jest powszechnie stosowanym biomarkerem otępienia w chorobie Alzheimera¹⁵. Ponadto wyznaczenie komór i splotu naczyniówkowego jest niezbędne do prawidłowej identyfikacji hiperintensywności okołokomorowej (pvSH), która, jak się uważa, odzwierciedla postać choroby małych naczyń charakteryzującej się kolagenozą żylną^5,16,17. Korzystając z T1 jako odniesienia, ręczne ponowne etykietowanie wokseli CSF do vCSF odbywa się za pomocą ręcznych operacji rozlewania na obrazie podzielonym na segmenty. Zazwyczaj komory boczne są łatwiejsze do odróżnienia od sulcal CSF. Z tego powodu zaleca się rozpoczęcie zalewania w widoku osiowym, zaczynając od górnych warstw i przesuwając się niżej. Przyśrodkowe części układu komorowego, zwłaszcza 3^{. komora}, są trudniejsze do wyznaczenia i podlegają specjalnym zasadom opartym na anatomii, które są opisane w podręczniku. Ostatnim krokiem Brain-Sizer jest usunięcie pnia mózgu, móżdżku i innych struktur podnamiotowych, przy użyciu ręcznych procedur śledzenia opisanych w dodatkowym zestawie standardowych protokołów opartych na anatomii.

Komponent Semi-Automated Brain Region Extraction (SABRE) to procedura parcelacji rurociągu. Ten etap wymaga przeszkolonych operatorów identyfikacji następujących anatomicznych punktów orientacyjnych: spoidło przednie i tylne (AC, PC); tylna krawędź mózgu; kanał centralny; płaszczyzna środkowa strzałkowa; wcięcie przedpotyliczne; bruzda potyliczno-ciemieniowa; bruzda centralna; Szczelina Sylwiana. Na podstawie tych współrzędnych punktów orientacyjnych automatycznie generowana jest siatka¹⁸ przypominająca Talairach, a regionalna parcelacja jest realizowana¹⁹. Punkty orientacyjne można łatwo zidentyfikować na obrazach wyrównanych do ACPC, które są generowane automatycznie i ręcznie sprawdzane przed procedurami znakowania punktów orientacyjnych SABRE.

Komponent Lesion-Seg jest końcowym etapem rurociągu, w którym przeprowadzana jest identyfikacja i kwantyfikacja SH. Początkowa automatyczna segmentacja SH implementuje złożony algorytm, który obejmuje segmentację SH opartą na PD/T2, maskowanie rozmytych c-średnich i poszerzenie komór. Operacje te skutkują automatycznie wygenerowaną maską segmentacji zmian, która jest ręcznie sprawdzana i edytowana pod kątem wyników fałszywie dodatnich i innych błędów. Ponieważ hiperintensywny sygnał w MRI może pochodzić ze źródeł niepatologicznych (np. artefakt ruchu, normalna biologia), konieczne jest odpowiednie szkolenie w celu dokładnej identyfikacji odpowiedniego SH.

Końcowym wynikiem procesu LE jest obszerny profil wolumetryczny zawierający 8 różnych objętości tkanek i zmian, które są podzielone na 26 regionów mózgu SABRE. W celu uzyskania indywidualnego testu niezawodności między oceniającymi operatora poza siedzibą firmy, zaleca się wykonanie pełnego potoku LE na zestawie treningowym dostarczonym z oprogramowaniem (http://sabre.brainlab.ca). Korzystając z wyników wolumetrycznych, można obliczyć statystyki współczynnika korelacji międzyklasowej (ICC)²⁰ dla każdej klasy tkanek (GM/WM/CSF) w każdym regionie SABRE. Korzystając z obrazów segmentacji, można obliczyć statystyki wskaźnika podobieństwa (SI)²¹ w celu oceny stopnia zgodności przestrzennej. Dodatkowo, wiarygodność wewnątrz oceniającego może być oceniana na podstawie tych samych wyników operatora, po upływie krótkiego czasu między 1^{. a 2. edycją} segmentacji operatora. Pod warunkiem, że operator zewnętrzny będzie przestrzegał konwencji nazewnictwa plików określonych w podręczniku LE, statystyki niezawodności można obliczać poza siedzibą firmy przy użyciu większości podstawowych pakietów oprogramowania statystycznego. Biorąc pod uwagę kontrolę jakości i ustandaryzowany protokół wideo, operatorzy pracujący poza zakładem mogą mieć większą pewność, że rurociąg LE jest stosowany dokładnie i niezawodnie.

Protokół

1. Komponent Brain-Sizer

1.1 Całkowita ekstrakcja sklepienia wewnątrzczaszkowego (TIV-E)

1. Otwórz ITK-SNAP_sb, załaduj T1 Kliknij: Plik -> Otwórz obraz w skali szarości -> Przeglądaj -> przejdź do katalogu, Kliknij -> Obraz -> Otwórz -> Następny -> Zakończ.
2. Kliknij znak plus obok widoku osiowego, aby powiększyć.
3. Wyłącz (lub włącz) celownik za pomocą "x".
4. Kliknij prawym przyciskiem myszy i przeciągnij mysz w górę, aby powiększyć mózg w oknie, aż zmieści się bez małego okienka pojawiającego się w lewym dolnym rogu.
5. Dostosuj intensywność, klikając: Narzędzia -> Kontrast obrazu, a następnie przeciągnij środkowy punkt w górę i lekko w lewo, aż obraz rozjaśni się do odpowiedniego poziomu, Zamknij.
6. Załaduj nakładkę TIV-E, klikając: Segmentacja -> Załaduj z obrazu -> Przeglądaj -> Wybierz TIVauto -> Otwórz -> Następny -> Zakończ.
7. Rozpocznij edycję TIVauto...
8. Kliknij narzędzie Pędzel -> Wybierz rundę -> Dostosuj rozmiar zgodnie z potrzebami.
9. Aby dodać / odzyskać mózg, którego TIVauto nie uwzględnił, wybierz "Aktywna etykieta rysunku" jako "Etykieta 1" i "Narysuj" jako "Wszystkie etykiety".
10. Aby ponownie uchwycić kolorowe obszary TIV lub OSTROŻNIE przechwycić niekolorowe obszary, użyj pędzla, aby przemalować maskę TIV.
11. Aby cofnąć pociągnięcie pędzlem, użyj lub kliknij "Cofnij" (po lewej).
12. Włącz/wyłącz TIVauto, naciskając "s", aby sprawdzić, czy tkanka mózgowa została odpowiednio przechwycona.
13. Aby usunąć/usunąć maskę TIVauto, jeśli nadmiernie przechwytuje tkankę niemózgową, kliknij prawym przyciskiem myszy za pomocą "narzędzia pędzel".
14. Użyj pędzla i lewego przycisku myszy, aby przemalować maskę TIVauto.
15. Sprawdź dokładnie każdy plasterek, aby upewnić się, że tylko tkanka mózgowa ma etykietę 1 (zieloną), a cała tkanka niemózgowa ma etykietę inną niż 1 (lub w ogóle nie jest kolorowa).
16. W razie potrzeby należy ponownie przechwycić plik TIV i usunąć plik TIV.
17. Aby uzyskać lepsze plastry, upewnij się, że wszystko pod oponą twardą jest utrzymywane w celu uwzględnienia płynu mózgowo-rdzeniowego.
18. Jeśli malowanie jest trudne, użyj narzędzia zamkniętego wielokąta: Kliknij lewym przyciskiem myszy, aby dodać punkty do wielokąta i kliknij prawym przyciskiem myszy, aby zamknąć go tak, aby wszystko, co zawiera się w wielokącie, było modyfikowane, a następnie kliknij "Akceptuj" na dole lub, jeśli obrys jest nieprawidłowy, kliknij "Usuń". Zmiany wielokątów można cofnąć, klikając przycisk Cofnij lub . Zobacz rysunek 1.
19. Gdy jesteś zadowolony z modyfikacji TIV, kliknij: Segmentacja -> Zapisz jako obraz -> i zmień nazwę pliku kończącą się z "TIVauto" na TIVedit", aby wskazać, że jest to "Gotowe", a następnie kliknij "Zapisz" (np. _TIVedit).

1.2 Zmiana przydziału komór

1. Załaduj T1_IHC.
2. Dostosuj intensywność.
3. Wyłącz celownik (x).
4. Wybierz tylko obraz osiowy do wyświetlenia, klikając symbol plusa obok okna osiowego.
5. Powiększ (kliknij prawym przyciskiem myszy i przeciągnij).
6. Załaduj obraz _seg przez T1, wybierając segmentację -> Załaduj z obrazu -> Przeglądaj -> _seg -> Następny -> Zakończ.
7. Dostosuj etykiety rysunku do odpowiednich kolorów za pomocą edytora etykiet.
8. Zmień kolory tak, aby 5 oznaczało fioletowy, 7 magenta, a 3 i 4 były czymś łatwym do odróżnienia od reszty (np. Rysunek 2 pokazuje 3 = WM zmienia się na niebieski, a 4 = GM zmienia się na żółty). Uwaga: kolory są dowolne.
9. Ponowne przypisanie vCSF za pomocą narzędzia floodfill. Zobacz rysunek 2.
10. Przejdź przez plasterki w mózgu, aby określić najbardziej doskonały plasterek z komorą i zacznij od tego.
11. Kliknij narzędzie floodfill, wybierz 'Aktywna etykieta rysunku' = 7 i 'Draw over' =5.
12. Przełączaj się między "Floodfilling" a Drawing Limits (Limity rysowania), naciskając SPACJA. Limity stosuje się, aby zapobiec wypełnianiu przez wypełnienie powodziowe niektórych obszarów komory, które są uważane za czarne okołokomorowe lub część hiperintensywności istoty białej.
13. Podczas zalewania widoczna jest zielona końcówka strzałki, a gdy będzie gotowa do narysowania limitu, widoczna będzie czerwona końcówka strzałki.
14. Aby wypełnić, po prostu kliknij lewym przyciskiem myszy. Przesuń plasterek w dół i powtórz w razie potrzeby. Stosuj limity zgodnie z wymaganiami, aby zapobiec zalaniu obszarów niekomorowych.
15. Jeśli operacje zalewania są nieprawidłowe, po prostu kliknij "Cofnij" lub odwróć kolory "Aktywna etykieta rysunku" i "Narysuj".
16. Wypełnij każdy woksel, który łączy się z komorą, wiedza o tym, czego nie napełniać, jest tak samo ważna, jak wiedza o tym, co wypełnić.
17. Kontynuuj ruch w dół, aż 3 komora otworzy się w spłuczce czworokątnej i narysuj granicę na tylnej krawędzi spłuczki czwórniczej, aż spoidło tylne oddzieli trzecią komorę od spłuczki czwórkowej.
18. Ograniczenie jest konieczne, jeśli spoidło tylne nie jest w pełni widoczne i nie tworzy zamkniętej przestrzeni. Gdy spoidło tylne utworzy zamkniętą przestrzeń, należy przerwać ponowne etykietowanie spłuczki czworokątnej.
19. Ograniczenia mogą być również konieczne, jeśli spoidło przednie nie obejmuje 3. komory.
20. Przestań wypełniać 3. komorę, gdy szypułki mózgowe są wyraźnie widoczne na T1, a kanał centralny jest okrągły.
21. Konieczne może być również ograniczenie w przedniej części komór bocznych wokół pnia mózgu, jeśli wydaje się, że łączą się one z płynem mózgowo-rdzeniowym bruzdowym.
22. Użyj T1 jako przewodnika, co wypełnić, a czego nie wypełniać w przypadku komór bocznych płata skroniowego (włączaj i wyłączaj segmentację za pomocą "s").
23. Po zakończeniu zapisz segmentację jako "_seg_vcsf", klikając: Segmentacja -> Zapisz jako obraz- > a następnie dodaj _vcsf po _seg -> Zapisz.

1.3 Usuwanie pnia mózgu, móżdżku i struktur podnamiotowych

1. Wybierz "Narzędzie Wielokąt" z menu w lewym górnym rogu.
2. Wyłącz segmentację.
3. Przewiń do pierwszego przekroju, na którym zaczyna się móżdżek (jeśli pień mózgu oddziela się przed rozpoczęciem móżdżku, zobacz wyjątki od reguły).
4. Wybierz "Aktywna etykieta rysunku" = "Wyczyść etykietę" i "Narysuj" = "Wszystkie etykiety".
5. Te aktywne etykiety rysunkowe zasadniczo USUWAJĄ dane z obrazu segmentacji, dlatego należy zachować ostrożność. Cofnij (CTRL+Z) nadal działa, ale tylko dla ograniczonej liczby kroków wstecz.
6. Kliknij lewym przyciskiem myszy, aby narysować wielokąt nad oponą twardą otaczającą móżdżek i wzdłuż podstawy pnia mózgu w poprzek szyszek. Kliknij prawym przyciskiem myszy, aby zamknąć wielokąt.
7. Kliknij "Akceptuj", aby "Usuń" ten obszar segmentacji, który teraz pokaże T1 poniżej, co oznacza, że nie jest już uwzględniony w segmentacji.
8. Przejdź do następnego wycinka w dół i powtórz czynność. Zawsze wykonuj ślady na T1, nigdy na seg.
9. Gdy szypułki mózgowe się rozdzielą, zacznij również usuwać pień mózgu i rdzeń kręgowy.
10. W przedniej części prześledź bezpośrednio w poprzek szczeliny. Gdy na przednim końcu oczodołowo-czołowym (zwykle poniżej poziomu przysadki mózgowej) pojawi się wyraźna linia opony twardej, zacznij rysować łuk wzdłuż tej linii opony twardej).
11. Gdy płat potyliczny oddzieli się od płata skroniowego, upewnij się, że ślad wychodzi ze środka, aby usunąć wszelkie pozostałe "śmieci" w tym obszarze. Zobacz rysunek 3.
12. W pewnym momencie narysuj wielokąty tak, aby zachowały tylko to, co jest wymagane, zamiast usuwać to, co jest niepotrzebne, korzystając z opcji "narysuj odwrócone" (odwołując się do seg, aby pomóc w śledzeniu).
13. Jeśli pozostały tylko płaty skroniowe, po prostu narysuj duży poli wokół móżdżku i usuń go.
14. Jeśli jest pewne, że wielokąt będzie zawierał móżdżek tylko na kolejnym wycinku poniżej, użyj przycisku "wklej", aby wkleić poprzedni ślad i użyj go, aby usunąć móżdżek.
15. Gdy móżdżek jest wszystkim, co pozostaje na obrazie, wklej duży ślad po każdym plasterku i "zaakceptuj", aby go usunąć, aż na obrazie nie będzie już móżdżku.
16. Teraz przewiń obraz w górę plasterek po wycinku, aby sprawdzić, czy JEDYNE pozostałe części segmentacji są supratentorialne.
17. Po zakończeniu zapisz segmentację jako "_seg_vcsf_st", klikając: Segmentacja -> Zapisz jako obraz- > a następnie dodaj "_vcsf_st" po "_seg" -> Zapisz.

2. Komponent SABRE

2.1 Wyrównanie ACPC

1. Otwórz ITK-SNAP_sb.
2. Załaduj "T1_IHCpre_iso" zgodnie z opisem w instrukcji Brain-Sizer.
3. Dostosuj intensywność zgodnie z opisem w instrukcji Brain-Sizer.
4. Wybierz "Narzędzie nawigacyjne" z menu w lewym górnym rogu.
5. Następnie kliknij "Narzędzie do wyrównywania ACPC".
6. Załaduj plik macierzy "T1_IHCpre_toACPC.mat" za pomocą opcji ładowania w lewym dolnym rogu.
7. Powiększ obraz, klikając prawym przyciskiem myszy widok osiowy i przeciągając mysz w górę.
8. Zmień pozycję mózgu w oknie (niezależnie od powiększania), klikając obraz lewym przyciskiem myszy i przesuwając mysz, aby lepiej wyśrodkować powiększony widok. Dostosuj także widoki strzałkowe i koronalne. Upewnij się, że widok strzałkowy jest zbliżony do połowy strzałkowego.
9. Kliknij przycisk "Narzędzie ACPC".
10. Zmień przyrost na 1.
11. Sprawdź nachylenie, przechylenie i odchylenie określone przez plik macierzy T1_IHCpre_toACPC.mat, zmodyfikuj w razie potrzeby.
12. Aby znaleźć płaszczyznę ACPC, prawdopodobnie konieczne jest dokładne przybliżenie za pomocą narzędzia nawigacyjnego. W dowolnym momencie przełączaj się między narzędziem nawigacyjnym a narzędziem ACPC (aby dostosować widok), a narzędzie ACPC utrzyma pozycję i przywróci ją do poprzedniej pozycji. Podczas przełączania między tymi widokami obraz będzie się zmieniał w przód iw tył, ale jest to normalne.
13. Używając skoku w górę/w dół i podniesionego w górę/w dół, dostosuj widok osiowy tak, aby prąd przemienny był najgrubszy (ładny kształt litery U z włókien istoty białej), a komputer był prosto w poprzek, co powinno skończyć się ładnym kształtem "dziurki od klucza".
14. AC-PC powinien być również widoczny, gdy celownik przechodzi bezpośrednio przez AC i PC w widoku środkowym strzałkowym.
15. Nie reguluj dalej wysokości dźwięku po ustaleniu tego plasterka. Jednak funkcja "podnieś" może być używana do poruszania się w górę i w dół po obrazie bez utraty wycinka ACPC.
16. Teraz dostosuj przechylenie, równoważąc gałki oczne w widoku osiowym. Dostosuj ponownie widok za pomocą narzędzia nawigacyjnego, aby umieścić gałki oczne w polu widzenia, a następnie przełącz się z powrotem na narzędzie "ACPC".
17. Użyj opcji "Przetocz" w lewo lub w prawo, aby upewnić się, że gałki oczne wyglądają na równomiernie zrównoważone (ten sam rozmiar po obu stronach) podczas przewijania obrazu plasterek po plasterku za pomocą "Podnieś", upewniając się, że w razie potrzeby dostosowałeś rolkę. Zobacz rysunek 4.
18. Gdy saldo jest zadowolone, nie reguluj dalej "Roll".
19. Teraz przejdź do przekroju powyżej komór i ciała modzelowatego w widoku osiowym (używając przycisku "Podnieś" lub klikając krzyż nitkowy na tym poziomie za pomocą "Nawigacji") i umieść krzyżyk blisko środka mózgu w widoku osiowym.
20. Dostosuj "Odchylenie", upewniając się, że pionowy krzyż nitkowy przechodzi bezpośrednio (lub jak najbliżej) przez środkową płaszczyznę strzałkową w widoku osiowym. Czasami może być trudno ustawić samolot idealnie w jednej linii ze względu na naturalną krzywiznę mózgu na biegunach - stwórz najlepsze możliwe dopasowanie.
21. Gdy jesteś zadowolony z pozycji, nie reguluj dalej "Odchylenia".
22. Teraz umieść krzyż nitkowy tak, aby wycinek osiowy znajdował się tuż nad komorami.
23. Powinien być mniej więcej tam, gdzie był z poprzedniego kroku.
24. Teraz kliknij: Zapisz (upewnij się, że nazwa pliku to 'T1_IHCpre_toACPC.mat') -> OK.
25. UWAGA: Jeśli plik macierzy "T1_IHCpre_toACPC.mat" nie wymaga modyfikacji, po prostu zamknij go bez zapisywania.
26. Jeśli w pliku macierzy zostały wprowadzone zmiany, zapisz plik macierzy "T1_IHCpre_toACPC.mat" lub zapisz nowy plik macierzy i usuń plik macierzy "T1_IHCpre_toACPC.mat". Następne polecenie nie będzie działać poprawnie, jeśli istnieje więcej niż 1 plik macierzy.

2.2 Identyfikacja punktu orientacyjnego SABRE

Część 1 - Współrzędne pliku siatki

1. Załaduj "__T1_IHC_inACPC".
2. Dostosuj intensywność.
3. Wyłącz celownik (x).
4. Powiększ obraz, aż wypełni każde okno (kliknij prawym przyciskiem myszy i przeciągnij narzędziem krzyżyka).
5. W razie potrzeby dostosuj środek widoku osiowego za pomocą narzędzia nawigacyjnego (może być konieczne wykonanie kilku razy podczas procedury).
6. Kliknij na narzędzie "Znakowanie terenu szablą 2D".
7. W widoku osiowym przewiń w górę obrazy/mózg, aż znajdziesz wycinek ACPC.
8. Kliknij przycisk radiowy "AC" po lewej stronie, aby wybrać punkt orientacyjny do zdefiniowania, a następnie kliknij AC w widoku osiowym.
9. W miejscu, w którym kliknąłeś, pojawi się mała kropka, a powiązana współrzędna punktu orientacyjnego pojawi się teraz obok przycisku "AC" po lewej stronie.
10. Jeśli umieszczenie nie jest pożądane, kliknij ponownie, a punkt zostanie zaktualizowany (dotyczy to dowolnego punktu podczas tworzenia pliku siatki).
11. Kliknij przycisk radiowy "PC" po lewej stronie, a następnie kliknij przycisk PC na obrazie osiowym.
12. Kliknij przycisk radiowy "PE", aby zdefiniować tylną krawędź mózgu na tym wycinku, a następnie kliknij najbardziej tylną część mózgu, po lewej lub prawej stronie - spowoduje to wypełnienie wartości "wycinka koronalnego", które będą używane za chwilę. Zobacz rysunek 5.
13. Kliknij przycisk radiowy 'CA', aby zdefiniować kanał centralny. Przewiń w dół o 10 wycinków od bieżącego widoku osiowego i kliknij środek kanału centralnego. Spowoduje to wypełnienie wartości "wycinka strzałkowego", która będzie teraz używana jako punkt wyjścia, dla którego należy znaleźć płaszczyznę środkową
.
14. Kliknij przycisk radiowy "M", aby zdefiniować płaszczyznę środkową strzałkową.
15. W widoku strzałkowym przewiń w lewo i w prawo o kilka plasterków, aby określić, który plasterek ma najmniej mózgu i maksymalną ilość sierpa mózgu. Powinien znajdować się w odległości 2 lub 3 wycinków od wartości wyznaczonej z centralnego punktu kanału.
16. Kliknij w dowolnym miejscu środkowego wycinka strzałkowego, a numer tego wycinka zostanie wprowadzony po lewej stronie obok "M".
17. Kliknij przycisk opcji "LPRON", aby zdefiniować lewe wcięcie przedpotyliczne. W widoku koronalnym przewiń do wycinka wskazanego obok pozycji "wycinek koronalny".
18. Kliknij na najbardziej dolną część mózgu dla lewej półkuli, która pojawia się po PRAWEJ stronie obrazu (konwencja radiologiczna).
19. Kliknij przycisk radiowy 'RPRON', aby zdefiniować prawą półkulę, a następnie kliknij na najbardziej dolną część LEWEJ strony obrazu (konwencja radiologiczna).
20. Wartości obok LPRON i RPRON powinny być teraz wypełnione i powinny znajdować się w odległości kilku punktów od siebie.
21. Plik siatki jest teraz gotowy do zapisania. Kliknij: Zapisz -> _T1_IHC_inACPC_lobgrid.txt.

Część 2 - Tworzenie mapy obiektów

22. Po utworzeniu pliku siatki, kolejnym etapem jest utworzenie pierwszych 4 rysów mapy obiektu. Wszystkie te 4 ślady są wykonywane w płaszczyźnie strzałkowej. Plasterki do obrysowywania są wstępnie określone i oparte na przekroju linii środkowej wybranym w poprzednich etapach.
23. Kliknij przycisk radiowy "RSC", aby zdefiniować prawą górną bruzdę centralną. Przejdź do wycinka wskazanego obok opcji "Prawy plasterek strzałkowy". Lewy i prawy plasterek strzałkowy, na którym zostaną wykonane ślady: 7 plasterków okołostrzałkowo od linii środkowej z każdej strony.
24. Kliknij punkt znajdujący się bezpośrednio nad środkiem bruzdy środkowej w oponie twardej. Środkowa bruzda na tym plasterku zwykle pojawia się jako małe wgłębienie i jest najczęściej pierwszą bruzdą przed brzeżną (wstępującą) gałęzią bruzdy obręczy. Przewiń w lewo lub w prawo, aby potwierdzić lokalizację punktu orientacyjnego, ale ślad musi być zawsze wykonywany na odpowiednim przekroju strzałkowym. Ponowne kliknięcie spowoduje przemieszczenie punktu orientacyjnego.
25. Kliknij przycisk opcji "ROP", aby zdefiniować prawą bruzdę potyliczno-ciemieniową. Ta bruzda / śledzenie biegnie od opony twardej do tentorium móżdżkowego.
26. Narzędzie splajnu będzie teraz umożliwiać śledzenie bruzd. Kliknij lewym przyciskiem myszy, aby utworzyć nowe punkty wzdłuż niego, kliknij prawym przyciskiem myszy, aby go zablokować, a następnie kliknij przycisk Zaakceptuj. Modyfikacje lub funkcje "cofania" nie mogą być wykonywane, jeśli wystąpiły błędy PODCZAS śledzenia. Jednak po wykonaniu czynności "kliknięcia prawym przyciskiem myszy" w celu zakończenia śledzenia wybierz "Usuń", aby ponownie wykonać śledzenie.
27. Po zakończeniu śledzenia wybierz "Akceptuj", aby go zablokować.
28. Zrób to samo dla lewej strony w odpowiednim przekroju, definiując "LSC" i "LOP".
29. Kliknij: Zapisz (pod mapą obiektu) -> _T1_IHC_inACPC_lobtrace.obj.

Część 3 - Ślady renderowane na powierzchni

31. Usuń poprzednie obrazy (lub zamknij i ponownie otwórz ITK-SNAP_sb) i załaduj obraz _T1_IHC_erode_inACPC.
32. Kliknij na narzędzie do znakowania punktów orientacyjnych 3D SABRE (okno powinno się powiększyć, aby pokazać tylko 1 panel).
33. Kliknij "W LEWO" w obszarze Widok 3D, aby wyświetlić renderowany widok po lewej stronie (w konwencji radiologicznej, w której lewo i prawo są odwrócone, więc wygląda to tak, jakby to była prawa półkula).
34. Załaduj śledzenie obiektów z poprzedniego kroku, klikając: Load -> Wybierz "_T1_IHC_inACPC_lobtrace.obj" (UWAGA: błąd w programie automatycznie próbuje przewidzieć załadowanie wymaganego pliku, ale niepoprawnie wprowadza "erode" w nazwie pliku obj. Wybierz opcję przeglądaj, a następnie wybierz _T1_IHC_inACPC_lobtrace.obj" do załadowania. W przeciwnym razie zostanie wyświetlony komunikat o błędzie: "Błąd podczas ładowania śledzenia mapy obiektu: Nie można otworzyć pliku do odczytu").
35. Aby dostosować jakość renderu, kliknij: 'Zgadnij', aby program odgadł najlepsze parametry do użycia.
36. Kliknij przycisk radiowy "LSF", aby przygotować się do śledzenia lewej szczeliny Sylviana.
37. Teraz kliknij przycisk "Punkt orientacyjny" u dołu okna renderowania 3D, aby rozpocząć wyznaczanie punktów orientacyjnych/śledzenie (możesz to włączać i wyłączać za pomocą "x").
38. Dodatkowe punkty do śledzenia można dodawać, gdy przycisk "Punkt orientacyjny" jest zacieniowany na zielono.
39. Gdy opcja "Punkt orientacyjny" nie jest zaznaczona, każde naciśnięcie myszą obróci mózg, aby przyjrzeć się mu pod innym kątem. UWAGA: Śledź punkty orientacyjne tylko w prostej orientacji "W LEWO" lub "W PRAWO", klikając ponownie lewy lub prawy przycisk Punkt widzenia 3D.
40. Powiększ obraz lub pomniejsz go, klikając prawym przyciskiem myszy i przeciągając, gdy opcja "Punkt orientacyjny" nie jest zaznaczona.
41. Każde kliknięcie doda punkt do linii.
42. Zacznij śledzić szczelinę Sylviana od górnego do tylnego końca, w punkcie, w którym rozwidla się na małe wznoszące się i opadające rami.
43. Kontynuuj śledzenie Sylviana w dół górnego aspektu płata skroniowego, aż zakończy się końcem.
44. Jeśli zostanie popełniony błąd, po prostu kliknij przycisk "Cofnij", aby krok po kroku przejść do tyłu (lub naciśnij CTRL+Z).
45. Gdy będziesz zadowolony ze śledzenia, kliknij "Akceptuj", aby zablokować śledzenie. Zobacz rysunek 5.
46. WAŻNE: Jeśli dla jednego z odwzorowań wymagane jest ponowienie, najpierw wybierz przycisk radiowy (po lewej stronie) nieprawidłowego śledzenia. Następnie kliknij "SABRE3D" na pasku menu u góry i wybierz "Usuń BIEŻĄCE zaakceptowane śledzenie". Jeśli w pewnym momencie wszystkie Twoje ślady będą wymagały usunięcia, kliknij "Usuń WSZYSTKIE zaakceptowane śledzenia" w tym menu rozwijanym.
47. Teraz kliknij przycisk radiowy "LC", aby prześledzić lewą bruzdę środkową.
48. Zacznij od dolnego końca w punkcie szczeliny Sylviana bezpośrednio pod zakończeniem bruzdy.
49. Linia będzie zezwalać tylko na ruch górny i tylny, co oznacza, że program uniemożliwia umieszczanie punktów, które znajdują się przed którymkolwiek z poprzednich punktów.
50. Zakończ śledzenie bruzdy na górnym końcu, aż trudno będzie podążać za krzywizną mózgu.
51. Po zakończeniu kliknij "Akceptuj", aby go zablokować.
52. Teraz kliknij przycisk "W PRAWO" pod "Punktem widzenia 3D" i powtórz kroki dla prawej szczeliny Sylviana i bruzdy centralnej.
53. Pamiętaj, aby kliknąć przycisk radiowy "RSF", aby prześledzić prawą szczelinę Sylviana, i kliknąć przycisk radiowy "RC", aby prześledzić prawą bruzdę centralną, klikając "Akceptuj" po zakończeniu każdego śledzenia.
54. Po zakończeniu wszystkich śledzeń kliknij: Zapisz -> Przeglądaj -> wybierz "_T1_IHC_erode_inACPC_lobtrace.obj".
55. Zamknij ITK-SNAP_sb.

3. Komponent Lesion-Seg

3.1 Dla skanów z PD/T2 (bez FLAIR)

1. Otwórz ITK-SNAP_sb, załaduj T1_IHC, _PD_inT1_IHC, _T2_inT1_IHC, kliknij: plik -> Otwórz obraz w skali szarości -> Przeglądaj -> przejdź do katalogu, kliknij -> Obraz -> Otwórz -> Następny -> Zakończ.
2. Kliknij znak plus obok widoku osiowego, aby powiększyć.
3. Wyłącz celownik (x).
4. Powiększ (kliknij prawym przyciskiem myszy i przeciągnij).
5. Dostosuj intensywność, klikając: Narzędzia -> Kontrast obrazu, a następnie przeciągnij środkowy punkt w górę i lekko w lewo, aż obraz rozjaśni się do odpowiedniego poziomu, Zamknij.
6. Załaduj lesion-seg na PD_inT1_IHC, klikając: Segmentacja -> Załaduj z obrazu -> Przeglądaj -> Wybierz _LEauto -> Otwórz -> Następny -> Zakończ.
7. Dostosuj intensywność wszystkich 3 obrazów zgodnie z opisem w instrukcji Brain-Sizer.
8. Kliknij pędzel, wybierz "Aktywna etykieta rysunku" =2 i "Narysuj" = Widoczne etykiety.
9. Użyj T1, PD i T2, aby podjąć decyzję o tym, co należy uchwycić jako zmianę.
10. Użyj pędzla, aby pomalować etykietę 2 na etykiecie 1, aby oznaczyć zmianę chorobową (pozytywy) (włączaj i wyłączaj segmentację za pomocą "s").
11. Użyj narzędzia Pędzel, aby pomalować etykietę 1 na etykiecie 2, aby oznaczyć wyniki fałszywie dodatnie. Zobacz rysunek 6.
12. Gdy jesteś zadowolony z modyfikacji lesion-seg kliknij: Segmentacja -> Zapisz jako obraz -> i zmień nazwę pliku, zamieniając "auto" na "edit" na końcu pliku, aby wskazać, że jest "Gotowe", a następnie kliknij "Zapisz" (tj. _LEedit)

UWAGA: Etykieta 2 (domyślny kolor to CZERWONY) jest używana do oznaczania zmiany.

3.2 Dla skanów za pomocą obrazowania FLAIR

1. Otwórz ITK-SNAP_sb, załaduj _FL_inT1_IHC Kliknij: Plik -> Otwórz obraz w skali szarości -> Przeglądaj -> przejdź do katalogu, kliknij -> Obraz -> Otwórz -> Następny -> Zakończ.
2. Kliknij znak plus obok widoku osiowego, aby powiększyć.
3. Wyłącz celownik (x).
4. Powiększ (kliknij prawym przyciskiem myszy i przeciągnij).
5. Dostosuj intensywność, klikając: Narzędzia -> Kontrast obrazu, a następnie przeciągnij środkowy punkt w górę i lekko w lewo, aż obraz rozjaśni się do odpowiedniego poziomu, Zamknij.
6. Załaduj lesion-seg na FL_inT1_IHC, klikając: Segmentacja -> Załaduj z obrazu -> Przeglądaj -> Wybierz _FLEXauto -> Otwórz -> Następny -> Zakończ.
7. Dostosuj intensywność zgodnie z opisem w instrukcji Brain-Sizer.
8. Kliknij pędzel, wybierz "Aktywna etykieta rysunku" =2 i "Narysuj" = Widoczne etykiety.
9. Użyj FL (użyj T1, PD, T2, jeśli to konieczne), aby poinformować o tym, co wychwycić jako zmianę.
10. Użyj pędzla, aby pomalować etykietę 2 na etykiecie 1, aby oznaczyć zmianę chorobową (pozytywy) (włączaj i wyłączaj segmentację za pomocą "s").
11. Użyj narzędzia Pędzel, aby pomalować etykietę 1 na etykiecie 2, aby oznaczyć wyniki fałszywie dodatnie. Zobacz rysunek 7.
12. Gdy jesteś zadowolony z modyfikacji lesion-seg, kliknij: Segmentacja -> Zapisz jako obraz -> i zmień nazwę pliku, zmieniając "auto" na "edit", aby wskazać, że jest "Gotowe", a następnie kliknij "Zapisz" (tj. _FLEXedit).

UWAGA: Etykieta 2 (domyślny kolor to CZERWONY) jest używana do oznaczania zmiany.

Wyniki

Niezawodność między sędziami można ocenić za pomocą kilku wskaźników. Korzystając z zestawu treningowego udostępnionego online (http://sabre.brainlab.ca), zaleca się wykonanie następujących kroków w celu oceny niezawodności między sędziami dla każdego z etapów przetwarzania po zakończeniu LE.

Brain-Sizer:
Aby ocenić niezawodność międzyoceniającą procedur ekstrakcji mózgu, wygeneruj dane wolumetryczne dla każdej maski TIV-E, _TIVedit, używając polecenia . Wprowadź te dane wolumetryczne do pakietu oprogramowania statystycznego (np. SPSS), wraz z danymi wolumetrycznymi TIVedit dostarczonymi dla każdego przypadku zestawu treningowego (patrz. plik Excel/csv dostępny online) i oblicz współczynnik korelacji międzyoceniającej (ICC). Wolumetria całego mózgu dla oceniających przeszkolonych wewnętrznie uzyskała zgłoszony wynik ICC=0,99, p<0,0001 ^1,2. Dodatkowo, zgodność przestrzenną masek TIV można ocenić za pomocą SI²¹. Kod MATLAB do obliczania wartości SI między dwoma oceniającymi jest dostępny online.

Aby ocenić ponowne przydzielenie komór, należy wygenerować objętości vCSF, używając polecenie dla każdego z plików segmentacji z ponownie przypisanymi wokselami vCSF, t. j.. _ seg_vcsf. Objętość vCSF to wartość znajdująca się obok wiersza „7” w kolumnie zatytułowanej „volume”. Stosując te same procedury, które służyły do oceny niezawodności międzyobserwatorami dla TIV, oblicz ICC oraz SI dla vCSF.

Usunięcie pnia mózgu, móżdżku i struktur podnamiotowych można ocenić w podobny sposób, uruchamiając polecenie dla pliku _seg_vcsf_st. Objętości wykorzystane do tej maski segmentacji znajdują się w przedostatnim wierszu zatytułowanym „total count of nonzero voxels:” w kolumnie „volume” (ostatnia kolumna po prawej stronie). Stosując te same procedury oceny TIV i vCSF, oblicz ICC oraz SI dla tej procedury maskowania, wykorzystując dane wolumetryczne z dostarczonego pliku excel oraz pliki _seg_vcsf_st.

SABRE:
Podczas gdy procedury manualne Brain-Sizer można łatwo ocenić przy użyciu standardowych parametrów, dopasowanie do linii ACPC jest nieco trudniejsze. Z tego powodu do wizualnego porównania w celu szkolenia operatorów zewnętrznych udostępniono pliki macierzy. Po zakończeniu dopasowania do linii ACPC otwórz nowe okno ITK-SNAP_sb, wczytaj obraz T1, a następnie wczytaj macierz dla przypadku szkoleniowego dostępnego online, _T1_IHCpre_toACPC.mat, i wizualnie porównaj kąt pochylenia (pitch), przechylenia (roll), odchylenia (yaw) oraz przekrój ACPC pomiędzy oboma obrazami.

Aby ocenić procedury wyznaczania punktów charakterystycznych SABRE, przeprowadź na maskach sparcjalizowanych, _SABREparcel_inACPC dla każdego przypadku szkoleniowego. Wpisz dane wolumetryczne dla każdego regionu (3-28). Kody regionów SABRE są dostępne online. Stosując te same procedury do oceny TIV i vCSF, oblicz współczynnik ICC dla każdego regionu mózgu SABRE. Dla wolumetrii regionalnych sparcjalizowanych w SABRE, wykonanych przez przeszkolonych wewnątrz zakładowo oceniających, uzyskano raportowane średnie wartości ICC=0,98, p<0,01, przy czym wartości ICC mieściły się w zakresie 0,91-0,99 ^1,2.

Lesion-Seg:
Ponieważ komponent ten stanowi końcowy etap potoku LE, jego niezawodność i dokładność zależą od etapów poprzednich.

Niezawodność międzyoceniająca segmentacji SH jest określana za pomocą regionalnego ICC objętości SH oraz zgodności przestrzennej masek SH. Aby ocenić regionalne objętości SH, uruchom program , wprowadzając plik lobmask w przestrzeni akwizycji T1, _SABREparcel, oraz końcowy edytowany plik segmentacji zmian, _LEedit. Stosując te same procedury, które służą do oceny wolumetrii SABRE, oblicz ICC dla objętości zmian w każdym regionie mózgu SABRE. Korzystając z tych samych procedur oceny zgodności przestrzennej procesu maskowania TIV, oblicz SI dla końcowych edytowanych masek zmian, _LEedit (lub FLEXedit). Te same testy niezawodności można przeprowadzić zarówno dla segmentacji opartej na PD/T2, jak i segmentacji opartej na FLAIR.

	3D T1	PD/T2
Parametry obrazowania	Osiometry objętościowa SAT (S1) SPGR	Osiowy Spin Echo FC VEMP VB (przeplot)
Czas trwania impulsu
TE (ms)	5	30/80
TR (ms)	35	3,000
Kąt odchylenia (°)	35	90
TI (msek)	Ze względu na brak dostarczonego tekstu źródłowego, nie można wykonać tłumaczenia. Proszę o przesłanie materiału do przetłumaczenia.	Ponieważ nie dostarczono tekstu źródłowego do tłumaczenia, proszę o przesłanie treści, którą należy przełożyć na język polski. Po otrzymaniu tekstu przygotuję wierne, naukowe tłumaczenie zgodnie z Twoimi wytycznymi.
Zakres skanowania
pole widzenia (cm)	22	20
Grubość warstwy (mm)	1.2/0	3/0
Liczba plastrów	124	62
Akwizycja
Rozmiar macierzy	256 x 192	256 x 192
Rozmiar woksela (mm)	0,86 x 0,86 x 1,4	0,78 x 0,78 x 3
NEX	1	0.5
Całkowity czas (min)	11:00	12:00

Tabela 1. Parametry akwizycji strukturalnego MRI 1,5T General Electric.

	3D T1	PD/T2	FLAIR
Parametry obrazowania	Osiowy 3D FSPGR EDR IR Prep	Osiowy 2D FSE-XL, EDR, FAST, nasycenie tłuszczu	Osiowy T2Flair, EDR, FAST
Timing impulsów
TE (ms)	3.2	11.1 / 90	140
TR (msec)	8.1	2,500	9,700
Kąt odchylenia (°)	8°	90°	90°
TI (msec)	650	N/D	2,200
Zakres skanowania
FOV (cm)	22	22	22
Grubość warstwy (mm)	1	3	3
Liczba warstw	186	48	48
Akwizycja
Rozmiar macierzy	256 x 192	256 x 192	256 x 192
Rozmiar woksela (mm)	0.86 x 0.86 x 1	0.86 x 0.86 x 3	0.86 x 0.86 x 3
NEX	1	1	1
Czas całkowity (min)	7:20	6:10	7:20

Tabela 2. Parametry akwizycji strukturalnego MRI General Electric 3T.

Rysunek 1. Przekrój osiowy T1 z nałożoną nieedytowaną maską całkowitej objętości wewnątrzczaszkowej (TIV) (kolor zielony). Jest to przykład użycia narzędzia zamkniętego wielokąta w programie ITK-SNAP_sb w celu usunięcia tkanek pozamózgowych w ramach procedury ręcznej edycji podczas ekstrakcji TIV za pomocą programu Brain-Sizer.

Rysunek 2. Przekrój osiowy T1 z nałożoną segmentacją tkanek. Należy pamiętać, że kolory etykiet są dowolne i mogą być zmieniane za pomocą narzędzia Label. Lewy obraz przedstawia kolory domyślne. Środkowy obraz pokazuje, w jaki sposób CSF (5=fioletowy) zostaje przypisany do vCSF (7=magenta). Prawy obraz pokazuje, jak można zmodyfikować kolor WM bez zmiany etykiety klasy tkanki, t.j.. etykieta 3=WM pozostaje, ale kolor może zostać zmieniony na niebieski.

Rycina 3. Przekrój osiowy T1 z nałożoną segmentacją tkanek (obraz po lewej, GM=żółty, WM=pomarańczowy, CSF=fioletowy) (lewo). Przedstawiono przykład ręcznego usuwania struktur podnamiotowych przy użyciu narzędzia zamkniętego wielokąta w programie ITK-SNAP_sb (środek) oraz końcową segmentację tkanek po usunięciu (prawo). Podobnie jak na Rycini 2, prawy obraz pokazuje, w jaki sposób można zmienić kolor WM bez zmiany etykiety klasy tkanki, t.j. etykieta 3=WM pozostaje niezmieniona, ale kolor może zostać zmieniony na niebieski.

Rysunek 4. Przekroje osiowe T1 w przestrzeni akwizycji przed (lewo) i po (prawo) wykonaniu wyrównania AC-PC.

Rycina 5. Dwa przykłady przedstawiające procedury wyznaczania punktów orientacyjnych SABRE. Przekrój osiowy T1 wyrównany w linii AC-PC z wyznaczonymi punktami orientacyjnymi dla AC (żółty), PC (niebieski) oraz tylnej krawędzi (różowy) (po lewej). Trójwymiarowa rekonstrukcja powierzchni T1 (po prawej) z wyznaczeniem szczeliny Sylwiusza (fioletowy) i bruzdy środkowej (różowy).

Rycina 6. Osiowy obraz PD (lewo) z automatycznie wygenerowaną nakładką zmian (środek) oraz ręcznie edytowaną nakładką zmian (czerwona) (prawo).

Rycina 7. Przekrój osiowy FLAIR (lewo), z automatycznie wygenerowaną nakładką zmian chorobowych (środek) oraz ręcznie edytowaną nakładką zmian (na czerwono) (prawo).

Dyskusja

Procedura segmentacji i parcelacji LE została opracowana specjalnie w celu uzyskania regionalnej wolumetrii z rezonansu magnetycznego choroby Alzheimera i osób w podeszłym wieku. Chociaż istnieje wiele w pełni automatycznych potoków, które stosują złożone algorytmy obliczeniowe do wykonywania tych operacji, narzędziom tym zwykle brakuje zindywidualizowanej dokładności i precyzji, które wytwarza półautomatyczny potok LE. Kompromisem w stosunku do procesów półautomatycznych są zasoby niezbędne do prawidłowego przeszkolenia operatorów z wiedzą anatomiczną i umiejętnościami obliczeniowymi potrzebnymi do zastosowania tak kompleksowego potoku. Jednak jedną z głównych zalet zindywidualizowanego procesu obrazowania jest możliwość uzyskania ilościowej wolumetrii od umiarkowanych do ciężkich przypadków neurodegeneracji, gdy automatyczne rurociągi zawodzą.

Ponieważ rurociąg LE został wcześniej oceniony i zastosowany w różnych populacjach osób starszych i z demencją^{1,2,13,14,19,22,23}, główne problemy, z którymi zwykle spotykają się przeszkoleni operatorzy, zostały dobrze udokumentowane i podsumowane poniżej.

Ręczne sprawdzanie i edycja wymagana w przypadku komponentu Brain-Sizer obejmuje procedurę maskowania ekstrakcji TIV, relokację vCSF i ręczne usuwanie pnia mózgu, móżdżku i innych struktur podnamiotowych. W przypadku ekstrakcji mózgu, automatyczne wyjście TIV jest na ogół przyzwoitą maską, pod warunkiem, że oryginalne obrazy PD / T2 są dobrej jakości. Jednak ze względu na względne wartości intensywności tkanki naczyniowej i nerwowej przyśrodkowej do dolnych biegunów skroniowych, proksymalnie do tętnic szyjnych, obszar ten zwykle wymaga pewnej edycji. Dodatkowo, śluz w jamie nosowej ma tendencję do wpływania na histogramy intensywności regionalnej, zniekształcając wartości odcięcia intensywności w przednich obszarach czołowych, co zwykle wymaga dodatkowej ręcznej edycji automatycznej maski TIVauto. Wreszcie, dodatkowa ręczna edycja jest zwykle wymagana w najbardziej zaawansowanych regionach, gdzie globalna atrofia ma tendencję do powodowania wzrostu objętości podpajęczynówkowego płynu mózgowo-rdzeniowego tuż poniżej opony twardej. Alternatywnie, atrofia związana z powiększeniem komór ma tendencję do minimalizowania interwencji operatora wymaganych przy ponownym przypisaniu vCSF. Kolejną korzyścią płynącą z trójfunkcyjnego podejścia korejestracji jest możliwość identyfikacji zawałów wypełnionych płynem torbielowatym proksymalnie do komór, potencjalnie z powodu okołokomorowej waskulopatii żylnej^5,24-26, które można zidentyfikować ze względu na ich względną intensywność w PD i T1 (hiperintensywna w PD, hipointensywna w T1). Te hipointensywności można wyznaczyć od vCSF za pomocą ręcznych limitów narysowanych w ITK-SNAP_sb przed operacjami zalewania. Ponieważ ponowne przypisanie vCSF odbywa się w przestrzeni akwizycji T1, w przypadkach, gdy wyrównanie znacznie odbiega od płaszczyzny ACPC, może być wymagane ograniczenie dla 3^{. komory} i spłuczki czworokątnej, jeśli PC nie jest w pełni widoczny. Chociaż tentorium jest strukturą stosunkowo łatwą do odróżnienia, kilka zasad opartych na anatomii pomaga w kierowaniu ręcznym usuwaniem pnia mózgu i struktur podnamiotowych, szczególnie podczas lokalizowania oddzielenia szypułek mózgowych od przyśrodkowego płata skroniowego.

Znakowanie punktu orientacyjnego SABRE to procedura oparta na stereotaksji wykonywana na standardowych obrazach wyrównanych ACPC, pozwalająca na umiarkowanie przewidywalną lokalizację poszczególnych anatomicznych punktów orientacyjnych. Wyjątkami od tej reguły są przypadki ze skrajną atrofią i normalną zmiennością wynikającą z indywidualnych różnic w neuroanatomii. Zanik mózgu powoduje ogólną utratę miąższu, zwiększając płyn mózgowo-rdzeniowy wzdłuż linii środkowej otaczającej sierp mózgu, co zwiększa trudność wyboru odpowiednich punktów do umieszczenia punktów orientacyjnych. Wymagane są protokoły oparte na regułach, identyfikujące przypadki, w których wymagane są wyjątki od reguły ogólnej. Normalne różnice w anatomii, szczególnie we względnym położeniu bruzdy środkowej i bruzdy ciemieniowo-potylicznej, również zwiększają trudność ręcznego wytyczenia tych struktur. Jednak graficzny interfejs użytkownika używany przez SABRE pozwala na obracanie w czasie rzeczywistym renderowanych obrazów powierzchni, co znacznie pomaga w procesie podejmowania decyzji o wizualizacji tych konkretnych punktów orientacyjnych. Wreszcie, niektóre protokoły oparte na regułach zostały zintegrowane programowo z oprogramowaniem, aby zapobiec naruszeniu przez operatora, np. wytyczenie bruzdy centralnej jest zmuszone do przesunięcia się do tyłu (śledzenie linii nie wraca do siebie).

Procedura ręcznego sprawdzania komponentu Lesion-Seg wymaga specjalistycznej wiedzy w zakresie identyfikacji wizualnej odpowiednich hiperintensywności, umiejętności percepcji wzrokowej, którą nabywa się dopiero po ekspozycji na skany o różnym stopniu SH. Algorytmy minimalizacji wyników fałszywie dodatnich pomagają w usunięciu większości błędów w początkowej segmentacji. Jednak różnicowanie między poszerzonymi przestrzeniami okołonaczyniowymi (przestrzenie Virchowa-Robina: VRS) w jądrze soczewkowatym a odpowiednim SH w torebce zewnętrznej, claustrum, torebce skrajnej i obszarach podwyspowych może być trudne. Jest to szczególnie trudne w przypadkach z VRS w zwojach podstawy. W niedawnym artykule przedstawiającym STandards for ReportIng Vascular changes on nEuroimaging (STRIVE) zalecono kryterium wielkości w celu odróżnienia VRS od lakun i opisania VRS jako bardziej liniowego i intensywności płynu mózgowo-rdzeniowego w MRI. Aby rozwiązać te problemy z identyfikacją VRS, LE przyjęło: a) regułę opartą na anatomii, która uniemożliwia operatorom wybór jakiejkolwiek hiperintensywności, która mieści się w jądrze soczewkowatym, b) kryterium wielkości w celu wykluczenia hiperintensywności o średnicy mniejszej niż 5 mm oraz c) regułę względnej intensywności dla dodatkowego wykluczenia ze względu na względną intensywność płynu mózgowo-rdzeniowego na PD, T2 oraz T1²⁷. Dodatkowo, normalny sygnał hiperintensywny można znaleźć wzdłuż linii środkowej i sierpa mózgu, szczególnie w obrazowaniu FLAIR, które może być trudne do rozróżnienia między istotnymi SH wzdłuż ciała modzelowatego. W przypadkach takiego nakładania się stosuje się zasady oparte na anatomii, w których akceptowane są tylko SH, które rozciągają się na obszary okołokomorowe.

Podsumowując, ważne jest, aby docenić, że ten pisemny komponent ma na celu uzupełnienie wideoprzewodnika, ustandaryzowanej publikacji protokołu w JoVE (http://www.jove.com). Podczas gdy tradycyjne statyczne rysunki pomagają w wyjaśnieniu niektórych pojęć, samouczki oparte na filmach są bardziej skuteczne w komunikowaniu złożonych procesów metodologicznych związanych z kompleksowym potokiem neuroobrazowania, takim jak Lesion Explorer.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Aparat do rezonansu magnetycznego (1,5 Tesli)	General Electric		Zobacz parametry akwizycji Tabela 1
Maszyna do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (3 Tesle)	General Electric		Zobacz Tabela 2 dla parametrów akwizycji