Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

DTI из зрительного пути - белое вещество урочища и поражения головного мозга

13.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/51946

⸱

26 августа 2014 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1National Service of Neurosurgery, Centre Hospitalier de Luxembourg, 2University of Applied Sciences Trier, 3Internal Medicine, Erasmus Universiteit Rotterdam, 4Service of Neuroradiology, Centre Hospitalier de Luxembourg

В этой статье

Краткое содержание

Тензора диффузии изображений (DTI) проводили попробовать изобразить основные части зрительного пути. Целью было использовать FDA одобрил стандартную коммерческую станцию, которая может быть использована для повседневной рутины, чтобы попытаться снизить послеоперационную повреждение зрительного пути у пациентов.

Аннотация

DTI является метод, который определяет трактов белого вещества (WMT) неинвазивным у здоровых и не здоровых пациентов с помощью измерения диффузии. Подобно зрительных путей (VP), WMT не видны с классической МРТ или во время операции с микроскопом. ДИТ поможет нейрохирурги, чтобы предотвратить разрушение В.П., удаляя поражения прилегающих к этой WMT. Мы провели DTI на пятидесяти пациентов до и после операции в период с марта 2012 года по январь 2014 года Для навигации мы использовали 3DT1-взвешенный последовательность. Кроме того, мы провели Т2-взвешенных и DTI-последовательности. Параметры, используемые были, FOV: 200 х 200 мм, толщина среза: 2 мм, и матрица приобретение: 96 х 96 уступая почти изотропные вокселы из 2 х 2 х 2 мм. Осевой МРТ проводили с использованием градиента 32 направление и один B0-изображение. Мы использовали Echo-Planar-томография (EPI) и параллельной визуализации ASSET с коэффициентом ускорения 2 и В-значения 800 с / мм ². Время сканирования было меньше 9 мин. ЛОР "> МТП-данные, полученные обрабатывались с помощью FDA одобрен хирургического программу навигационной системы, которая использует простой волоконно-отслеживания подход, известный как присвоения волокна непрерывным отслеживанием (FACT). Это основано на распространении линий между регионах, представляющих интерес ( ROI), который определяется врачом. максимальный угол 50, FA начать значение 0,10 и ADC конечное значение 0,20 мм ² / с были параметры, используемые для трактография.

Есть некоторые ограничения в этой технике. Ограниченное приобретение сроки навязывает компромиссов в качестве изображения. Еще один важный момент, чтобы не пренебречь является смещение мозга во время операции. Что касается последнего интраоперационного МРТ может быть полезным. Кроме того, риск ложноположительных или ложноотрицательных путей должны быть приняты во внимание, которые могут поставить под угрозу окончательные результаты.

Введение

Тензора диффузии изображений (DTI) используется, чтобы изобразить WMT неинвазивного в человеческом мозге 1. Он был использован в прошлом десятилетии, чтобы снизить риск нанесения вреда красноречивые области мозга во время операции 1.

DTI проводили в пятидесяти пациентов в период с марта 2012 года и январе 2014 изобразить зрительный путь. DTI может улучшить сохранность красноречивых областях мозга во время операции, предоставляя важную информацию о анатомического расположения трактов белого вещества. Это была включена в стратегическом планировании для резекции сложных поражениях головного мозга 1. Тем не менее, изображение зрительного пути остается проблемой, потому что не существует стандарта для параметров DTI, размещения объемов семян и интерпретации результатов 12.

Различные алгоритмы были реализованы до сих пор 19-21. Некоторые подходы сосредоточены на детерминированных методов 19, 22-25. Другие использовали вероятностные методы, 26,27,29. Совсем недавно, методы, использующие тензорные поля Q-Ball, диффузия спектральных изображений и высокое угловое разрешение Diffusion изображений (HARDI) используются, чтобы изобразить трактов белого вещества среди других зрительного пути 1,13-15,18. Тем не менее, необходимо время для HARDI значительно больше с 45 мин, программное обеспечение не является коммерчески доступных и подчеркивает научных приложений 18. Учение период для HARDI кажется больше, чем для DTI 18.

Представленный протокол легко осуществимо и может быть использован для повседневного процедуре в нейрохирургических операций для того, чтобы избежать осложнений и улучшить результаты в послеоперационном периоде. Дополнительное время для этого протокола меньше 9 мин, что значительно быстрее, чем другие протоколы 1,9,12,16. Признавая тот факт, что многие сложные алгоритмы были разработаны в последнее время бумаги ограничиваетСам с использованием коммерчески доступного и FDA утвержденного программного обеспечения. Однако он является обязательным, чтобы принять во внимание ограничения этого метода, которые, упомянутых выше.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол соответствии с руководящими принципами в Клинический центр де Люксембург в Люксембурге.

1 Подготовка Diffusion Tensor визуализации для зрительного пути для нейрохирургии и последующие

  1. Выполните МРТ-сканирование по крайней мере один день до операции строго осевой, используя 32 градиентные направления, и один B0-изображение. Имейте в тесном контакте с Нейрорадиология блока в любой момент.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, ясно, нейрорадиолога, что изображения после операции такие же, как те, до операции.
  2. Использование 3-Тесла МРТ, выполнять 3DT1 взвешенные и DTI-последовательности сканирования. Выполните 3DT1-взвешенный последовательность после операции, а также.

2 Использование Station планирования

  1. Передача данных сканирования Т2-взвешенных, 3DT1-взвешенный и DTI-последовательности для цифровых изображений и коммуникации в медицине (DICOM). Эта процедура занимает до 7 мин.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Don `T остановить процедуру BefoRe передав все последовательности. Это можно остановить и продолжить позже в зависимости от даты операции.
  2. Откройте хирургического программу навигационной системы. Нажмите Файл, а затем на Импорт DICOM. Повторите эту процедуру три раза для всех последовательностей, упомянутых выше.
    1. Нажмите кнопку Добавить, чтобы посмотреть. Добавьте каждый последовательность отдельно. Don `T пытаются перейти с видом.
  3. Нажмите на Tools. Открыть подготовка DTI Тензор. Отметим, новое окно в середине экрана.
  4. Выполните следующие четыре шага.
    1. Выполните Gradient Назначение в качестве первого шага.
      1. Измените би-значение от 1000 до 800 сек / мм в правом нижнем углу окна.
      2. Отрегулируйте порог в правом верхнем углу окна. Сделайте это вручную, просто писать ряд или перемещение курсора. 20 может быть приемлемым значением. Это личный опыт, и это не является обязательным.
    2. Выполните Gradient Регистрация в качестве второго шага.
        <литий> Нажмите кнопку Все Auto. Эта процедура занимает до 5 мин.
      1. Нажмите кнопку Проверить всех регистраций. Без проверки регистрации это не возможно, чтобы продолжить.
    3. Выполните Корегистрация в качестве третьего шага.
      1. Coregister MR1 и b0 изображения MR2 вручную. В конце Убедитесь всех регистраций.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Можно автоматически выполнить этот шаг. Тем не менее, результаты не могут быть всегда удовлетворительное, в конце концов.
    4. Выполните вычисление Tensor в качестве четвертого и последнего шага,
      1. Убедитесь FA / DEC / АЦП включены. Если не нажать на кнопку.
      2. Нажмите на Compute. Эта процедура займет всего несколько секунд.
  5. Сохраните все данные и продолжить fibertracking. Не останавливайся, не сохраняя все.

3 Fibertracking

ПРИМЕЧАНИЕ: Анатомическая знание зрительного пути очень важно для успешного результата.

  1. Подготовьте найти три важных момента, где волокна должны пройти.
  2. Определите зрительный перекрест, используя анатомические знания.
    1. Используйте ROI в качестве отправной точки и пусть волокна пройти. Трансформирования определяются врачом.
    2. Кроме того, сегмент подозревал область. Нажмите сегментации в левом нижнем углу, а другой окно. Сегментированные области анатомически определяется областей.
      1. Краска регион вручную. Прокрутка вверх и вниз, чтобы включить весь зрительный перекрест. Сохранить процедуру и вернуться.
    3. Отслеживание волокон либо из интересующей области или из сегментированного области или обоих.
    4. Волокна до левой коленчатого тела (LGN), который является вторым важным моментом зрительного пути. Максимальный угол был 50 риск ложных путей будет расти с тем, если угол слишком высокой.
      1. Существует возможность сегментировать на ЛГН как показано с зрительного перекреста, а затем отслеживать волокна. После сегментирован зрительного перекреста, отслеживать волокна, которые идут от LGN и финишем в зрительных нервов или наоборот.
    5. Сегмент зрительная кора. Продолжать, как и в случае зрительных нервов. Это может занять некоторое время, как 3DT1-взвешенное изображение содержит 160 срезов.
    6. Отслеживание волокна из зрительной коры к LGN. Это можно проследить их от LGN в зрительной коре, а также.
    7. Если зрительная кора вторглись опухоли или отека затем использовать область интереса вместо сегментированного области, а затем пусть волокна идут в направлении LGN.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если отек сегментирован его иногда может вторгнуться визуальную кору затем то зрительная кора может быть не в состоянии сегментирован полностью, потому что компьютер `t различие между ними. Вот почему надо положить ROI.
    8. Повторите все для другого полушария.
    9. Начните со здоровым полушарии первой.
      Примечание:Можно начать с другого тоже, но это могло бы быть легче отслеживать волокна здорового полушария первом стать первая идея о ситуации. Это не является обязательным, это только совет.
  3. Сегмент головного поражения и отек. Продолжать, как упоминалось выше в 3.2.2.
    1. Назначьте цвет для каждого сегментированной области или поражения, чтобы отличить лучше.
  4. Сохранить процедуру после каждого шага в случае непредвиденных событий или в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
  5. Экспорт всех данных локально. Можно экспортировать его в операционную прямо, но это `t isn рекомендуется.
    1. Нажмите Файл, а затем Экспорт 3D-объекты. Убедитесь, что экспортировать только Navigation экзамен.
    2. Don `T экспортировать Hybrid экзамен.
  6. Введите черепных. Выберите правильный пациента затем нажмите Stealthmerge. Выберите 3DT1-взвешенных изображениях как эталонного экзамена.
  7. Создание 3D-модель и вставить все.
  8. Импорт данных вводан операция комната.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Этот протокол позволяет врачу изобразить адекватно основные части VP. Он может быть использован с небольшой промежуток времени для того, чтобы предотвратить повреждения у пациентов с поражений головного мозга рядом с значимых областей. Послеоперационные управления показывают также хорошие результаты. В.П. изображается на рисунке 7 после того как пациент был прооперирован из глиобластомы. Рисунок 2 показывает VP после рецидива глиобластомы. Авторы признают факт те трудности, которые этим...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

DTI это техника позволяет нейрохирургу визуализировать трактов белого вещества в естественных условиях 8. Визуальный путь является одним из этих путей. Хотя этот метод предоставляет врачам новые возможности в отношении лечения пациентов с повреждениями, касающихся красноречивые области мозга, мы должны сказать, что некоторые ограничения этого метода сделать еще существуют. Первый и самый очевидный вызов является сдвиг мозга, которая остается вопрос расследуется 4. После открытия твердую мо...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить всю службу нейрорадиологии. Мы хотели бы поблагодарить Лис Пруссен за ее работу в библиотеке.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
3-Тесла-МРТGeneral ElectricSigna LX версия 9.1
Программа хирургической навигационной системыMedtronic9734478
Программа хирургической навигационной системыMedtronic4500810331  20016318

Ссылки

  1. Fernandez-Miranda, J. C., et al. High-Definition Fiber Tractography of the Human Brain: Neuroanatomical Validation and Neurosurgical Applications. Neurosurgery. 71 (2), 430-453 (2012).
  2. Alexander, D. C., Barker, G. J. Optimal imaging parameters for fiber-orientation estimation in diffusion MRI. Neuroimage. 27 (2), 357-367 (2005).
  3. Le Bihan, D., Poupon, C., Amadon, A., Lethimonnier, F. Artifacts and pitfalls in diffusion MRI. J Magn Reson Imaging. 24 (3), 478-488 (2006).
  4. Abdullah, K. G., Lubelski, D., Nucifora, P. G., Brem, S. Use of diffusion tensor imaging in glioma resection. Neurosurg Focus. 34 (4), (2013).
  5. Ota, T., Kawai, K., Kamada, K., Kin, T., Saito, N. Intraoperative monitoring of cortically recorded visual response for posterior visual pathway. J Neurosurg. 112, 285-294 (2010).
  6. Gras-Combe, G., Moritz-Gasser, S., Herbet, G. Intraoperative subcortical electrical mapping of optic radiations in awake surgery for glioma involving visual pathways. J Neurosurg. 117 (3), 466-473 (2012).
  7. Maruyama, K., et al. Optic radiation tractography integrated into simulated treatment planning for Gamma Knife surgery. J Neurosurg. 107, 721-726 (2007).
  8. Bérubé, J., McLaughlin, N., Bourgouin, P., Beaudoin, G., Bojanowski, M. W. Diffusion tensor imaging analysis of long association bundles in the presence of an arteriovenous malformation. J Neurosurg. 107 (3), 509-514 (2007).
  9. Sun, G. C., et al. Intraoperative High-Field Magnetic Resonance Imaging Combined With Fiber Tract Neuronavigation-Guided Resection of Cerebral Lesions Involving Optic Radiation. Neurosurgery. 69 (5), 1070-1084 (2011).
  10. Kamada, K., et al. Functional Monitoring For Visual Pathway Using Real-Time Visual Evoked Potentials Aand Optic-Radiation Tractography. Neurosurgery. 57 (1 Suppl), 121-127 (2005).
  11. Wu, W., Rigolo, L., O'Donnell, L. J., Norton, I., Shriver, S., Golby, A. J. Visual Pathway Study Using In Vivo Diffusion Tensor Imaging Tractography to Complement Classic Anatomy. Neurosurgery. 70 (1 Suppl Operative), 145-156 (2012).
  12. Stieglitz, L. H., Lüdemann, W. O., Giordano, M., Raabe, A., Fahlbusch, R., Samii, M. Optic Radiation Fiber Tracking Using Anteriorly Angulated Diffusion Tensor Imaging: A Tested Algorithm for Quick Application. Neurosurgery. 68 (5), 1239-1251 (2011).
  13. Hodaie, M., Quan, J., Chen, D. Q. In Vivo Visualization of Cranial Nerve Pathways in Humans Using Diffusion-Based Tractography. Neurosurgery. 66 (4), 788-795 (2010).
  14. Perrin, M., et al. Fiber tracking in Q-ball fields using regularized particle trajectories. Inf Process Med Imaging. 19, 52-63 (2005).
  15. Wedeen, V. J., et al. Diffusion spectrum magnetic resonance imaging (DSI) tractography of crossing fibers. Neuroimage. 41 (4), 1267-1277 (2008).
  16. Yamamoto, A. Diffusion Tensor Fiber Tractography of the Optic Radiation: Analysis with 6-, 12-, 40-, and 81- Directional Motion-Probing Gradients, a Preliminary Study. AJNR Am J Neuroradiol. 28 (1), 92-96 (2007).
  17. Okada, T., et al. Diffusion Tensor Fiber Tractography for Arteriovenous Malformations: Quantitative Analyses to Evaluate the Corticospinal Tract and Optic Radiation. AJNR Am J Neuroradiol. 28 (6), 1107-1113 (2007).
  18. Kuhnt, D., Bauer, M. H., Sommer, J., Merhof, D., Nimsky, C. Optic Radiation Fiber Tractography in Glioma Patients Based on High Angular Resolution Diffusion Imaging with Compressed Sensing Compared with Diffusion Tensor Imaging - Initial Experience. PLoS One. 8 (7), e70973(2013).
  19. Basser, P. J., Pajevic, S., Pierpaoli, C., Duda, J., Aldroubi, A. In vivo fiber tractography using DT-MRI data. Magn Reson Med. 44 (4), 625-632 (2000).
  20. Friman, O., Farneback, G., Westin, C. F. A Bayesian approach for stochastic white matter tractography. IEEE Trans Med Imaging. 25 (8), 965-978 (2006).
  21. Mori, S., van Zijl, P. C. Fiber tracking: principles and strategies - a technical review. NMR Biomed. 15 (7-8), 468-480 (2002).
  22. Alexander, D. C., Barker, G. J., Arridge, S. R. Detection and modeling of non-Gaussian apparent diffusion coefficient profiles in human brain data. Magn Reson Med. 48 (2), 331-340 (2002).
  23. Mori, S., Crain, B. J., Chacko, V. P., van Zijl, P. C. Three-dimensional tracking of axonal projections in the brain by magnetic resonance imaging. Ann Neurol. 45, 265-269 (1999).
  24. Conturo, T., et al. Tracking neuronal fiber pathways in the living human brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 96, 10422-10427 (1999).
  25. Poupon, C., et al. Regularization of diffusion-based direction maps for the tracking of brain white matter fascicles. Neuroimage. 12, 184-195 (2000).
  26. Parker, G. J., Haroon, H. A., Wheeler-Kingshott, C. A. A framework for a streamline-based probabilistic index of connectivity (PICo) using a structural interpretation of MRI diffusion measurements. J Magn Reson Imaging. 18, 242-254 (2003).
  27. Behrens, T. E., et al. Non-invasive mapping of connections between human thalamus and cortex using diffusion imaging. Nat Neurosci. 6, 750-757 (2003).
  28. Reinges, M. H., Schoth, F., Coenen, V. A., Krings, T. Imaging of postthalamic visual fiber tracts by anisotropic diffusion weighted MRI and diffusion tensor imaging: principles and applications. European Journal of Radiology. 49, 91-104 (2004).
  29. Sherbondy, A. J., Dougherty, R. F., Napel, S., Wandell, B. A. Identifying the human optic radiation using diffusion imaging and fiber. J. Vis. 8 (10), (2008).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Диффузионно-тензорная визуализациятрактографияхирургическая навигацияDTI-последовательностинаправления градиентовнепрерывное отслеживание назначения волоконобласть интересахирургическое лечение опухолей головного мозга
DTI из зрительного пути - белое вещество урочища и поражения головного мозга
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.