Сегментация мозга инфаркт и регистрация на МРТ или КТ для отображения резионно-симптома

Отображение симптомов поражения является мощным инструментом для локализации функций мозга путем изучения пациентов с поражениями головного мозга. Важным шагом является обработка изображений, включая сегментацию поражения и регистрацию в стандартное пространство. Этот протокол описывает единую структуру, которая работает со всеми структурными модальности изображения, обеспечивая последовательный выход поражений в стандартном пространстве для использования в исследованиях картирования симптомов поражения.

Поражения должны быть преобразованы в стандартное пространство, чтобы позволить для сравнения по предметам. Мозг каждого пациента должен быть пространственно выровнены, чтобы исправить различия в размерах и форме мозга. При использовании этого метода, это помогает увидеть, как каждый шаг должен быть выполнен, а не следовать письменным инструкциям в одиночку.

Это также требует хорошего понимания изображений мозга, что делает визуальную демонстрацию полезной. Этот протокол описывает, как выполнить шаги обработки, необходимые для отображения симптомов поражения. После того, как карты поражений зарегистрированы в стандартное пространство, отображение симптомов поражения может быть выполнено на больших группах пациентов.

Когда все карты поражения преобразуются в стандартное пространство, каждый воксель представляет ту же область мозга в разных предметах. Это позволяет проводить статистический анализ, например, для проверки наличия поражения в конкретном вокселе, связанного с когнитивным дефицитом. Начните с сбора КТ головного мозга или МРТ пациентов с ишемическим инсультом.

Большинство сканеров имеют сканирование в качестве файлов DICOM, которые могут быть скопированы на жесткий диск или сервер. Соберите клинические переменные в файле данных, сделав отдельные строки для каждого случая и столбцы для каждой клинической переменной. Для сегментации инфаркта включите, по крайней мере, дату инсульта и дату визуализации или переменную, которая указывает интервал времени между инсультом и изображением.

Чтобы преобразовать изображения DICOM в нестехаемые файлы NIfTI с помощью инструмента DICOM-to-NIfTI, ввемите команду, замеченную на экране здесь, в командной подсказке, используя путь папки к файлам DICOM. Пример команды с вставленными дорожками папок можно по увидеть здесь. Эта команда запустит выируемые изображения, преобразует изображения DICOM в выбранную папку и сохранит файлы NIfTI в этой папке.

Наконец, организуйте файлы NIfTI в удобной структуре папок с субфолдером для каждого случая, прежде чем принутуить сегментацию. Во-первых, убедитесь, что сканирование было выполнено по крайней мере через 24 часа после начала симптома инсульта. В противном случае острый инфаркт не будет виден на КТ или будет виден лишь частично, а сканирование не может быть использовано для сегментации.

Откройте родную КТ с помощью программного обеспечения ITK-SNAP, выбрав файл, а затем откройте основное изображение из меню высадки. Затем нажмите Просмотр, и выберите файл, чтобы открыть сканирование. Теперь определите инфаркт на основе характеристик изображения.

Во-первых, обратите внимание, что инфаркты имеют низкий сигнал по сравнению с нормальной ткани мозга. В острой стадии крупные инфаркты могут вызывать массовый эффект, приводящий к смещению окружающих тканей, сжатию желудочков, сдвигу средней линии и уничтожению сульчи. Там может быть геморрагической трансформации, которая видна как регионы с высоким сигналом в пределах инфаркта.

В хронической стадии, инфаркт будет состоять из гиподенса, кавитированный центр, с аналогичной плотностью, как спинномозговой жидкости, и менее гиподенс обода, который представляет собой поврежденную ткань мозга. В случае больших инфарктов, может быть ex vacuo расширение смежных sulci или желудочков. Сегмент infarcted ткани мозга с помощью paintbrush режиме из основной панели инструментов, используя левый щелчок рисовать и правой кнопкой мыши, чтобы стереть.

Кроме того, используйте режим Полигона, чтобы разместить якорные точки на границах поражения, и удерживайте левую кнопку мыши при перемещении мыши через границы поражения. После того, как все точки подключены, нажмите принять для заполнения очерченной области. После окончания сегментации сохраните его в качестве двоичного файла NIfTI в той же папке, что и сканирование, нажав на сегментацию и сохранить сегментации изображения из меню высадки, а затем сохранить сегментации, придав ему точно такое же имя, как сегментированные сканирования, с расширением поражения.

Во-первых, убедитесь, что сканирование DWI было выполнено в течение семи дней после начала инсульта. Инфаркты видны на ДВИ в течение нескольких часов после начала инсульта, и их видимость на ДВИ постепенно уменьшается примерно через семь дней. Затем определите и аннотировать инфарктную ткань мозга на основе высокого сигнала на ДВИ и низкого сигнала на карте ADC.

Не ошибитесь высокий сигнал диффузии вблизи интерфейсов между воздухом и ткани или кости, которые являются широко наблюдаемым артефактом на DWI. Для визуализации FLAIR, сначала убедитесь, что сканирование было выполнено через 48 часов после появления симптома инсульта. В гиперакутной стадии, инфаркт, как правило, не видны, или точные границы неясны.

Затем откройте изображение FLAIR в ITK-SNAP, а также T1-взвешенное сканирование в отдельном окне для справки, если таковые имеются. В острой стадии инфаркт виден как несколько однородное гиперинтенсивное поражение, с или без отеков и массового эффекта. При наличии, использовать DWI различать острые инфаркты и хронические поражения, такие как гиперинтенсивность белого вещества.

Чтобы зарегистрировать изображения, сначала скачать RegLSM, и использовать этот инструмент для обработки КТ или любой вид МРТ последовательности. Процедуру регистрации можно увидеть на рисунке, показанной здесь. Далее, откройте MATLAB Version 2015a или выше, установите текущую папку на RegLSM, а затем включите SPM, введя адпат, а затем имя папки для SPM.

Далее, ввет RegLSM, чтобы открыть графический интерфейс. Для выполнения регистрации в одном случае выберите режим тестирования в меню регистрации. Затем используйте кнопку Open Image, чтобы выбрать сегментированное сканирование, аннотацию и дополнительно T1 и выбрать нужную схему регистрации.

Кроме того, режим Batch mode может быть использован для регистрации всех случаев в выбранной папке. Убедитесь, что RegLSM сохранил полученные параметры регистрации, зарегистрированное сканирование и зарегистрированную карту поражения в автоматически генерируемых субфолдерах. Теперь просмотрите результаты регистрации, выбрав результаты проверки в интерфейсе RegLSM, и просмотрите основную папку с этими результатами.

Прокрутите зарегистрированное сканирование и используйте перекрестие, чтобы проверить выравнивание шаблона MNI152, обращая внимание на узнаваемые анатомические ориентиры. Обязательно отметуте все неудачные регистрации в отдельном столбце в ранее созданном файле данных для последующей ручной коррекции. Для любых карт поражения, которые нуждаются в коррекции, откройте шаблон MNI152 T1 в ITK-SNAP, затем выберите Open Segmentation из меню сегментации и выберите зарегистрированную карту поражения, которая будет наложена на шаблон.

Кроме того, откройте результаты регистрации в отдельном окне для справки. Исправь зарегистрированную карту поражения в ITK-SNAP для любого типа несовервения, используя функцию кисти, чтобы добавить воксельы левым щелчком мыши или удалить воксельы с правого щелчка мыши. Наконец, сохраните исправленную карту поражения в качестве файла NIfTI в той же папке, что и неисправленная карта поражения, а затем сохраните сегментацию, придав ей точно такое же название, как неисправленная карта поражения, с расширением исправленной.

Здесь мы видим компьютерную томографию для одного пациента. Первоначальная сканирование не может быть использована для сегментации, потому что инфаркт еще не виден, даже несмотря на то, что карты перфузии КТ показывают ишемию. КТ на шестой день показывает отек инфаркта ткани мозга с небольшой сдвиг средней линии и геморрагической трансформации.

Сканирование через четыре месяца показывает потерю тканей мозга с бывшим расширением вакуо желудочков и близлежащих сульчи. Результаты регистрации КТ на шестой день шаблона MNI152 можно увидеть здесь. Алгоритм регистрации недостаточно компенсировал сдвиг средней линии и сжатие левого желудочка, что требовало ручной коррекции.

После коррекции, зарегистрированная карта поражения является точным представлением инфаркта в родном пространстве и может быть использована для отображения симптомов поражения. Здесь мы видим сравнение зарегистрированной последовательности DWI и соответствующего зарегистрированного инфаркта с шаблоном MNI152. Обратите внимание на небольшую ошибку во главе правого ядра каудата.

Это потребовало ручной коррекции сегментации в стандартном пространстве. Наконец, эта цифра показывает результаты регистрации последовательности МРТ FLAIR на третий день, что является адекватным и не требует ручной коррекции. Этот протокол охватывает процесс подготовки данных изображений для картирования симптомов поражения, включая практические рекомендации о том, как выполнить точную сегментацию инфаркта и регистрацию шаблона мозга.

Карты поражения могут быть использованы в поражении симптомов картографических исследований для локализации конкретной когнитивной функции или использовать расположение поражения для прогнозирования когнитивных результатов у пациентов с инсультом. Этот протокол ускоряет и гармонизирует рабочий процесс для исследования картирования симптомов поражения, что позволяет исследователям проводить большие многоцентровые исследования, включая сотни и тысячи испытуемых.