Kan Akışı Haritalaması için Serebral Kan Akışı Atlası Geliştirme

Özet

Kaynak: Tan, Z., vd., Manyetik Rezonans Görüntüleme-Arteriyel Spin Etiketlemesi Kullanılarak Serebral Fonksiyonel Bölge Tabanlı Serebral Kan Akış Atlasının Yapımı ve Uygulanması. J. Öğr. (2024).

Bu video, manyetik rezonans görüntüleme veya MRI-arteriyel spin etiketleme verilerini segmentlere ayrılmış beyin bölgeleriyle entegre ederek, kan akış modellerini görselleştirerek ve fonksiyonel alanlardaki akış seviyelerini ölçerek bir serebral kan akışı atlası oluşturma yöntemini göstermektedir.

Protokol

1. Veri toplama ve hazırlama

NOT: Parametrelerdeki varyans, araştırma yaklaşımından etkilenmez. Dijital tıbbi görüntüleme verilerini depolamak için hem dijital görüntüleme ve tıpta iletişim (DICOM) hem de nörogörüntüleme bilişim teknolojisi girişimi (NIFTI) formatları kullanılır ve DICOM, klinik görüntüleme cihazlarından elde edilen olağan çıktıdır. Bununla birlikte, araştırma faaliyetlerinde hesaplama kolaylığı için NIFTI formatı sıklıkla tercih edilir. DICOM'dan NIFTI'ye dönüştürmek basit ve yaygın bir uygulamadır. Bu çalışmada, gerçek DICOM verileri elde edilmiş ve NIFTI formatına dönüştürülmüştür. Veriler, 1.5 Tesla manyetik rezonans görüntüleme (MRI) tarayıcısı kullanılarak elde edildi. Bu çalışmanın çapraz görüntü kayıt sürecinde, sıvı zayıflatılmış inversiyon geri kazanımı (FLAIR) dizisi esas olarak kullanılmış ve serebral kan akışı (CBF) görüntüleri ile kaynaştırılmıştır. Bu çalışmada kullanılan CBF Atlas aracı (Table of Materials) ticari bir yazılımdır.

1. Verileri belirlenen çalışma dizinine kopyalayın.
   1. Tüm NIFTI verilerini özelleştirilmiş bir çalışma dizinine kopyalayın.
      NOT: Çalışma dizini, işletim sistemi ve matris laboratuvarında (MATLAB) aynıdır. Araştırma, sağ anterior superior (RAS) oryantasyon standardını takip eder.
   2. MATLAB'ın mevcut çalışma dizinindeki verileri barındıran dizine gidin ve FLAIR verilerini çalışma alanına yüklemek için niftiread işlevini kullanın. FLAIR dizisinin boyutlarını kontrol etmek için boyut işlevini kullanın. FLAIR dizisini görüntülemek için Flair_Slice komutunu çağırın (Şekil 1'da gösterildiği gibi). Belirli komutları aşağıdaki gibi kullanın:
      FLAIR_XLF = niftiread('FLAIR_XFL.nii');
      size(FLAIR_XLF)
      Flair_Slice(FLAIR_XLF);
   3. Şekil 1 bölümüne bakın. Farklı dizilere hızlı bir şekilde göz atmak için alt kaydırma çubuğunu kullanın.
2. CBF görüntülerini hızlı bir şekilde kontrol edin.
   1. CBF verilerini çalışma alanına yüklemek için niftiread işlevini kullanın. CBF dizisinin boyutlarını kontrol etmek için boyut işlevini kullanın. CBF dizisini görüntülemek için CBF_Slice ) komutunu çağırın (Şekil 2). Belirli komutları aşağıdaki gibi kullanın:
      CBF_XLF = niftiread('CBF_XFL.nii');
      size(CBF_XLF)
      CBF_Slice(CBF_XLF);
   2. CBF dizisinin etkileşimli bir GUI ekran görüntüsü için Şekil 2'ye bakın. Farklı dizilere hızlı bir şekilde göz atmak için alt kaydırma çubuğunu kullanın.
      NOT: Şekil 2, CBF değer aralığı genellikle 0-120 mL/100 g/dk'dır. Şekil 2, farklı CBF seviyelerini farklı renklerde temsil etmek için bir renk haritası kullanır.

2. FLAIR dizisinden serebral fonksiyonel bölgelerin segmentasyonu

NOT: FLAIR dizisi hem yapısal görüntüleme görevi görür hem de mükemmel patolojik tanı yetenekleri sağlar. Bu nedenle, FLAIR'in CBF ile birleştirilmesi kliniklerde önemli bir tanısal değere sahiptir. Bu çalışma, FLAIR dizisinden majör serebral fonksiyonel bölgeleri segmentlere ayırmaktadır.

1. Çalışma alanında, FLAIR_Segment işlevini çağırın ve Şekil 3'da gösterildiği gibi, serebral fonksiyonel bölgeler segmentasyonunun üç düzlemli görünümlerini otomatik olarak oluşturmak için önceden eğitilmiş 3B U-Net tabanlı görüntü segmentasyon programını çalıştırın. Şekil 3 içindeki her renk ayrı bir işlevsel bölgeyi temsil eder.
2. Farklı serebral fonksiyonel bölgelerin gerçek zamanlı incelemesi için artı işareti etkileşimini kullanın (Şekil 3). Yeniden yapılandırılmış beyin anatomisinin rastgele bir 3D incelemesi için artı işaretinin ortasına tıklayın ve sürükleyin.
   NOT: Şekil 3 içindeki GUI, üç düzlemli görünümlerin gri tonlamalı yoğunluk aralığının, kontrastının ve parlaklığının ayarlanmasını da sağlar.
3. Parlaklık ve kontrast seviyelerini gerçek zamanlı olarak değiştirmek için farenin sol düğmesini görüntülerin herhangi bir bölgesi üzerinde basılı tutun ve sürükleyin. Ayarlamaları onaylamak ve sonlandırmak için fare düğmesini bırakın.

3. Serebral fonksiyonel bölgeler boyunca CBF dağılımının üç düzlemli görünümleri

NOT: Farklı serebral fonksiyonel bölgeler boyunca CBF dağılımının incelenmesi, hasta durumlarının kesin klinik yargılarını kolaylaştırır. Şekil 3'den fonksiyonel bölge çerçevesi altında, CBF dizisinden tam CBF değerlerini dahil etmek ve bunları üç düzlemli görünümlerde sunmak, kapsamlı doktor incelemesine olanak tanır.

1. ) işlevini CBF_triplanar çağırarak Şekil 4{{}} olarak gösterilen üç düzlemli GUI görünümünü oluşturmak için işlevsel bölgeler arasında CBF uzamsal dağılımını görüntüler. İlgilenilen bölgelerdeki CBF dağılımının incelenmesine izin vermek için artı işaretini hareket ettirin.
2. CBF değerlerini herhangi bir konumda görüntülemek için GUI'nin sağ üst köşesindeki Veri İpuçları düğmesine tıklayın.
3. Parlaklık ve kontrast seviyelerini gerçek zamanlı olarak değiştirmek için farenin sol düğmesini görüntülerin herhangi bir bölgesi üzerinde basılı tutun ve sürükleyin. Ayarlamaları onaylamak ve sonlandırmak için fare düğmesini bırakın.

4. Başlıca serebral fonksiyonel bölgelerde CBF atlası

NOT: Farklı fonksiyonel bölgeler arasındaki CBF olasılık dağılımlarını normalleştirmek, deneğin serebral fonksiyonel bölgelerindeki CBF seviyelerini ifade eden Serebral Fonksiyonel Bölgeler CBF Atlası'nı oluşturur.

1. Şekil 4{{}} içinde gösterilen CBF uzamsal dağılımını bir CBF Atlasına dönüştürmek için CBF_Atlas işlevini çağırın (Şekil 5).
   NOT: Şekil 5, x ekseni farklı serebral fonksiyonel bölgeleri temsil eder ve y ekseni farklı CBF seviyelerini temsil eder; Farklı renkler, farklı olasılık seviyelerini gösterir (renk ne kadar kırmızıysa, o kadar fazla voksel bulunur).
2. Kısmi görüntüleri ölçeklendirmek için, Figure 5.
   NOT: Şekil 5 eğrisi, bölgeler arasındaki ortalama CBF'yi birbirine bağlar.

Sonuçlar

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
CBF Atlas	Akıllı Entropi	CBF Atlas V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Tiroid Hastalığı için Modelleme
MATLAB	MathWorks	2023B	Hesaplama ve görselleştirme
MRI Cihazı	Siemens{{TAG_ 34}}	Amria 1.5 T	MRI tarayıcı