Yöntem makalesi

MRG'de Optik Sinir Kesit Alanının Nicelemesi: Fiji Yazılımını Kullanan Yeni Bir Protokol

DOI:

10.3791/62752

⸱

4 Eylül 2021

 ,  ,  ,  , 
1Department of Radiology and Nuclear Medicine, The University of Jordan, 2Department of Special Surgery, The University of Jordan, 3Medical student, School of medicine, The University of Jordan

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MRI kullanarak standartlaştırılmış bir optik sinir değerlendirmesi ve niceleme yöntemi, yaygın olarak bulunan bir görüntüleme dizisi ve görüntü analizi için açık erişim yazılımı için ayrıntılı bir protokol sağladık. Bu standartlaştırılmış protokolün ardından farklı hastalar ve farklı çalışmalar arasında karşılaştırma için anlamlı veriler sağlayacaktır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Optik sinir değerlendirmesi glokom tanı ve takibinin önemli bir yönüdür. Bu proje, görüntü alımı için 3 T MRI ve görüntü işleme nicelemesi için ImageJ'in Fiji yazılımı kullanılarak optik sinir kesitsel değerlendirme ve nicelemenin birleşik bir metodolojisi için bir protokol açıklamaktadır. Görüntü alımı, görüntüleme sırasında düz fiksasyonu sağlamak için hastanın uygun talimatlarla birlikte 3 T MR kullanılarak gerçekleştirildi. T2 ağırlıklı yağ baskılanmış dizi kullanıldı. Dünyanın 3 mm gerisinden alınan ve optik sinir eksenine dik bir koronal kesim yazılıma yüklenmelidir. Eşik fonksiyonu kullanılarak, optik sinirin beyaz madde alanı seçilir ve ölçülür, böylece bireyler arası ölçüm önyargısı ortadan kalkar. Ayrıca daha önce yayınlanan literatüre dayanarak, yaşa göre optik sinir kesit alanı için normal sınırları tanımladık. Şüpheli bir glokom hastasının optik sinirini değerlendirmek için tarif edilen protokolü kullandık. Optik sinir kesit alanının normal sınırlar içinde olduğu tespit edildi, bu da optik sinirin optik tutarlılık tomografisi ile daha da doğrulandı.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Glokom, geri dönüşü olmayan körlüğün en yaygın nedeni olarak kabul edilen optik bir nöropatidir1. Buna rağmen, patofizyolojisi ve tanısı açısından hala yezih anlaşılmaktadır, tanıyı belirlemek için tek bir standart referans yoktur2. Ulusal Sağlık ve Bakım Mükemmelliği Enstitüsü'ne (NICE) göre, primer açık açılı glokom (POAG) tanısı, fundus sınavı veya optik tutarlılık tomografisi (OCT) görüntüleme, görsel alan değerlendirmesi ve göz içi basınç ölçümü 3dahil olmak üzere birden fazla alanın değerlendirilmesini gerektirir. Glokom tanısının arkasındaki fikir, OCT4'tenicel olarak yapılabilen ilerleyen optik nöropatinin varlığını belirlemektir. Bu bağlamda, MRI optik sinir değerlendirmesi ve beyaz madde alanının nicelemesi için de kullanılabilir5, ancak bunun klinik olarak anlamlı olması için optik sinir beyaz madde nicelemesinde kullanılan protokolün standartlaştırılması gerekir. Ayrıca, bir protokol, farklı hastalıklarda doğruluğu etkileyebilecek bir faktör olan bireyler arası varyasyonu da karşılamalıdır6.

Glokomda optik sinir değerlendirmesi, optik sinirin en ön kısmının (örneğin optik disk) değerlendirildiği OCT dahil olmak üzere oftalmik görüntüleme ile en iyi şekilde değerlendirilir. Öte yandan, optik sinir değerlendirmesi için MRG kullanımı genellikle optik sinirin retrobulbar kısmını dünya çapından çeşitli mesafelerde değerlendirir. Çeşitli çalışmalar OCT ve MRI7,8kullanılarak optik disk değerlendirmesi arasında güçlü bir korelasyon buldu. Bununla birlikte, MRG'de optik sinir değerlendirmesi ve niceliği için hala birleşik bir protokol yoktur. MRG'deki optik sinir kenarlığının ana hatları kesitsel alanını ölçmek için kullanılmıştır5. Bununla birlikte, bu yöntem deneyimli bir oranlayıcı tarafından yapılması gerektiğinden ve anahat için önemli bir zaman gerektirdiği için önemli bir oranlar arası değişkenliğe sahiptir. Mevcut projenin amacı, görüntü alımı için 3 T MRI ve görüntü işleme ve niceleme için ImageJ'in Fiji yazılımı kullanılarak optik sinir kesitsel değerlendirme ve niceleme için birleşik bir metodoloji için bir protokol sağlamaktı.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aşağıdaki çalışma Ürdün Üniversitesi Hastanesi araştırma komitesi ve kurumsal inceleme kurulu tarafından onaylanmıştır. Aşağıdaki protokol, MRI görüntülerini elde etmek için kullanılan görüntüleme tekniğini ve ardından Fiji yazılımını kullanarak görüntü işleme ve optik sinir nicelemesini açıklayacaktır.

1. MRI görüntü alımı

NOT: MR görüntü alımı, çokplaner T2 ağırlıklı yağ bastırma sırası(Malzeme Tablosu)gerçekleştirmek için 3 Tesla (3 T) MRI kullanılarak yapılmıştır.

  1. Muayeneyi hastaya tam olarak açıklayın. Aşağıda hastaya belirtilmesi gereken talimatlar ve açıklamalar yer almaktadır.
    1. Hastaya kıyafet değiştirmeleri ve görüntüleme için özel bir önlük giymeleri gerektiğini açıklayın.
    2. Titanyum oksit pigmentinin elektriksel iletkenliği nedeniyle eserler üretebildiği için (özellikle 3 T'de) aşınmış göz kaleminin hastalara çıkarılmasını sağlamak.
    3. Hastanın MRI görüntülemesini yapmak için herhangi bir kontrendikasyona sahip olmadığından emin olun9:
      1. Hastaya yüz maskeleri, piercingler, yapay uzuvlar, manyetik diş implantları, serebral arter anevrizma klipsleri içerebilecek metalik malzemeleri sorun.
      2. Hastaya metalik göz içi yabancı cisimleri sorun. Bunun için hastaya uygun koruyucu ekipman olmadan kaynak yapıp yapmadıklarını sorun.
      3. Hastaya, kalp pilleri ve insülin pompaları, analjezik ilaçlar veya kemoterapi pompaları da dahil olmak üzere herhangi bir implante edilebilir cihazın MRI ile uyumsuz olabileceğini sorun. Buna ek olarak koklear implantlar/kulak implantı, implante edilebilir nörostimülasyon sistemleri, implante edilebilir nörostimülasyon sistemleri, metalik bileşenlere sahip kateterler kontrendikedir.
      4. Hastaya vücudunda kalan metalik yabancı cisim hakkında soru sorun. Buna mermiler, av tüfeği topakları ve metal şarapnel dahildir.
      5. Hastaya herhangi bir cerrahi klips veya tel dikiş, eklem protezi veya protez, alt vena kava (IVC) filtresi, oküler protez, stent veya rahim içi cihazı sorun.
      6. Hastaya son 6 haftada dövme yaptırıp yaptırmadıklarını sorun.
      7. Hastaya son sekiz hafta içinde kolonoskopi işlemi geçirip geçirmediklerini sorun.
      8. MR makinesinin kapalı alanı nedeniyle hastaya klostrofobisi olup olmadığını sorun.
        NOT: Vücut kitle indeksi (VKİ) yüksek olan hastalarda zorluk bulunabilir.
    4. Hastaya, hastanın hareketsiz kalması gereken yerde sınavın 15 dakika sürmesinin beklendiğini açıklayın.
  2. Talimatları tamamladıktan ve hastanın sınavı tam olarak anladığından emin olduktan sonra imzalı bir onay alın.
  3. MRI görüntü alımı sırasında, hasta supine'i MRI makinesine yatırın ve görüntüleme sırasında herhangi bir kafa hareketi olmadan düz bir hedefe sabitlenin. Görme keskinliği zayıf olan hastalar için, fiksasyonu optimize etmek için bir ses uyaranı kullanın. Fiksasyon için daha kapsamlı yöntemler arasında bir gözün kapatılması, bir fiksasyon hedefinin merkezi olarak renk değiştiren bir LCD ekran şeklinde kullanılması ve oküler yağlayıcıların kullanılması yer içerir.
  4. Hastanın MR makinesindeyken herhangi bir şeye ihtiyaç duyarsa basılabilen bir sıkma düğmesi olduğunun farkında olduğundan emin olun. Bir kafa bobini kullanılabilirken, göz bobini ve orbital bobin oftalmik görüntüleme için daha uygun olabilir.
  5. Görüntü alımı için aşağıdaki parametreleri girin: T2 ağırlıklı yağ bastırma sırası (TR = 3000 milisaniye; TE = 90 milisaniye; TE = 100; görüş alanı = 16 cm×16 cm; matris = 296*384; dilim kalınlığı = 3 mm; dilim boşluğu = 0,3 mm). Analiz edilen son görüntü, dünyanın 3 mm gerisinde eğik bir koronal görüntüydü. T2 ağırlıklı yağ bastırma dizisi genellikle optik sinir görüntüleme için kullanılırken, T2 hızlı spin eko görüntüleme de dahil olmak üzere diğer dizilerin kullanılabileceğini belirtmek önemlidir.
  6. Optik sinir ortogonalinin koronal bir kesimini (yani dik) dünyaya 3 mm posterior sinire alın. Optimum optik sinir yönü ve optik sinir küresi kavşak konumlandırması sağlamak için transversal ve eğik sagittal düzlemlerde scout görüntülerini kullanın.
  7. Bakış fiksasyonunun kalitesini optik sinirin etrafındaki CSF dağılımı ile değerlendirin, burada optik sinirin etrafına neredeyse eşit kalınlıkta eşit olarak dağıtılmalıdır.
  8. Diğer taraf için optik siniri görüntüleyen işlemi tekrarlayın.

2. Görüntü analizi

  1. Fiji görüntü işleme paketini (https://imagej.net/Fiji) indirin.
  2. Menü çubuğundan Dosya'yı ve ardından Aç düğmesini tıklatarak optik sinirin koronal görüntüsünü analiz için ImageJ Fiji yazılımına yükleyin. İşlenecek koronal görüntüyü seçin. Görüntü kalitesi kaybı güvenilmez görüntü analizi sonuçlarına yol açacağından, görüntüleri aktarım sırasında görüntü kalitesini kaybetmeden Fiji yazılımına aktarın.
  3. Harita ölçeğinde düz bir çizgi çizerek bir uzunluk birimi başına piksel sayısını belirterek ölçeği standartlaştırın. Ardından Çözümle menü çubuğundan Ölçeği Ayarla'yı seçin. Çizginin uzunluğunu harita ölçeğinde göründüğü gibi, uygun uzunluk birleştirmesiyle (yani çoğunlukla mm) belirtin.
  4. Görüntü menüsünü kullanarak görüntüyü gri tonlamalı bir tona dönüştürün ve Sonra Tür ve 8 bit'i seçin.
  5. Beyaz madde piksellerinin yoğunluk aralığını ölçün.
    1. Kement seçim aracını kullanma (Eklenti | Segmentasyon | Kement aracı), seçim sırasında gri madde alanını eklememeye dikkat ederek yeterli miktarda beyaz madde seçin. Yaklaşık 1000 piksellik toplam seçilmiş bir beyaz madde alanının yeterli olduğunu gördük. Seçili alanı ölçmek için Çözümle ve Ölç aracını kullanın.
  6. Seçilen beyaz madde alanındaki piksel yoğunluğunun dağılımını gösteren Histogram aracını Analiz menüsünden gösterin. Histogramın seçili alanı değerlendirdiğinden emin olmak için Canlı kutusunu tıklatın. Histogramdaki grafik normal bir yoğunluk dağılımı göstermelidir.
  7. Beyaz madde yoğunluk aralığını aşağıdaki gibi hesaplayın:
    Alt sınır = ortalama yoğunluk - (3* standart sapma)
    Üst sınır = ortalama yoğunluk + (3* standart sapma)
  8. Görüntü menüsünden Eşik aracını ve ardından Ayarla işlevini açın. Önceki adımdan hesaplanan aralığı belirtin. Yalnızca koyu arka plan işlevini işaretleyin ve bırakma listesinden siyah beyaz ek açıklama B&W'yi belirtin, sonra Uygula'yı tıklatın. Optik disk içinde bulunan beyaz madde maskesi görünecektir.
  9. Kement seçim aracını kullanma (Eklenti | Segmentasyon | Kement aracı), optik diski temsil eden siyah alanı seçin.
  10. Çözümle menü çubuğundan Ölçü işlevini kullanın;

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Checkup oftalmolojisi muayenesine başvuran 30 yaşındaki erkek hastanın fincandan diske oranı 0.8(Şekil 1A)idi, bu şüpheli ve glokom düşündürücü olabilir. Sinir lifi tabakası kalınlığı için optik koherens tomografisi yapıldıktan sonra sinir kalınlığının yaş için normal sınırlar içinde olduğunu gördük (Şekil 1B). Hastanın yörünge MRI'ı için planlandı, burada optik sinir değerlendirmesi için koronal bir kesim emredildi ve yukarıda belirtilen protokole göre gerçekle...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Glokom hasta değerlendirmesi için kullanılabilecek optik sinir beyazı maddesini değerlendirmek ve ölçmek için bir protokol tanımladık. Protokol, görüntü alımı için yaygın olarak kullanılabilen görüntüleme dizilerini kullanır ve görüntü analizi için açık kaynaklı Fiji yazılımını kullanır. Daha önce optik sinir görüntüsü alımında en doğru ve yüksek oranda tekrarlanabilir olduğu tespit edilen görüntü parametrelerini standartlaştırdık, hastadan düz bir şekilde sabitlenerek sabitlenilmesini istemek, yağ bastırma dizisi ile T2...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etti.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Faris Haddad ve Hasan El İsa'ya video çekimi ve geliştirilmesindeki önemli katkıları için teşekkür ederiz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Manyetik rezonans görüntüleme (MRI) makinesiSiemens Magnetom VerioN / A3T MRI tarayıcı

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Quigley, H. A., Broman, A. T. The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020. The British Journal of Ophthalmology. 90 (3), 262-267 (2006).
  2. Weinreb, R. N., Aung, T., Medeiros, F. A. The pathophysiology and treatment of glaucoma: a review. JAMA. 311 (18), 1901-1911 (2014).
  3. Overview | Glaucoma: diagnosis and management | Guidance | NICE. , Available from: https://www.nice.org.uk/guidance/ng81 (2021).
  4. Michelessi, M., et al. Optic nerve head and fibre layer imaging for diagnosing glaucoma. The Cochrane Database of Systematic Reviews. (11), 008803(2015).
  5. Ramli, N. M., et al. Novel use of 3T MRI in assessment of optic nerve volume in glaucoma. Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 252 (6), 995-1000 (2014).
  6. AlRyalat, S. A., Muhtaseb, R., Alshammari, T. Simulating a colour-blind ophthalmologist for diagnosing and staging diabetic retinopathy. Eye. , 1-4 (2020).
  7. Chang, S. T., et al. Optic Nerve Diffusion Tensor Imaging Parameters and Their Correlation With Optic Disc Topography and Disease Severity in Adult Glaucoma Patients and Controls. Journal of Glaucoma. 23 (8), 513-520 (2014).
  8. Omodaka, K., et al. Correlation of magnetic resonance imaging optic nerve parameters to optical coherence tomography and the visual field in glaucoma. Clinical & Experimental Ophthalmology. 42 (4), 360-368 (2014).
  9. Ghadimi, M., Sapra, A. Magnetic Resonance Imaging Contraindications. StatPearls. , (2021).
  10. Bäuerle, J., Schuchardt, F., Schroeder, L., Egger, K., Weigel, M., Harloff, A. Reproducibility and accuracy of optic nerve sheath diameter assessment using ultrasound compared to magnetic resonance imaging. BMC Neurology. 13 (1), 187(2013).
  11. Wang, N., et al. Orbital Cerebrospinal Fluid Space in Glaucoma: The Beijing Intracranial and Intraocular Pressure (iCOP) Study. Ophthalmology. 119 (10), 2065-2073 (2012).
  12. Weigel, M., Lagrèze, W. A., Lazzaro, A., Hennig, J., Bley, T. A. Fast and Quantitative High-Resolution Magnetic Resonance Imaging of the Optic Nerve at 3.0 Tesla. Investigative Radiology. 41 (2), 83-86 (2006).
  13. Yiannakas, M. C., Toosy, A. T., Raftopoulos, R. E., Kapoor, R., Miller, D. H., Wheeler-Kingshott, C. A. M. MRI Acquisition and Analysis Protocol for In Vivo Intraorbital Optic Nerve Segmentation at 3T. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (6), 4235-4240 (2013).
  14. Al-Haddad, C. E., et al. Optic Nerve Measurement on MRI in the Pediatric Population: Normative Values and Correlations. American Journal of Neuroradiology. 39 (2), 369-374 (2018).
  15. Mncube, S. S., Goodier, M. Normal measurements of the optic nerve, optic nerve sheath and optic chiasm in the adult population. South African Journal of Radiology. 23 (1), 7(2019).
  16. Nguyen, B. N., et al. Ultra-High Field Magnetic Resonance Imaging of the Retrobulbar Optic Nerve, Subarachnoid Space, and Optic Nerve Sheath in Emmetropic and Myopic Eyes. Translational Vision Science & Technology. 10 (2), (2021).
  17. Lagrèze, W. A., et al. Retrobulbar Optic Nerve Diameter Measured by High-Speed Magnetic Resonance Imaging as a Biomarker for Axonal Loss in Glaucomatous Optic Atrophy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50 (9), 4223-4228 (2009).
  18. Nielsen, K., et al. Magnetic Resonance Imaging at 3.0 Tesla Detects More Lesions in Acute Optic Neuritis Than at 1.5 Tesla. Investigative Radiology. 41 (2), 76-82 (2006).
  19. Mafee, M. F., Rapoport, M., Karimi, A., Ansari, S. A., Shah, J. Orbital and ocular imaging using 3- and 1.5-T MR imaging systems. Neuroimaging Clinics of North America. 15 (1), 1-21 (2005).
  20. Gala, F. Magnetic resonance imaging of optic nerve. The Indian Journal of Radiology & Imaging. 25 (4), 421-438 (2015).
  21. Gao, K., et al. Optic Nerve Cross-Sectional Area Measurement with High-Resolution, Isotropic MRI in Optic Neuritis (P6.159). Neurology. 84 (14), (2015).
  22. Zou, H., Müller, H. J., Shi, Z. Non-spatial sounds regulate eye movements and enhance visual search. Journal of Vision. 12 (5), 2(2012).
  23. Yang, H., et al. The Connective Tissue Components of Optic Nerve Head Cupping in Monkey Experimental Glaucoma Part 1: Global Change. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (13), 7661-7678 (2015).
  24. Mwanza, J. -C., et al. Retinal nerve fibre layer thickness floor and corresponding functional loss in glaucoma. The British Journal of Ophthalmology. 99 (6), 732-737 (2015).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Optik Sinir MRGImageJ AnaliziGlokom De erlendirmesiT2 A rl kl MRGBeyaz Cevher KantifikasyonuKoronal MRG KesitiE ikleme FonksiyonuOptik Koherens Tomografi

İlgili makaleler