Läsion Explorer: Ein Video-geführt, standardisiertes Protokoll für genaue und zuverlässige MRI-abgeleiteten Volumetrics in der Alzheimer-Krankheit und Normale Ältere

Medicine
 

Summary

Läsion Explorer (LE) ist eine regional entwickelt, um Hirngewebe und subkortikalen Hyper Läsion Volumetrie von strukturellen MRT der Alzheimer-Krankheit und normalen älteren erhalten halbautomatisch, Bildverarbeitungs-Pipeline. Um ein hohes Maß an Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist das folgende eine Video-geführt, standardisiertes Protokoll für LE manuellen Verfahren.

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Ramirez, J., Scott, C. J., McNeely, A. A., Berezuk, C., Gao, F., Szilagyi, G. M., Black, S. E. Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly. J. Vis. Exp. (86), e50887, doi:10.3791/50887 (2014).

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Abstract

Beziehen in vivo menschlichem Gehirngewebe Volumetrie von MRI wird oft durch verschiedene technische und biologische Probleme kompliziert. Diese Herausforderungen werden noch verstärkt, wenn bedeutende Hirnatrophie und altersbedingte Veränderungen der weißen Substanz (z. B. Leukoaraiosis) vorhanden sind. Läsion Explorer (LE) ist eine genaue und zuverlässige speziell entwickelt, um solche Probleme häufig auf MRT der Alzheimer-Krankheit und normalen älteren beobachtet Adresse Neuroimaging-Pipeline. Die Pipeline ist eine komplexe Reihe von halbautomatischen Verfahren, die zuvor in einer Reihe von internen und externen Zuverlässigkeitstests 1,2 validiert wurde. Allerdings ist die Genauigkeit und Zuverlässigkeit LE stark abhängig von geschultem Hand Betreiber, um Befehle auszuführen, verschiedene anatomische Orientierungspunkte zu identifizieren und manuell bearbeiten / überprüfen verschiedene Computer-generierten Segmentierung Ausgänge.

LE kann in 3 Hauptkomponenten, die jeweils einen Satz von Befehlen und Handbetrieb erfordern aufgeteiltgen: 1) Brain-Sizer, 2) SABRE und 3) Läsion-Seg. Manuelle Operationen Gehirn-Sizer beinhalten die automatische Bearbeitung von Schädel-Hirn abgestreift Gesamt Depot (TIV) Extraktionsmaske, der Bezeichnung der ventrikulären Liquor (vCSF) und Entfernung von subtentorial Strukturen. Die SABRE Komponente erfordert Kontrolle der Bildausrichtung entlang der vorderen und hinteren Kommissur (Vergabebeirat)-Ebene und die Identifizierung von mehreren anatomischen Landmarken für die regionale Parzellierung erforderlich. Schließlich ist die Läsion-Seg-Komponente beinhaltet manuelle Überprüfung der automatischen Segmentierung subkortikaler Läsion Hyperintensitäten (SH) für falsch positive Fehler.

Während Vor-Ort-Schulung des LE-Pipeline ist vorzuziehen, leicht verfügbaren visuellen Lehrmitteln mit interaktiven Trainingsbilder sind eine tragfähige Alternative. Entwickelt, um einen hohen Grad an Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist das folgende eine Schritt-für-Schritt-, Video-geführt, standardisiertes Protokoll für LE manuellen Verfahren.

Introduction

Bild Gehirn-Analyse ist ein aufstrebendes Gebiet der Neurowissenschaften erfordern Facharbeiter mit einem hohen Grad von Rechen-und neuroanatomische Kompetenz. Um quantitative Informationen aus der Magnetresonanztomographie (MRT) zu erhalten, wird ein ausgebildeter Bediener oft erforderlich, zu implementieren, zu überwachen und zu bearbeiten, Computer Generated Imaging Ausgänge von Roh-MRT erzeugt. Während viele "vollautomatische" Imaging-Tools sind frei verfügbar über das Internet, Genauigkeit und Zuverlässigkeit ist fraglich, wenn sie von einem Anfänger-Bedienungs fehlt Wissen, Ausbildung und Vertrautheit mit dem Download-Tool angewendet. Obwohl Vor-Ort-Training ist die am meisten bevorzugte Lehrmethode ist die Präsentation einer Video-geführt, standardisiertes Protokoll eine Alternative, vor allem wenn sie von einem Trainingssatz von Bildern begleitet. Darüber hinaus kann die Ausbildung Reihe von Bildern für Qualitätskontrollmaßnahmen, wie ein Off-Site-Inter-Rater Zuverlässigkeitsprüfung verwendet werden.

Die challenges der Entwicklung eines Bildverarbeitungspipeline, insbesondere, wenn das Studium Altern und Alzheimer-Krankheit (AD), umfassen eine breite Palette von technischen und biologischen Fragen. Obwohl einige technische Probleme mit Post-Processing-Korrekturalgorithmen 3, Variabilität aufgrund individueller Unterschiede und pathologischen Prozessen adressiert Einführung komplexer Hindernisse. Gehirn-Atrophie und ventrikuläre Erweiterung kann die Lebensfähigkeit der Registrierung Verziehen und Template-Matching-Ansätze zu reduzieren. Die Anwesenheit von altersbedingten Veränderungen der weißen Substanz 4 und Kleingefäßerkrankung 5,6, wie subkortikale Hyperintensitäten (SH) 7,8, zystische mit Flüssigkeit gefüllte lacunar-wie Infarkte 9,10 und dilatative perivaskulären Räume 11,12 beobachtet, weitere erschweren Segmentierungsalgorithmen. Im Fall signifikanter Erkrankung der weißen Substanz, könnte ein einzelner T1 Segmentierung in Überschätzung der grauen Substanz (GM) 13, die nur mit einem zusätzlichen se korrigiert werden können, führengmentation mit Protonendichte (PD), T2-gewichteten (T2), oder mit Flüssigkeit abgeschwächten Inversion-Recovery (FLAIR)-Bildgebung. Angesichts dieser Herausforderungen führt der Läsion Explorer (LE) Bildverarbeitungspipeline eine halbautomatische Tri-Funktion (T1, PD, T2) Konzept, das sich geschulte Bediener an bestimmten Stadien, wenn menschliche Intervention vorzuziehen ist 1,2.

Gehirn-Extraktion (oder Schädel Stripping) ist in der Regel eine der ersten Operationen in bildgebenden Verfahren durchgeführt. Angesichts dieser, die Genauigkeit des Gesamthirngewölbe (TIV) Extraktionsprozess stark beeinflusst nachfolgenden Operationen weiter unten in der Pipeline. Deutliche Über Erosion, was zum Verlust von Gehirn, kann zu einer Überschätzung der Hirnatrophie. Alternativ unter Erosions signifikant, mit Einschluss von Dura und andere nonbrain Angelegenheit kann, um die Inflation von Gehirnvolumina führen. LE Brain-Sizer Komponente Adressen viele dieser Probleme durch die Verwendung eines Tri-Funktion (T1, T2 und PD) Ansatz zur ErzeugungTIV eine Maske, die bessere Ergebnisse im Vergleich zu Single-Feature Methoden 1 ergibt. Zusätzlich wird der automatisch generierte TIV Maske manuell überprüft und bearbeitet mit standardisierten Protokoll, das sensible Regionen Schädel Strippen Fehler identifiziert. GM, weißen Substanz (WM) oder Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (CSF): nach Hirn Extraktion wird die Segmentierung auf der Schädel abgestreift T1, wobei jedes Voxel Gehirn auf 1 von 3 Etiketten zugeordnet geführt. Segmentierung erreicht wird automatisch mit der robusten Kurvenanpassungsalgorithmus, um globale und lokale Intensität Histogramme angewendet; eine Technik entwickelt, um die Intensität Uneinheitlichkeit Artefakt und eine verringerte Abstand zwischen GM und WM Intensitätsamplitude in AD 14 Fälle anzugehen.

Der Brain-Sizer Komponente umfasst auch Verfahren für die manuelle Benennung der Herzkammern und die Entfernung von subtentorial Strukturen. Segmentierung von ventrikulären CSF (vCSF) ist besonders wichtig, da Ventrikel Größe ist eine häufig verwendete Biomarker für AD Demenz 15. Zusätzlich ist Abgrenzung der Herzkammern und Plexus zwingend notwendig für die Identifizierung der periventrikuläre Hyperintensitäten (pvSH), die vermutlich eine Form von kleinen Gefäßerkrankung, die durch venösen Kollagenosen 5,16,17 widerspiegeln. Mit T1 als Referenz, ist die manuelle Umbenennung von CSF Voxel zu vCSF mit Hand Floodfill Operationen auf dem segmentierten Bild erreicht. Typischerweise sind die lateralen Ventrikel leichter von Furchen CSF unterscheiden. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert, floodfilling in axialer Ansicht beginnen, ab überlegen Scheiben und Bewegen inferior. Die medialen Teile der ventrikulären Systems, insbesondere der 3. Ventrikel, ist schwieriger zu beschreiben und ist besondere anatomiebasierten Regeln, die in dem Handbuch beschrieben gegeben. Letzte Schritt der Brain-Sizer beinhaltet die Entfernung der Hirnstamm, Kleinhirn und anderen subtentorial Strukturen, mit Handbuch in einem zusätzlichen Satz o beschrieben Tracing Verfahrenf anatomiebasierten standardisierte Protokolle.

Die Semi-Automated Gehirn Region Extraction (SABRE)-Komponente ist Parzellierung Verfahren der Pipeline. Diese Phase erfordert geschultes Personal, um die folgenden anatomischen Landmarken zu identifizieren: vordere und hintere Kommissur (AC, PC); posterior Gehirn Kante; Zentralkanal; mittlere Sagittalebene; preoccipital Kerbe; occipito-parietalen Sulcus; Zentralfurche, und; Sylvian Riss. Basierend auf diesen Koordinaten Wahrzeichen wird ein Talairach-wie 18 Gitter automatisch generiert und regionalen Parzellierung erreicht wird 19. Sehenswürdigkeiten sind bequem zu Vergabebeirat ausgerichteten Bilder, die automatisch generiert und manuell vor der SABRE landmarking Verfahren geprüft identifiziert.

Die Läsion Seg-Komponente ist die letzte Stufe der Pipeline in dem SH Identifizierung und Quantifizierung wird durchgeführt. Die anfängliche automatische Segmentierung SH implementiert einen komplexen Algorithmus, der PD/T2-based SH segme beinhaltetntation, fuzzy c-Mittel Maskierung und ventrikuläre Dilatation. Diese Vorgänge führen zu einer automatisch generierten Läsion Segmentierungsmaske, die manuell überprüft und für falsch-positive und andere Fehler bearbeitet. Wie hyperintense Signal im MRT können von pathologischer Quellen (z. B. Bewegungsartefakte, normal Biologie) führen, ist eine angemessene Ausbildung für die genaue Identifizierung der relevanten SH erforderlich.

Das endgültige Ergebnis der LE-Pipeline ist ein umfassendes Volumenprofil mit 8 verschiedenen Gewebe-und Volumetrie Läsion, die in 26 SABRE Hirnregionen parcellated werden. Um Inter-Rater Zuverlässigkeitsprüfung eine persönliche Bedienungs Off-Site zu erhalten, empfiehlt es sich, die volle LE-Pipeline auf dem Trainingssatz mit der Software (http://sabre.brainlab.ca) vorgesehen auszuführen. Mit Hilfe der volumetrischen Ergebnisse, inter-Klasse Korrelationskoeffizienten (ICC) 20 Statistiken können für jede Gewebeklasse (GM / WM / CSF) in jeder Region SABRE berechnet werden. Mit der segmentation Bildern Ähnlichkeitsindex (SI) 21 Statistik berechnet werden, um den Grad der räumlichen Übereinstimmung auszuwerten. Zusätzlich können intra-Reliabilität auf die Ergebnisse des gleichen Betreibers beurteilt werden, nach einer kurzen Zeitspanne zwischen der Bedienungs 1 und 2. Segmentierung Änderungen verabschiedet. Vorausgesetzt, dass die Off-Site-Betreiber haftet an den Dateinamenskonventionen in der LE-Handbuch beschrieben, kann die Zuverlässigkeit Statistiken Off-Site mit den meisten grundlegenden statistischen Softwarepakete berechnet werden. Angesichts dieser Qualitätskontrolle und Video-geführten standardisierten Protokoll können Off-Site-Betreiber mehr Vertrauen, dass die LE-Pipeline ist genau und zuverlässig angewendet werden.

Protocol

1. Brain-Sizer Komponenten

1.1 Gesamt-Hirn Vault Extraction (TIV-E)

  1. Offene ITK-SNAP_sb, Last T1 Click: File -> Open Graustufenbild -> Browse -> zum Verzeichnis, klicken Sie auf -> Bild -> Öffnen -> Weiter -> Fertig stellen.
  2. Klicken Sie auf das Pluszeichen neben axiale Ansicht zu vergrößern.
  3. Schalten Sie (oder auf) Fadenkreuz mit "x"-Taste.
  4. Rechts klicken und ziehen Sie mit der Maus nach oben, um zu vergrößern Gehirn in Fenster, bis es ohne kleine Box passt in der linken unteren Ecke erscheint.
  5. Passen Sie Intensität, indem Sie: Extras -> Bild-Kontrast, ziehen Mittelpunkt und leicht nach links, bis das Bild hellt sich auf der entsprechenden Ebene schließen.
  6. Last TIV-E-Overlay, indem Sie: Segmentierung -> Laden von Bild -> Browse -> Select TIVauto -> Öffnen -> Weiter -> Fertig stellen.
  7. Beginnen Sie die Bearbeitung TIVauto ...
  8. Klicken Sie auf Pinsel-Werkzeug -> Select Runde -> Größe anpassen wie nötig.
  9. Um farbige TIV Bereiche zurückzuerobern, oder vorsichtig wieder einzufangen noncolored Bereichen benutze Pinsel, um die TIV Maske neu streichen.
  10. Rückgängig zu machen, ein Gemälde Pinselstrich, verwenden Sie <STRG+Z> oder klicken Sie auf "Zurück" (links).
  11. Toggle TIVauto on / off mit 's', dass Hirngewebe zu überprüfen angemessen erfasst.
  12. So entfernen / löschen TIVauto maskieren, wenn sie über-Aufnahmen nonbrain Gewebe mit der rechten Maustaste "Pinsel-Werkzeug".
  13. Verwenden Sie Pinsel und klicken Sie links auf die TIVauto Maske neu streichen.
  14. Überprüfen Sie jedes einzelne Stück sorgfältig, um sicherzustellen, dass nur Hirngewebe ist Label-1 (grün) und alle nonbrain Gewebe ist etwas anderes als ein (oder gar nicht gefärbt) Label.
  15. Erlangen Sie TIV entsprechend, und löschen TIV als angemessen.
  16. Für einen noch besseren Scheiben sicherzustellen, dass alles unter der Dura gehalten, um für die Liquor-Konto.
  17. Wenn es sich um difficult zu malen, verwenden Sie den geschlossenen Polygon-Werkzeug: Links klicken, um Punkte auf dem Polygon hinzufügen und Rechtsklick um es zu schließen, so dass alles, was innerhalb des Polygons enthalten ist, was geändert wird, klicken Sie dann auf "Übernehmen" am unteren Rand, oder wenn die Rückverfolgung falsch ist, klicken Sie auf "Löschen". Polygon Veränderungen können durch Anklicken rückgängig machen oder <Strg+Z> rückgängig gemacht werden. Siehe Abbildung 1.
  18. Wenn mit TIV Änderungen zufrieden klicken: Segmentierung -> Speichern als Bild -> und ändern Sie den Dateinamen enden von "TIVauto", um TIVedit ", um anzuzeigen, dass es" Fertig ", klicken Sie dann auf" Speichern "(zB <name> _TIVedit.).

1.2 ventrikuläre Reassignment

  1. Laden Sie die T1_IHC.
  2. Stellen Sie die Intensität.
  3. Schalten Sie das Fadenkreuz (x).
  4. Wählen Sie nur die axialen Bild, indem Sie auf das Plus-Symbol neben der axialen Fenster anzuzeigen.
  5. Vergrößern (rechts klicken und ziehen).
  6. Laden Sie das Bild <name> _seg über den T1 indem Sie segmentation -> Laden von Bild -> Browse -> <name> _seg -> Weiter -> Fertig stellen.
  7. Passen Sie die Zeichnung Etiketten auf den entsprechenden Farben, durch Label-Editor.
  8. Ändern Sie die Farben, so dass 5 ist lila, 7 ist Magenta und 3 & 4 sind etwas leicht von dem Rest (z. B. Abbildung 2 zeigt 3 = WM Umschlag nach blau, und 4 = GM Änderung gelb). Hinweis: Farben sind willkürlich.
  9. Weisen Sie mit Hilfe der vCSF Floodfill Tool. Siehe 2.
  10. Go up Scheiben durch das Gehirn, um die überlegene Scheibe mit Ventrikel zu bestimmen, und es beginnen.
  11. Klicken Sie auf die Floodfill Tool Active Zeichnung Label 'Select = 7 und "Draw über' = 5.
  12. Hin-und herschalten zwischen "Floodfilling 'und Zeichnung Limits durch Drücken der Leertaste. Grenzen werden verwendet, um die von der Befüllung Floodfill bestimmten Bereichen der Herzkammer, die als periventrikuläre schwarze Löcher oder einen Teil der Hyperintensitäten der weißen Substanz werden, zu verhindern.
  13. WHenne floodfilling, ist eine grüne Pfeilspitze sichtbar ist, und wenn Sie bereit sind, eine Grenze zu ziehen, wird ein rotes Pfeilspitze sichtbar sein.
  14. Um zu füllen, einfach mit der linken Maustaste. Nach unten eine Scheibe, und wiederholen wie nötig. Verwenden Grenzen wie nötig, um floodfilling von nonventricle Regionen zu verhindern.
  15. Wenn floodfilling Operationen nicht korrekt sind, klicken Sie einfach auf "Rückgängig", oder umgekehrt die "Aktive Zeichnung Label" und "Draw über 'Farben.
  16. Füllen Sie jedes Voxel, die Ventrikel verbindet, zu wissen, was nicht zu füllen ist genauso wichtig wie zu wissen, was zu füllen.
  17. Weiter nach unten bewegen, bis der 3. Ventrikel öffnet sich in die Vierhügel Zisterne und eine Grenze ziehen am hinteren Rand der Vierhügel Zisterne, bis der hinteren Commissur trennt den dritten Ventrikel von der Vierhügel Zisterne.
  18. Eine Begrenzung ist notwendig, wenn die hinteren Kommissur nicht vollständig sichtbar ist und nicht einen eingeschlossenen Raum zu schaffen. Sobald der hinteren Commissur schafft einen geschlossenen Raum, schalten Umetikettierung das Quadrigeminal Zisterne.
  19. Grenzen kann auch notwendig sein, wenn die vorderen Kommissur nicht die 3. Kammer umschließen.
  20. Stopp Befüllen des 3. Ventrikels, wenn die Hirnstiele sind deutlich sichtbar auf T1, und der zentrale Kanal ist rund.
  21. Grenzen kann auch notwendig sein mit dem vorderen Abschnitt der lateralen Ventrikel um den Hirnstamm, wenn sie in dem Furchen CSF verbinden angezeigt.
  22. Verwenden Sie die T1 als Anleitung, was zu füllen und was nicht, für Temporallappen lateralen Ventrikel (ein-und ausschalten mit "s"-Taste Umschalt-Segmentierung) zu füllen.
  23. Wenn Sie fertig sind, speichern Sie die Segmentierung als '<Name> _seg_vcsf ", durch anklicken: Segmentierung -> Speichern als Bild-> und fügen Sie dann _vcsf nach <name> _seg -> Speichern.

1.3 Entfernen von Stammhirn, Kleinhirn, und Subtentorial Strukturen

  1. Wählen Sie 'Polygon' von oben links im Menü.
  2. Toggle Segmentierung aus.
  3. Blättern Sie zum ersten Scheibe auf demKleinhirn beginnt (wenn Hirnstamm Kleinhirn trennt, bevor beginnt, siehe Regel Ausnahmen).
  4. Wählen Sie "Aktive Zeichnung label '=' Clear Label 'und' Zeichnen über '=' Alle Labels '.
  5. Diese aktiven Zeichnung Etiketten DELETES wesentlichen Daten aus der Segmentierung Bild, also Vorsicht walten lassen. Rückgängig (Strg + Z) funktioniert immer noch, aber nur für eine begrenzte Anzahl von Schritten zurück.
  6. Links klicken, um ein Polygon über die Laufzeit rund um das Kleinhirn zu ziehen, und entlang der Basis des Hirnstamms über die colliculi. Rechts klicken, um Polygon zu schließen.
  7. Klicken Sie auf "Akzeptieren", um "Löschen" die Fläche auf der die Segmentierung, die jetzt zeigen die T1 unter angibt, dass es nicht mehr in der Segmentierung berücksichtigt.
  8. Gehen Sie auf die nächste Scheibe nach unten und wiederholen. Immer die Kurven auf der T1, nie auf dem Segment.
  9. Sobald die Hirnstiele trennen, beginnen auch das Entfernen der Hirnstamm und Rückenmark.
  10. An der vorderen Seite, direkt über die Lücke zu verfolgen. Einmal gibt es eine klare Linie bei der Dura-anterior orbitofrontalen Ende (in der Regel unterhalb der Ebene der Hypophyse, Ablaufverfolgung starten einen Bogen entlang dieser dura Linie).
  11. Sobald die Hinterhauptslappen trennt sich von der Schläfenlappen, sicherzustellen, dass die Verfolgung tritt aus der Mitte, um alle verbleibenden "Junk" in dieser Region zu entfernen. Siehe Abbildung 3.
  12. Irgendwann ziehen die Polygone, so dass sie nur behalten, was benötigt wird, anstatt sie zu entfernen, was nicht notwendig ist, unter Verwendung "ziehen invertiert"-Option (unter Bezugnahme auf das Segment in der Verfolgung zu unterstützen).
  13. Wenn nur Schläfenlappen bleiben, ziehen Sie einfach eine große Poly rund um das Kleinhirn und zu entfernen, dass.
  14. Wenn sicher ist, dass das Polygon nur Kleinhirn enthalten, bei einer nachfolgenden Scheibe unter, verwenden Sie die Schaltfläche "Einfügen", um auf der vorherigen Verfolgung einfügen und verwenden, um das Kleinhirn zu löschen.
  15. Sobald das Kleinhirn ist alles, was im Bild bleibt, fügen Sie die große Tracing jede Scheibe nach unten und "Akzeptieren", um es zu löschen, bis es nicht mehr im Kleinhirn in derAlter.
  16. Jetzt nach oben durch das Bild Schicht für Schicht, um zu überprüfen, dass die nur Teile der Segmentierung, die bleiben supratentorieller sind.
  17. Wenn Sie fertig sind, speichern Sie die Segmentierung als '<Name> _seg_vcsf_st ", durch anklicken: Segmentierung -> Speichern als Bild-> und fügen Sie dann' _vcsf_st" nach "_seg '-> Speichern.

2. SABRE Komponenten

2.1 Vergabebeirat Ausrichtung

  1. Öffnen ITK-SNAP_sb.
  2. Load 'T1_IHCpre_iso', wie in Brain-Sizer Handbuch beschrieben.
  3. Passen Sie Intensität wie in Brain-Sizer Handbuch beschrieben.
  4. Wählen Sie das "Navigations-Tool" von der linken oberen Menü.
  5. Dann klicken Sie auf den "Vergabebeirat Alignment-Tool".
  6. Load "T1_IHCpre_toACPC.mat" Matrix-Datei mit load-Option in der linken unteren Ecke.
  7. Vergrößern Sie das Bild mit der rechten Maustaste auf das axiale Ansicht und die Maus nach oben.
  8. Ändern Sie die Position des Gehirns im Fenster (getrennt von Zoomen) mit der linken Maustaste auf Ter das Bild und bewegen Sie die Maus um, um besser Zentrum der vergrößerten Ansicht. Justieren Sie auch die sagittalen und koronalen Blick. Stellen Sie sicher, dass der Sagittalansicht nahe mittsagittale.
  9. Klicken Sie auf "Vergabebeirat Werkzeug"-Taste.
  10. Ändern Sie die Schrittweite auf 1.
  11. Überprüfen Pitch, Roll-und Gier von T1_IHCpre_toACPC.mat Matrix-Datei bestimmt, zu ändern, wenn nötig.
  12. Um die Vergabebeirat Ebene zu finden, ist es wahrscheinlich notwendig, um es zu vergrößern eng mit dem Navigations-Tool. An jedem Punkt, hin-und herschalten zwischen dem Navigationswerkzeug und der Vergabebeirat Werkzeug (um die Ansicht anpassen) und der Vergabebeirat Tool wird die Position zu halten und wieder in die vorherige Position. Wenn Sie zwischen diesen Ansichten, wird das Bild hin und her wechseln, aber das ist normal.
  13. Durch die Verwendung der Tonhöhe nach oben / unten und heben nach oben / unten, quer über die axiale Ansicht anpassen, so dass der AC ist an seiner dicksten (eine nette u-Form der weißen Substanz Fasern), und der PC, die am Ende sollten bildet einen schönen "Schlüsselloch"-Form.
  14. Die AC-PC sollte auchsein mit dem Fadenkreuz direkt durch beide der AC und PC über die Halb Sagittalansicht sichtbar.
  15. Die Tonhöhe einstellen Sie nicht weiter, sobald diese Scheibe bestimmt wurde. Allerdings kann die "Elevate"-Funktion verwendet, um durch das Bild bewegen und ohne Verlust der Vergabebeirat Scheibe werden.
  16. Jetzt stellen Sie die Rolle durch den Ausgleich der Augäpfel in der axialen Ansicht. Stellen Sie die Ansicht mit dem Navigations-Tool, um die Augäpfel in das Blickfeld zu bringen, dann wieder auf die "Vergabebeirat"-Tool.
  17. Mit 'Roll' links oder rechts, um sicherzustellen, dass die Augäpfel sehen ausgeglichener (gleiche Größe auf beiden Seiten) beim Scrollen durch das Bild ein Stück zu einer Zeit mit "Elevate", achten Sie darauf, die Rolle nach Bedarf anzupassen. Siehe Abbildung 4.
  18. Einmal mit der Balance zufrieden, 'Roll' weiter nicht anpassen.
  19. Jetzt bewegen, um ein Stück über den Herzkammern und Corpus callosum in axialer Ansicht (durch Verwendung von "Elevate", oder klicken Sie auf das Fadenkreuz auf dieser Ebene mit 'Navigation ') und platzieren Sie das Fadenkreuz in der Nähe der Mitte des Gehirns in axialer Ansicht.
  20. Adjust "Yaw", indem Sie sicherstellen, dass die vertikale Fadenkreuz gelangt direkt (oder so nah wie möglich) durch die mittlere Sagittalebene in der axialen Ansicht. Manchmal kann es schwierig sein, das Flugzeug zu bekommen, um perfekte Ausrichtung auf natürliche Krümmung des Gehirns an den Polen - schaffen die beste Passform möglich.
  21. Einmal mit der Position zufrieden, passen nicht "Yaw" weiter.
  22. Jetzt legen Sie ein Fadenkreuz, so dass axialen Schicht ist nur über die Ventrikel.
  23. Dieser sollte ca. sein, wo es aus dem vorhergehenden Schritt wurde.
  24. Klicken Sie nun auf: Speichern (sicherstellen, dass der Dateiname 'T1_IHCpre_toACPC.mat') -> OK.
  25. HINWEIS: Wenn "T1_IHCpre_toACPC.mat" Matrix-Datei nicht einfach Modifikation der Nähe benötigen, ohne zu speichern.
  26. Wenn Änderungen an der Matrix-Datei vorgenommen, speichern Sie über "T1_IHCpre_toACPC.mat" Matrix-Datei speichern oder eine neue Matrix-Datei und die "T1_IHCpre_toACPC.mat" Matrix Datei zu löschen. Dienächste Befehl wird nicht korrekt funktionieren, wenn es mehr als 1 Matrix-Datei.

2.2 SABRE Landmark Identification

Teil 1 - Grid Datei-Koordinaten

  1. Laden in '<Name> __T1_IHC_inACPC.
  2. Passen Sie Intensität.
  3. Schalten Sie ein Fadenkreuz (x).
  4. Vergrößern Sie das Bild, bis es jedes Fenster füllt (rechts klicken und ziehen mit Fadenkreuz-Tool).
  5. Stellen Zentrum von axialen Ansicht, wenn erforderlich, mit Navigations-Tool (Möglicherweise müssen Sie mehrmals während Verfahren zu tun).
  6. Klicken Sie auf '2 D-Säbel Land-Kennzeichnung "-Tool.
  7. In axialer Ansicht, nach oben durch die Bilder / Gehirn, bis Sie den Vergabebeirat Scheibe zu finden.
  8. Klicken Sie auf den Radio-Button "AC" auf der linken Seite, dieses Wahrzeichen zu definieren, auswählen, dann klicken Sie auf den AC in der axialen Ansicht.
  9. Ein kleiner Punkt auf der Stelle, die Sie geklickt haben, und die damit verbundene Wahrzeichen Koordinate erscheint nun neben der "AC"-Taste auf der linken Seite.
  10. Wenn die Platzierung ist nicht desirable, klicken Sie erneut auf und der Punkt wird aktualisiert (dies gilt für jeden Punkt bei der Erstellung des Rasters Datei).
  11. Klicken Sie auf den "PC" Radio-Button auf der linken Seite und dann auf dem PC, auf der axialen Bild.
  12. Klicken Sie auf die 'PE' Radio-Button, um den hinteren Rand des Gehirns auf dieser Scheibe entweder auf der linken oder der rechten Seite zu definieren, und klicken Sie dann auf den hintersten Teil des Gehirns, - das füllt Werte für 'koronalen Scheibe "wird die zeitig verwendet werden. Siehe Abbildung 5.
  13. Klicken Sie auf die 'CA' Radio-Button, um den Zentralkanal definieren. Blättern Sie nach unten 10 Scheiben aus dem aktuellen axiale Ansicht und klicken Sie auf die Mitte des zentralen Kanal. Diese füllt den Wert für 'Sagittalschnitt ", die nun als Ausgangspunkt für die der mittlere Sagittalebene finden verwendet wird.
  14. Klicken Sie auf den Radioknopf "M", um die mittlere Sagittalebene definieren.
  15. In Sagittalansicht, blättern Sie nach links und rechts ein paar Scheiben zu bestimmen, welche Scheibe die geringste Menge an Gehirn und die maximale Menge o hatf Falx cerebri. Es sollte innerhalb von 2 oder 3 Scheiben, die von der Zentralkanal Punkt bestimmt Wert sein.
  16. Klicken Sie irgendwo auf der Mitte Sagittalschnitt und das Slice-Nummer wird auf der linken Seite neben dem "M" eingegeben werden.
  17. Klicken Sie auf "LPRON" Radio-Button, um den linken preoccipital Kerbe definieren. In koronalen Ansicht, navigieren zu dem neben "koronale Scheibe" Scheibe angegeben.
  18. Klicken Sie auf den meisten unteren Teil des Gehirns für die linke Hemisphäre, die auf der rechten Seite des Bildes (radiologische Kongress) erscheint.
  19. Klicken Sie auf "RPRON" Radio-Button, um die rechte Hemisphäre zu definieren, und klicken Sie auf den meisten unteren Teil der linken Seite des Bildes (radiologischen Konvention).
  20. Die Werte neben LPRON und RPRON sollte jetzt gefüllt werden, und sollte innerhalb von ein paar Punkte voneinander entfernt sein.
  21. Das Raster-Datei ist nun bereit, gespeichert werden. Klicken Sie auf: Speichern -> _T1_IHC_inACPC_lobgrid.txt.

Teil 2 - Object Map Creation

  1. After Gitterdatei Schöpfung, ist der nächste Schritt die Schaffung der ersten vier Kurven des Objektes Karte. Alle diese 4 Kurven sind in der Sagittalebene ausgeführt. Die Scheiben für die Ablaufverfolgung vorbestimmt und basieren auf der Mittellinie Scheibe in den vorherigen Stufen gewählt.
  2. Klicken Sie auf "RSC" Radio-Button, um den rechten oberen zentralen Sulcus definieren. Gehen Sie zum nächsten zu "Rechts Sagittal Scheibe" Scheibe angegeben. Die linken und rechten sagittalen Schichten, auf denen die Kurven werden zu: 7 Scheiben peri-sagittal von der Mittellinie auf jeder Seite.
  3. Klicken Sie auf einen Punkt direkt über der Mitte der Mittelfurche, in der Dura. Die Zentralfurche auf dieser Scheibe wird im Allgemeinen als eine kleine Einbuchtung, und wird am häufigsten die erste Sulcus anterior der marginal (aufsteigend) Zweig des Sulcus cinguli. Blättern Sie nach links oder rechts, um die Lage der Wahrzeichen bestätigen, aber die Rückverfolgung muss immer auf der richtigen Sagittalschnitt werden. Reclicking wird das Wahrzeichen zu verlagern.
  4. Klicken Sie auf das 'ROP' radio-Taste, um das Recht occipito-parietalen Sulcus definieren. Dieser Sulcus / Tracing läuft von der Dura Tentorium cerebelli.
  5. Ein Spline-Werkzeug erlaubt nun Sulcus Verfolgung. Linke Maustaste, um neue Punkte entlang es zu schaffen, und klicken Sie rechts, bis sie einrastet und klicken Sie dann auf übernehmen. Änderungen oder "Undo"-Funktionen können nicht ausgeführt werden, wenn es Fehler bei der Verfolgung gemacht. Sobald jedoch der "rechten Maustaste" Aktion wird durchgeführt, um die Rückverfolgung abzuschließen, wählen Sie "Löschen", um die Rückverfolgung zu wiederholen.
  6. Wenn die Ablaufverfolgung beendet ist, wählen Sie "Akzeptieren", um es zu sperren in.
  7. Machen Sie dasselbe für die linke Seite an der entsprechenden Scheibe, die Definition "LSC" und "LOP".
  8. Klicken Sie auf: Speichern (unter Objektkarte) -> _T1_IHC_inACPC_lobtrace.obj.

Teil 3 - Oberfläche gerendert Verweisungen

  1. Entladen vorherigen Bildern (oder schließen und öffnen ITK-SNAP_sb wieder) und laden in <name> _T1_IHC_erode_inACPC Bild.
  2. Klicken Sie auf das 3D-SABRE landmarking Werkzeug (das Fenster should vergrößern, damit nur ein Fenster).
  3. Klicken Sie auf "links" unter 3D-Sicht auf die linke gerenderte Ansicht zeigen (in der radiologischen Konvention, wobei links und rechts vertauscht, so wird es erscheinen, als ob es die rechte Hemisphäre).
  4. Last in Objektverfolgung aus dem vorherigen Schritt, indem Sie: Laden -> Select '<Name> _T1_IHC_inACPC_lobtrace.obj' (Anmerkung: ein Fehler im Programm versucht automatisch zu antizipieren Laden Sie die gewünschte Datei, aber es falsch eingibt "erodieren" in der OBJ-Datei Bitte wählen Sie nennen Durchsuchen und wählen Sie dann die <name> _T1_IHC_inACPC_lobtrace.obj Fehler beim Laden Objektkarte Verfolgung. "zu laden Ansonsten wird eine Fehlermeldung angezeigt werden. ': Datei kann nicht zum Lesen geöffnet werden").
  5. Um die Qualität der zu machen, klicken Sie auf: "Raten", um das Programm Vermutung zu den besten Parameter zu verwenden.
  6. Klicken Sie auf "LSF" Radio-Button zur Vorbereitung auf die Linke Sylvian Riss verfolgen.
  7. Jetzt klicken Sie auf "Landmark"-Button am unteren Rand des 3D-Render-Fenster zu begin landmarking / Rückverfolgung (Sie können dies ein-und ausschalten mit dem "x"-Taste umschalten).
  8. Weitere Sehenswürdigkeiten in der Abarbeitungs können hinzugefügt werden, wenn die "Landmark"-Taste wird grün schattiert.
  9. Wenn 'Landmark' nicht ausgewählt ist, werden alle Mauseingaben das Gehirn zu drehen, um es aus einem anderen Blickwinkel zu untersuchen. WARNUNG: Nur die Sehenswürdigkeiten zu verfolgen, während gerade in "links" oder "rechts" Orientierung durch reclicking auf den linken oder rechten 3D-Viewpoint-Tasten.
  10. Vergrößern oder Verkleinern des Bildes mit der rechten Maustaste und Ziehen, wenn 'Landmark' nicht aktiviert ist.
  11. Jeder Klick wird ein Punkt auf der Linie hinzuzufügen.
  12. Beginnen Rückverfolgung der Sylvian Fissur vom Ende überlegen posterior, an der Stelle, an der es in kleine-und absteigenden Äste gabelt.
  13. Weiter Verfolgung der Sylvian unten die überlegene Aspekt der Schläfenlappen, bis das Ende bricht ab.
  14. Wenn ein Fehler gemacht wird, klicken Sie einfach auf den "Zurück"-Taste, um Schritt (oder drücken Sie Strg + Z) Schritt rückwärts zu bewegen.
  15. Einmal mit dem zufriedenTracing, klicken Sie auf "Akzeptieren", um in der Rückverfolgung zu sperren. Siehe Abbildung 5.
  16. WICHTIG: Wenn Redo wird für eine der Kurven erforderlich, wählen Sie zuerst den Radio-Button (links) von der falschen Verfolgung. Dann klicken Sie auf "SABRE3D 'in der Menüleiste oben und wählen Sie" Löschen CURRENT Akzeptierte Tracing ". Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt alle Ihre Kurven erfordern den Ausbau, klicken Sie auf 'Löschen akzeptiert Kurven' aus dieser Dropdown-Menü.
  17. Jetzt klicken Sie auf den 'LC' Radio-Button, um die Linke Zentral Sulcus verfolgen.
  18. Starten Sie aus dem unteren Ende an der Stelle der Fissur Sylvian direkt unterhalb der Beendigung des Sulcus.
  19. Die Linie wird nur erlauben oberen und hinteren Bewegung mein das Programm verhindert, indem Punkte, die vordere einem vorhergehenden Punkt sind.
  20. Beenden Verfolgen des Sulcus am oberen Ende bis es schwierig, die Krümmung des Gehirns zu folgen.
  21. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf "Akzeptieren", um es zu sperren in.
  22. Klicken Sie nun auf die "richtige" Taste under '3 D Viewpoint "und wiederholen Sie die Schritte für den rechten Sylvian Riss-und Zentral Sulcus.
  23. Denken Sie daran, auf der 'RSF' Radio-Button klicken, um das Recht Sylvian Riss zu verfolgen, und klicken Sie auf den Radioknopf 'RC', um den rechten mittleren Sulcus verfolgen, Anklicken von 'Einverstanden' nach jedem Rückverfolgung ist abgeschlossen.
  24. Sobald alle Kurven abgeschlossen sind, klicken Sie auf: Speichern -> Browse -> wählen Sie "<name> _T1_IHC_erode_inACPC_lobtrace.obj.
  25. Schließen ITK-SNAP_sb.

3. Läsion-Seg-Komponente

3.1 Für Scans mit PD/T2 (keine FLAIR)

  1. Offene ITK-SNAP_sb, Last <name> T1_IHC, <Name> _PD_inT1_IHC, <Name> _T2_inT1_IHC, klicken Sie: Datei -> Bild Öffnen Graustufen -> Browse -> zum Verzeichnis, klicken Sie auf -> Bild -> Öffnen -> Weiter -> Fertig.
  2. Klicken Sie auf das Pluszeichen neben axiale Ansicht zu vergrößern.
  3. Schalten Sie das Fadenkreuz (x).
  4. Vergrößern (rechts klicken und ziehen).
  5. Passen Sie Intensitätindem Sie: Extras -> Bild Kontrast, ziehen Mittelpunkt und leicht nach links, bis das Bild hellt sich auf der entsprechenden Ebene schließen.
  6. Last-seg Läsion auf, indem Sie auf PD_inT1_IHC: Segmentierung -> Laden von Bild -> Browse -> Wählen <name> _LEauto -> Öffnen -> Weiter -> Fertig stellen.
  7. Passen Sie die Intensität aller drei Bilder als in Brain-Sizer Handbuch beschrieben.
  8. Klicken Sie auf das Pinsel-Werkzeug, Select 'Aktive Zeichnung label' = 2 und "Draw über '= Visible Etiketten.
  9. Verwenden Sie T1, T2 und PD auf die Entscheidung über das, was als Verletzung erfassen zu informieren.
  10. Verwenden Sie Pinsel-Werkzeug auf Etikett 2 über ein Label zu malen Läsion (Positives) bedeuten (Toggle Segmentierung und Ausschalten mit "s"-Taste).
  11. Verwenden Sie Pinsel-Werkzeug, um ein Etikett über Etikett 2 malen, um Fehlalarme zu bedeuten. Siehe 6.
  12. Wenn mit Läsion-seg Änderungen zufrieden klicken: Segmentierung -> Speichern als Bild -> und ändern Sie den Dateinamen durch Austausch "auto" mit "Bearbeiten"an das Ende der Datei, die zeigen, dass es "Fertig" und dann auf "Speichern" (dh <name> _LEedit)

HINWEIS: Label 2 (Standardfarbe ist rot) wird verwendet, um Läsion zu bedeuten.

3.2 Bei Scans mit FLAIR Imaging

  1. Offene ITK-SNAP_sb, laden <name> _FL_inT1_IHC Klicken Sie auf: Datei -> Öffnen Graustufenbild -> Browse -> zum Verzeichnis, klicken Sie auf -> Bild -> Öffnen -> Weiter -> Fertig stellen.
  2. Klicken Sie auf das Pluszeichen neben axiale Ansicht zu vergrößern.
  3. Schalten Sie das Fadenkreuz (x).
  4. Vergrößern (rechts klicken und ziehen).
  5. Passen Sie Intensität, indem Sie: Extras -> Bild-Kontrast, ziehen Mittelpunkt und leicht nach links, bis das Bild hellt sich auf der entsprechenden Ebene schließen.
  6. Last-seg Läsion auf, indem Sie auf FL_inT1_IHC: Segmentierung -> Laden von Bild -> Browse -> Wählen <name> _FLEXauto -> Öffnen -> Weiter -> Fertig stellen.
  7. Passen Sie Intensität beschreibend in Brain-Sizer Handbuch.
  8. Klicken Sie auf das Pinsel-Werkzeug, Select 'Aktive Zeichnung label' = 2 und "Draw über '= Visible Etiketten.
  9. Verwenden FL (Verwendung T1, PD, T2, wenn nötig), um Entscheidung darüber, was als Verletzung erfassen zu informieren.
  10. Verwenden Sie Pinsel-Werkzeug auf Etikett 2 über ein Label zu malen Läsion (Positives) bedeuten (Toggle Segmentierung und Ausschalten mit "s"-Taste).
  11. Verwenden Sie Pinsel-Werkzeug, um ein Etikett über Etikett 2 malen, um Fehlalarme zu bedeuten. Siehe Abbildung 7.
  12. Wenn mit Läsion-seg Änderungen zufrieden klicken: Segmentierung -> Speichern als Bild -> und ändern Sie den Dateinamen ändern von "Auto" auf "Bearbeiten", um anzuzeigen, dass es "Fertig", klicken Sie dann auf "Speichern" (dh <name> _FLEXedit ).

HINWEIS: Label 2 (Standardfarbe ist rot) wird verwendet, um Läsion zu bedeuten.

Representative Results

Inter-Reliabilität kann mit verschiedenen Metriken beurteilt werden. Mit dem Trainingssatz online zur Verfügung gestellt ( http://sabre.brainlab.ca ), werden die folgenden Schritte empfohlen, um inter-Reliabilität für jede der Verarbeitungsstufen nach Abschluss der LE beurteilen.

Brain-Sizer:
Um Interrater-Reliabilität der Gehirnextraktionsverfahren zu bewerten, Volumetrie erzeugen für jede TIV-E-Masken, <Name> _TIVedit mit dem Befehl <img_count>. Geben Sie diese Volumetrie in eine Statistiksoftware (zB SPSS), zusammen mit den TIVedit Volumetrie für jeden Trainingssatz (siehe Excel / CSV-Datei online zur Verfügung gestellt) und berechnen Sie die Inter-Rater Korrelationskoeffizienten (ICC). Whole-Brain-Volumetrie für Inhouse-Rater geschult zu erhalten gemeldet ICC = 0,99, p <0,0001 1,2. Zusätzlich kann Auswertung der räumlichen Vereinbarung für die TIV Maskierung mit bewertet werden dieSI-21. MATLAB-Code wird online zur Verfügung gestellt, um SI-Werte zwischen zwei Rater zu berechnen.

Um ventrikuläre Umwandlung zu bewerten, erzeugen vCSF Bände mit dem Befehl <img_count> für jede der Segmentierung Dateien mit den vCSF Voxel zugewiesen, dh. <name> _ seg_vcsf. Die vCSF Volumen ist der Wert neben Zeile '7 'unter der Spalte mit dem Titel "Volumen". Mit den gleichen Verfahren, die TIV Interrater-Reliabilität zu bewerten, berechnen ICC und SI für vCSF.

Die Entfernung der Hirnstamm, Kleinhirn und subtentorial Strukturen ähnlich, indem Sie den Befehl auf <img_count> <name> _seg_vcsf_st bewertet werden. Unter "Volumen" (die letzte Spalte rechts): Die für diese Segmentierungsmaske verwendet Bände sind in der zweiten letzten Reihe mit dem Titel "Gesamtzahl der Nicht-Null-Voxel" angezeigt. Mit den gleichen Verfahren und TIV vCSF bewerten, berechnen ICC und SI für diese Maskierung procedure mit den Volumetrie in der Excel-Datei zur Verfügung gestellt und die <name> _seg_vcsf_st-Dateien.

SABRE:
Während der Brain-Sizer manuelle Verfahren lässt sich mit Standard-Metriken beurteilt werden kann, ist die Ausrichtung Vergabebeirat etwas schwieriger. Aus diesem Grund sind Matrix-Dateien bereitgestellt, um visuell für die Ausbildung von Off-Site-Betreiber zu vergleichen. Nach Abschluss des Vergabebeirats Ausrichtung, öffnen Sie eine neue ITK-SNAP_sb Fenster, laden Sie das Bild T1, dann die Matrix für die Ausbildung vorgesehenen Fall laden online, <name> _T1_IHCpre_toACPC.mat und visuell vergleichen die Nick-, Roll-, Gier-und Vergabebeirat Scheibe zwischen den beiden Bildern.

Um SABRE landmarking Verfahren <img_count> auf der parcellated Maske laufen, <Name> _SABREparcel_inACPC für jede Trainings Fall zu beurteilen. Geben Sie die Volumetrie für jede Region (3-28). SABRE Region Codes werden online zur Verfügung gestellt. Mit den gleichen Verfahren und TIV vCSF bewerten, berechnen ICC für jeden SABRE Hirnregion.SABRE parcellated Regionalvolumetrie für Inhouse-geschulten Rater erhalten berichteten mittleren ICC = 0,98, p <0,01, mit ICC-Werte im Bereich von 0,91 bis 0,99 1,2.

Läsion-Seg:
Da diese Komponente ist die letzte Stufe des LE-Pipeline, wird die Zuverlässigkeit und die Genauigkeit nach dem Stand der Phasen abhängt.

Inter-Reliabilität von SH-Segmentierung wird mit regionalen ICC von SH Volumen und räumliche Übereinstimmung der SH-Masken durchgeführt. Um zu bewerten, regionale SH Bände, <SH_volumetrics> laufen, sowohl die Eingabe lobmask Datei in T1-Erfassungsraum, <Name> _SABREparcel und die endgültige bearbeitet Läsionssegmentierung Datei, <Name> _LEedit. Mit den gleichen Verfahren, SABRE Volumetrie bewerten, berechnen ICC für Läsion Volumen innerhalb jeder SABRE Hirnregion. Mit den gleichen Verfahren, um räumliche Zustimmung des TIV Maskierungsprozess bewerten, berechnen SI für die letzten bearbeitet Läsion Masken, <Name> _LEedit (oder FLEXedit). Die gleichen Zuverlässigkeitstests kann sowohl auf PD/T2-based Segmentierung und FLAIR-basierte Segmentierung durchgeführt werden.

3D-T1 PD/T2
Imaging-Parameter Axial Mengen SAT (S 1) SPGR Axial-Spin-Echo FC VEMP VB (Interleave)
Puls-Timing
TE (ms) 5 30/80
TR (ms) 35 3000
Flip Winkel (°) 35 90
TI (ms) N / A N / A
Scanbereich
FOV (cm) 22 20
Schichtdicke (mm) 10,2 / 0 3/0
Nr. Scheiben 124 62
Erwerb
Matrixgröße 256 x 192 256 x 192
Voxel-Größe (mm) 0,86 x 0,86 x 1,4 0,78 x 0,78 x 3
NEX 1 0,5
Gesamtzeit (min) 11.00 12.00

Tabelle 1. General Electric 1,5 T MRT-Strukturaufnahmeparameter.

<td> Axial T2Flair, EDR, FAST
3D-T1 PD/T2 FLAIR
Imaging-Parameter Axial 3D FSPGR EDR IR Prep Axial 2D-FSE-XL, EDR, FAST, setzte Fett
Puls-Timing

TE (ms)

3.2 11,1 / 90 140
TR (ms) 8.1 2500 9700
Flip Winkel (°) 8 ° 90 ° 90 °
TI (ms) 650 N / A 2200
Scanbereich
FOV (cm) 22 22 22
Schichtdicke (mm) 1 3 3
Nr. Scheiben 186 48 48
Erwerb
Matrixgröße 256 x 192 256 x 192 256 x 192
Voxel-Größe (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
Gesamtzeit (min) 07.20 06.10 07.20

Tabelle 2. General Electric 3T-MRT-Strukturaufnahmeparameter.

Figur 1
Abbildung 1. Axial T1 mit unbearbeiteten Gesamt intrakraniellen Depot (TIV) Maskenüberlagerung (grün). Dies ist ein Beispiel für die Verwendung des geschlossenen Polygon-Werkzeug in ITK-SNAP_sb zu nonbrain Gewebe als Teil des Handbuchs Editieren des Brain-entfernen Sizer der TIV-Extraktionsverfahren.


Axial T1 Abbildung 2. Segmentierung mit Gewebe-Overlay. Beachten Sie, dass Etikettenfarben sind frei wählbar und können mit dem Label-Tool geändert werden. Bild links zeigt die Standardfarben. Mittel Bild zeigt, wie CSF (5 = lila) auf vCSF (7 = Magenta) zugewiesen. Bild rechts zeigt, wie die WM-Farbe kann ohne Veränderung der Gewebeklasse-Label, also verändert werden. Label 3 = WM bleibt aber Farbe kann auf blau geändert werden.

Fig. 3
Axial T1 Abbildung 3. Segmentierung mit Gewebe-Overlay (linkes Bild, GM = gelb, WM = orange, lila = CSF) (links). Dargestellt ist ein Beispiel für die manuelle Entfernung von subtentorial Strukturen unter Verwendung des geschlossenen polygonale n Werkzeug in ITK-SNAP_sb (Mitte) und Abschlussgewebe Segmentierung nach Entfernung (rechts). Wie in Abbildung 2 zeigt, wie das Bild rechts WM Farbe kann ohne Veränderung der Gewebeklasse-Label, also verändert werden. Label 3 = WM bleibt aber Farbe kann auf blau geändert werden.

Fig. 4
Abbildung 4. Axial T1 im Erfassungsraum vor (links) und nach (rechts) AC-PC-Ausrichtung durchgeführt wird.

Figur 5
Abbildung 5. Zwei Beispiele, die zeigen SABRE landmarking Verfahren. Axial AC-PC ausgerichtet T1 mit AC-(gelb), PC (blau) und hinteren Rand (pink) Wahrzeichen Platzierungen (links). Ein 3D-Oberfläche gerendert T1 (rechts) mit Sylvian Fissur (lila) und Central Sulcus (pink) Abgrenzung.

Fig. 6
Abbildung 6. Axial PD (links) mit automatisch erzeugten Läsion Overlay (Mitte), und manuell bearbeitet Läsion (rot) Überlagerung (rechts).

Fig. 7
Abbildung 7. Axial FLAIR (links), mit automatisch generierten Läsion Overlay (Mitte), und manuell bearbeitet Läsion (rot) Überlagerung (rechts).

Discussion

Die LE-Segmentierung und Parzellierung Verfahren wurde speziell entwickelt, um regionale Volumetrie von MRT der AD und normale ältere Menschen zu erhalten. Zwar gibt es zahlreiche vollautomatische Rohrleitungen, die komplexen Berechnungsalgorithmen anwenden, um diese Operationen durchzuführen, diese Werkzeuge sind in der Regel die individualisierte Genauigkeit und Präzision, die LE halbautomatische Pipeline erzeugt fehlt. Die Trade-off mit semi-automatische Prozesse sind die erforderlich ist, um richtig trainieren Betreiber mit der anatomischen Kenntnisse und Fähigkeiten, um Rechen eine so umfassende Pipeline gelten Ressourcen. Allerdings ist einer der Hauptvorteile einer individualisierten Imaging-Pipeline die Möglichkeit, quantitative Volumetrie von mittelschweren bis schweren Fällen von Neurodegeneration, wenn die automatische Rohrleitungen nicht zu erhalten.

Da der LE-Pipeline wurde bereits untersucht worden und in verschiedene ältere und demente Bevölkerung 1,2,13,14,19,22,23, die wichtigsten Fragen, die ar angewendete in der Regel durch geschulte Bediener gestoßen sind gut dokumentiert und werden im Folgenden zusammengefasst.

Die manuelle Überprüfung und Bearbeitung mit dem Brain-Sizer Komponente benötigt beinhaltet die Extraktion TIV Maskierungsverfahren, vCSF Umwandlung und manuelle Entfernung der Hirnstamm, Kleinhirn und anderen subtentorial Strukturen. Für Gehirn Extraktion, ist die automatische TIV Ausgang in der Regel eine anständige Maske sofern die ursprünglichen PD/T2 Bilder sind von guter Qualität. Jedoch aufgrund der relativen Intensitätswerte der Gefäß-und Nervengewebe medial der unteren Schläfenstangen, proximal zu den Halsschlagadern, diese Region erfordert, typischerweise einige Bearbeitung. Zusätzlich Schleimhaut in der Nasenhöhle eher regionalen Histogramme Intensität beeinflussen, Neigen Intensität cut-offs Werte in den vorderen frontalen Regionen, die zusätzliche manuelle Bearbeitung der automatischen TIVauto Maske erfordern neigen. Schließlich wird eine zusätzliche manuelle Bearbeitung in der Regel in den oberen Bereiche, wo erforderlich, global Atrophie neigt dazu, eine Erhöhung des Volumens der subarachnoidalen CSF gerade unterhalb der Dura Mater ergeben. Alternativ Atrophie mit ventrikulären Erweiterung verbundenen tendenziell Bedieneingriffe mit vCSF Umwandlung zu minimieren. Ein weiterer Vorteil der mit einer Tri-Funktion Koregistrierung Ansatz ist die Fähigkeit, Zystenflüssigkeit gefüllten Infarkte proximal zu den Herzkammern zu erkennen, möglicherweise aufgrund periventrikulärer venösen 5,24-26 Vaskulopathie, die erkennbar aufgrund ihrer relativen Intensität auf PD und T1 ( hyperintens PD, hypointens auf T1). Diese Hypointensitäten aus vCSF mit manuellen Grenzen vor floodfilling Operationen in ITK-SNAP_sb gezogen abgegrenzt werden. Seit vCSF Umwandlung wird in T1-Akquisition Raum durchgeführt, in Fällen, in denen die Ausrichtung weicht weit von der Vergabebeirat Flugzeug, eine Grenze kann für den 3. Ventrikel und der Vierhügel Zisterne erforderlich sein, wenn der PC nicht vollständig sichtbar. Obwohl das Tentorium ist eine relativ einfache Struktur, um differentiate mehrere Anatomie-basierte Regeln helfen bei der Führung manuelle Entfernung des Hirnstamms und subtentorial Strukturen, insbesondere bei der Ortung die Trennung der Hirnstiele von der medialen Temporallappen.

SABRE landmarking ist ein Standard-Vergabebeirat ausgerichtet Bildern durchgeführt stereo-basierte Verfahren, so dass für mäßig vorhersehbar Lokalisierung von bestimmten anatomischen Landmarken. Ausnahmen sind Fälle mit extremer Atrophie und normale Variabilität durch individuelle Unterschiede in der Neuroanatomie. Gehirn-Atrophie führt zu einer Gesamt Parenchymverlust, die Erhöhung CSF entlang der Mittellinie um die Falx cerebri, die die Schwierigkeit der Auswahl geeigneter Punkte Sehenswürdigkeiten platzieren erhöht. Regel-basierte Protokolle erforderlich sind, zu identifizieren Fällen, in denen Ausnahmen von der allgemeinen Regel erforderlich sind. Normale Variationen in der Anatomie, insbesondere in der relativen Position des zentralen Sulcus und dem Sulcus parietooccipitalis, auch die Schwierigkeiten erhöhenty der manuellen Abgrenzung dieser Strukturen. Allerdings ermöglicht die Echtzeit-Rotation der Oberfläche gerenderte Bilder, die deutlich in der Entscheidungsprozess für die Visualisierung dieser besonderen Sehenswürdigkeiten unterstützt die grafische Benutzeroberfläche von SABRE verwendet. Schließlich haben einige Regel-basiertes Protokoll programmatisch in die Software, um Betreiber Verletzung zB zentrale Sulcus Abgrenzung verhindern integriert ist gezwungen, nach hinten zu verschieben (Linienführung aus geht zurück auf sich selbst verhindert).

Manuelle Überprüfung Verfahren der Läsion-Seg-Komponente erfordert Know-how in der visuellen Identifikation relevanter Hyperintensitäten, eine visuelle Wahrnehmung Fertigkeit, die nur nach der Exposition gegen Scans mit unterschiedlichem Grad der SH erworben wird. Falsch-positive Minimierungsalgorithmen helfen bei der Entfernung der meisten Fehler in der anfänglichen Segmentierung. Allerdings Differenzierung zwischen dilatative perivaskulären Räume (Virchow-Robin-Räume: VRS) in der linsenförmigen Kern und Wiederlevant SH in der äußeren Kapsel, claustrum, extreme Kapsel und subinsular Regionen kann schwierig sein. Dies ist besonders schwierig, in Fällen mit VRS in den Basalganglien. Eine aktuelle Papier umreißt Berichtsstandards Gefäßveränderungen auf Neuroimaging (STRIVE) empfahl eine Größe Kriterium VRS aus lacunes unterscheiden und beschreiben VRS mehr linear und CSF Intensität in der MRT sein. Um diese Probleme mit VRS Identifizierung zu begegnen, hat LE angenommen: a) eine Anatomie-basierte Regel, die Betreiber aus der Auswahl einer Hyperintensität, die innerhalb der lentiformis fällt verhindert, b) eine Größe Kriterium Hyperintensitäten weniger als 5 mm im Durchmesser auszuschließen, und c) eine relative Intensität Regel für zusätzliche Ausgrenzung aufgrund der relativen Intensität CSF auf PD, T2 und T1-27. Zusätzlich können normale hyperintense Signal entlang der Mittellinie und Falx cerebri, insbesondere auf FLAIR-Bildgebung, die schwierig ist, zwischen relevanten SH entlang des Corpus Callosum zu unterscheiden gefunden werden kann. In Fällen vonwie überschneiden, sind Anatomie-basierte Regeln implementiert, wo nur SH, die aus erstrecken sich in die periventrikulären Regionen werden angenommen.

Abschließend ist es wichtig zu erkennen, dass diese schriftliche Teil soll eine Video-geführt, standardisiertes Protokoll Veröffentlichung im JoVE (ergänzen http://www.jove.com ). Während die traditionellen statischen Zahlen helfen bei der Erklärung einige Konzepte sind auf die Vermittlung der komplexen methodischen Prozesse mit einem umfassenden Neuroimaging-Pipeline wie Läsion Explorer beteiligt videobasierte Lernprogramme effizienter.

Disclosures

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgements

Die Autoren bedanken sich aus den folgenden Quellen. Die Entwicklung und Erprobung verschiedener bildgebender Analysen wurde durch mehrere Stipendien, vor allem von den Canadian Institutes of Health Research (MOP # 13129), der Alzheimer-Gesellschaft von Kanada und der Alzheimer Association (USA), der Herz-und Schlaganfall-Stiftung kanadischen Partnerschaft für Schlaganfall unterstützt Wiederherstellung (HSFCPSR) und der LC Campbell Foundation. JR erhält Gehalts Unterstützung der Alzheimer-Gesellschaft von Kanada; SEB vom Sunnybrook Research Institute und der Abteilungen für Medizin an der Sunnybrook und U of T, einschließlich der Brill-Lehrstuhl für Neurologie. Autoren erhalten auch Unterstützung von der Gehalts HSFCPSR.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Magnetic resonance imaging machine (1.5 Tesla) General Electric See Table 1 for acquisition parameters
Magnetic resonance imaging machine (3 Tesla) General Electric See Table 2 for acquisition parameters

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