DTI van de Visual Pathway - White Matter Tracts en hersenletsels
Summary
Diffusion tensor imaging (DTI) werd uitgevoerd om te proberen de belangrijkste onderdelen van de visuele banen verbeelden. Het doel was om te gebruiken een FDA goedgekeurde standaard commerciële werkstation dat kan worden gebruikt voor de dagelijkse routine om te proberen postoperatieve beschadiging van de visuele banen bij patiënten verminderen.
Abstract
DTI is een techniek die witte stof stukken (WMT) niet-invasieve wijze gezonde en niet-gezonde patiënten die diffusiemetingen identificeert. Net als bij de visuele pathways (VP), WMT zijn niet zichtbaar met klassieke MRI of intra-operatief met microscoop. DIT helpt neurochirurgen om vernietiging van de VP te voorkomen tijdens het verwijderen van laesies naast deze WMT. We hebben DTI uitgevoerd op vijftig patiënten voor en na de operatie tussen maart 2012 tot januari 2014 Om te navigeren gebruikten we een 3DT1-gewogen volgorde. Daarnaast voerden we een T2-gewogen en DTI-sequenties. De parameters waren FOV: 200 x 200 mm, slice dikte: 2 mm, en acquisitie matrix: 96 x 96 waardoor nagenoeg isotrope voxels van 2 x 2 x 2 mm. Axiale MRI werd uitgevoerd met behulp van een B0-afbeelding van een 32 gradiënt richting en. We gebruikten Echo-Planar-Imaging (EPI) en ASSET parallel imaging met een versnelling factor 2 en b-waarde van 800 s / mm ². De scantijd was minder dan 9 minuten.
ent "> de DTI-gegevens verkregen werden verwerkt met een FDA goedgekeurde chirurgische navigatiesysteem programma dat een eenvoudige vezel-tracking-benadering genoemd vezel opdracht door continu volgen (FACT) gebruik. Dit is gebaseerd op de voortplanting van lijnen tussen regio plaats ( ROI) die wordt gedefinieerd door een arts. een maximale hoek van 50, FA start waarde van 0,10 en ADC stop waarde van 0,20 mm ² / s waren de parameters die worden gebruikt voor tractografie.Er zijn een aantal beperkingen aan deze techniek. De beperkte acquisitie tijdsbestek afdwingt trade-offs in de beeldkwaliteit. Een ander belangrijk punt niet te verwaarlozen is de hersenen verschuiving tijdens de operatie. Als voor de laatste intra-operatieve MRI kan nuttig zijn. Bovendien is het risico van vals-positieve of vals negatieve traktaten moet rekening waarvan de definitieve resultaten in gevaar kunnen brengen te worden genomen.
Introduction
Diffusion tensor imaging (DTI) wordt gebruikt om WMT non-invasief te portretteren in de menselijke hersenen 1. Het is gebruikt in het afgelopen decennium op te beschadigen welsprekende hersengebieden tijdens chirurgie 1 verlagen.
DTI werd uitgevoerd in vijftig patiënten tussen maart 2012 en januari 2014 tot de visuele banen te portretteren. DTI zou behoud van eloquente gebieden van de hersenen te verbeteren tijdens de operatie door het verstrekken van belangrijke informatie over de anatomische locatie van de witte stof traktaten. Het is opgenomen in de strategische planning voor de resectie van complexe hersenen laesies 1. De uitbeelding van de gezichtsbaan blijft een uitdaging omdat er geen standaard voor de parameters van DTI, de plaatsing van het zaad volumes en interpretatie van de resultaten 12.
Verschillende algoritmen dusver 19-21 uitgevoerd. Sommige benaderingen gericht op deterministische methoden 19, 22-25. Anderen werden met behulp van probabilistische methoden, 26,27,29. Meer recent, technieken met behulp van Q-ball tensorvelden, diffusie spectral imaging en High Angular Resolution Diffusion Imaging (Hardi) worden gebruikt om de witte stof traktaten onder andere de visuele pad 1,13-15,18 verbeelden. Toch is de nodige tijd voor HARDI is significant langer met 45 min, de software is niet in de handel verkrijgbaar en benadrukt wetenschappelijke toepassingen 18. De lestijd voor HARDI lijkt langer dan voor DTI 18 zijn.
Het gepresenteerde protocol is gemakkelijk haalbaar en kan worden gebruikt voor de dagelijkse routine in neurochirurgische operaties teneinde morbiditeit vermijden en de postoperatieve uitkomst. De extra tijd voor dit protocol minder dan 9 min wat beduidend sneller dan andere protocollen 1,9,12,16. Zich bewust van het feit dat veel geavanceerde algoritmen is onlangs het papier beperkt u hebben ontwikkeldzich tot het gebruik van een commercieel verkrijgbaar en FDA goedgekeurde software. Het is echter noodzakelijk om rekening te houden met de beperkingen van deze techniek die hierboven zijn genoemd.
Protocol
Representative Results
Discussion
DTI is een techniek waardoor de neurochirurg om witte stof traktaten visualiseren in vivo 8. De visuele route is een van deze stukken. Hoewel deze methode artsen nieuwe mogelijkheden voor de behandeling van patiënten met laesies betreffende welsprekende hersengebieden we zeggen dat sommige beperkingen van deze techniek nog niet bestaan. De eerste en meest zichtbare uitdaging is hersenen verschuiving, die een probleem onderzochte 4 blijft. Na het openen van de dura mater en na manipulatie …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank the whole Service of Neuroradiology. We would like to thank Lis Prussen for her work in the library.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 3-Tesla-MRI | General Electric | Signa LX version 9.1 | |
| Surgical Navigation System Srogram | Medtronic | 9734478 | |
| Surgical Navigation System Srogram | Medtronic | 4500810331 20016318 |
Referenzen
- 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).
- Alexander, D. C., Barker, G. J. Optimal imaging parameters for fiber-orientation estimation in diffusion MRI. Neuroimage. 27 (2), 357-367 (2005).
- Le Bihan, D., Poupon, C., Amadon, A., Lethimonnier, F. Artifacts and pitfalls in diffusion MRI. J Magn Reson Imaging. 24 (3), 478-488 (2006).
- Abdullah, K. G., Lubelski, D., Nucifora, P. G., Brem, S. Use of diffusion tensor imaging in glioma resection. Neurosurg Focus. 34 (4), (2013).
- 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).
- 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).
- Maruyama, K., et al. Optic radiation tractography integrated into simulated treatment planning for Gamma Knife surgery. J Neurosurg. 107, 721-726 (2007).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Perrin, M., et al. Fiber tracking in Q-ball fields using regularized particle trajectories. Inf Process Med Imaging. 19, 52-63 (2005).
- Wedeen, V. J., et al. Diffusion spectrum magnetic resonance imaging (DSI) tractography of crossing fibers. Neuroimage. 41 (4), 1267-1277 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Friman, O., Farneback, G., Westin, C. F. A Bayesian approach for stochastic white matter tractography. IEEE Trans Med Imaging. 25 (8), 965-978 (2006).
- Mori, S., van Zijl, P. C. Fiber tracking: principles and strategies – a technical review. NMR Biomed. 15 (7-8), 468-480 (2002).
- 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).
- 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).
- Conturo, T., et al. Tracking neuronal fiber pathways in the living human brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 96, 10422-10427 (1999).
- Poupon, C., et al. Regularization of diffusion-based direction maps for the tracking of brain white matter fascicles. Neuroimage. 12, 184-195 (2000).
- 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).
- Behrens, T. E., et al. Non-invasive mapping of connections between human thalamus and cortex using diffusion imaging. Nat Neurosci. 6, 750-757 (2003).
- 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).
- 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).
