Summary

Quantifizierung der Querschnittsfläche des Sehnervs in der MRT: Ein neuartiges Protokoll mit Fidschi-Software

Published: September 04, 2021
doi:

Summary

Wir haben ein detailliertes Protokoll für eine standardisierte Methode zur Beurteilung und Quantifizierung des Sehnervs mittels MRT unter Verwendung einer weit verbreiteten Bildgebungssequenz und open-access-Software für die Bildanalyse bereitgestellt. Die Einhaltung dieses standardisierten Protokolls würde aussagekräftige Daten für den Vergleich zwischen verschiedenen Patienten und verschiedenen Studien liefern.

Abstract

Die Beurteilung des Sehnervs ist ein wichtiger Aspekt der Glaukomdiagnose und -nachsorge. Dieses Projekt beschreibt ein Protokoll für eine einheitliche Methodik der Bewertung und Quantifizierung von Sehnervenquerschnitten unter Verwendung von 3 T MRT für die Bildaufnahme und der Fiji-Software von ImageJ für die Quantifizierung der Bildverarbeitung. Die Bildaufnahme wurde mit 3 T MRT durchgeführt, mit den richtigen Anweisungen für den Patienten, um eine direkte Fixierung während der Bildgebung zu gewährleisten. Es wurde eine T2-gewichtete fettunterdrückte Sequenz verwendet. Ein koronaler Schnitt, der 3 mm hinter dem Globus und senkrecht zur Sehnervenachse aufgenommen wurde, sollte in die Software hochgeladen werden. Mit Hilfe der Schwellenfunktion wird der Bereich der weißen Substanz des Sehnervs ausgewählt und quantifiziert, wodurch interpersonellen Messverzerrungen eliminiert werden. Wir haben auch die normalen Grenzen für die Querschnittsfläche des Sehnervs nach Alter beschrieben, basierend auf zuvor veröffentlichter Literatur. Wir verwendeten das beschriebene Protokoll, um den Sehnerv eines vermuteten Glaukompatienten zu beurteilen. Der Querschnittsbereich des Sehnervs lag innerhalb der normalen Grenzen, ein Befund, der durch die optische Kohärenztomographie des Sehnervs weiter bestätigt wurde.

Introduction

Glaukom ist eine Optikusneuropathie, die als häufigste Ursache für irreversible Erblindung gilt1. Trotzdem ist es in Bezug auf seine Pathophysiologie und Diagnose immer noch schlecht verstanden, ohne eine einzige Standardreferenz für die Diagnose2. Nach Angaben des National Institute for Health and Care Excellence (NICE) erfordert die Diagnose des primären Offenwinkelglaukoms (POAG) die Beurteilung mehrerer Domänen, einschließlich der Beurteilung der optischen Bandscheibe bei der Fundusuntersuchung oder der optischen Kohärenztomographie (OCT), der Gesichtsfeldbewertung und der Augeninnendruckmessung 3. Die Idee hinter der Diagnose von Glaukom ist die Feststellung des Vorhandenseins einer fortschreitenden Optikusneuropathie, die quantitativ auf OCT4durchgeführt werden kann. In dieser Hinsicht kann die MRT auch zur Beurteilung des Sehnervs und zur Quantifizierung seines Bereichs der weißen Substanz5verwendet werden, aber damit dies klinisch aussagekräftig ist, muss das Protokoll, das bei der Quantifizierung der weißen Substanz des Sehnervs verwendet wird, standardisiert werden. Darüber hinaus sollte ein Protokoll auch interpersonellen Variationen berücksichtigen, ein Faktor, der die Genauigkeit bei verschiedenen Krankheiten beeinflussen kann6.

Die Beurteilung des Sehnervs beim Glaukom wird optimal über die ophthalmologische Bildgebung, einschließlich OCT, beurteilt, bei der der vorderste Teil des Sehnervs (z. B. die Sehscheibe) beurteilt wird. Auf der anderen Seite beurteilt die Verwendung von MRT zur Beurteilung des Sehnervs in der Regel den retrobulbären Teil des Sehnervs in verschiedenen Entfernungen vom Globus. Mehrere Studien fanden eine starke Korrelation zwischen der Beurteilung der optischen Bandscheibe mittels OCT und MRT7,8. Es gibt jedoch immer noch kein einheitliches Protokoll für die Beurteilung des Sehnervs und die Quantifizierung der MRT. Die Gliederung der Sehnervengrenze im MRT wurde verwendet, um ihre Querschnittsfläche zu quantifizieren5. Diese Methode weist jedoch eine beträchtliche Variabilität zwischen den Bewertern auf, da sie von einem erfahrenen Bewerter durchgeführt werden muss und viel Zeit für die Gliederung benötigt. Ziel des aktuellen Projekts war es, ein Protokoll für eine einheitliche Methodik zur Bewertung und Quantifizierung des Sehnervenquerschnitts unter Verwendung von 3 T MRT für die Bildaufnahme und der Fiji-Software von ImageJ für die Bildverarbeitung und Quantifizierung bereitzustellen.

Protocol

Die folgende Studie wurde vom Forschungsausschuss und dem institutionellen Prüfungsausschuss des Universitätskrankenhauses von Jordanien genehmigt. Das folgende Protokoll beschreibt die bildgebungstechnische Technik, die zur Erfassung von MRT-Bildern verwendet wird, gefolgt von der Bildverarbeitung und der Quantifizierung des Sehnervs mit Fidschi-Software. 1. MRT-Bilderfassung HINWEIS: Die MR-Bildaufnahme wurde mit einem 3 Tesla (3 T) MRT durchgeführt, um eine mult…

Representative Results

Das Verhältnis von Tasse zu Bandscheibe für einen 30-jährigen männlichen Patienten, der sich für eine Augenuntersuchung vorstellte, betrug 0,8 (Abbildung 1A), was verdächtig ist und auf ein Glaukom hindeuten könnte. Bei der Durchführung einer optischen Kohärenztomographie für die Nervenfaserschichtdicke stellten wir fest, dass die Nervendicke innerhalb der normalen Altersgrenzen lag (Abbildung 1B). Der Patient wurde für eine Orbit-MRT eingeplant, bei …

Discussion

Wir beschrieben ein Protokoll zur Beurteilung und Quantifizierung der weißen Substanz des Sehnervs, das für die Beurteilung von Glaukompatienten verwendet werden könnte. Das Protokoll verwendet weit verbreitete Bildsequenzen für die Bildaufnahme und verwendet die Open-Source-Fidschi-Software für die Bildanalyse. Wir standardisierten die Bildparameter, die sich zuvor bei der Bildaufnahme des Sehnervs als am genauesten und am besten reproduzierbar erwiesen haben, einschließlich der Aufforderung an den Patienten, gera…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir danken Faris Haddad und Hasan El-Isa für ihren wichtigen Beitrag bei den Videoaufnahmen und der Entwicklung.

Materials

Magnetic resonance imaging (MRI) machine Siemens Magnetom Verio N/A 3T MRI scanner

Referenzen

  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).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Al-Ryalat, N., AlRyalat, S. A., Malkawi, L., Azzam, M., Mohsen, S. Quantification of Optic Nerve Cross Sectional Area on MRI: A Novel Protocol using Fiji Software. J. Vis. Exp. (175), e62752, doi:10.3791/62752 (2021).

View Video