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Segmentation et inscription à l'IRM ou à la tordeur pour la cartographie des symptômes de lésions

DOI:

10.3791/59653

September 25th, 2019

In This Article

Summary

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Fourni ici est un tutoriel pratique pour un libre accès, pipeline de traitement d'image standardisé dans le but de la cartographie des lésions-symptômes. Une procédure pas à pas est prévue étape par étape pour chaque étape de traitement, de la segmentation des infarctus manuels sur la tomodensitométrie/IRM à l'enregistrement ultérieur à l'espace standard, ainsi que des recommandations pratiques et des illustrations avec des cas exemplaires.

Abstract

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Dans la cartographie de lésion-symptôme (LSM), la fonction de cerveau est déduite en reliant l'endroit des lésions cérébrales acquises aux symptômes comportementaux ou cognitifs dans un groupe de patients. Avec les progrès récents dans l'imagerie cérébrale et le traitement de l'image, LSM est devenu un outil populaire dans les neurosciences cognitives. LSM peut fournir des informations fondamentales sur l'architecture fonctionnelle du cerveau humain pour une variété de fonctions cognitives et non cognitives. Une étape cruciale dans l'exécution des études de LSM est la segmentation des lésions sur des balayages de cerveau d'un grand groupe de patients et l'enregistrement de chaque balayage à un espace stéréotaxique commun (également appelé espace standard ou modèle normalisé de cerveau). Il est décrit ici comme une méthode normalisée en libre accès pour la segmentation et l'enregistrement des infarctus aux fins du LSM, ainsi qu'une procédure pas à pas détaillée et pratique basée sur des cas exemplaires. Un didacticiel complet pour la segmentation manuelle des infarctus du cerveau sur les tomodensitométries et les séquences d'IRM DWI ou FLAIR est fourni, y compris des critères d'identification des infarctus et des pièges pour différents types d'analyse. Le logiciel d'enregistrement fournit plusieurs systèmes d'enregistrement qui peuvent être utilisés pour le traitement des données de Tomodensitométrie et d'IRM avec des paramètres d'acquisition hétérogènes. Un tutoriel sur l'utilisation de ce logiciel d'enregistrement et l'exécution des contrôles de qualité visuelle et des corrections manuelles (qui sont nécessaires dans certains cas) est fourni. Cette approche fournit aux chercheurs un cadre pour l'ensemble du processus de traitement de l'image cérébrale nécessaire pour effectuer une étude LSM, de la collecte des données aux vérifications de la qualité finale des résultats.

Introduction

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La cartographie des lésions-symptômes (LSM), également appelée cartographie lésion-comportement, est un outil important pour étudier l'architecture fonctionnelle du cerveau humain1. Dans les études de lésion, la fonction de cerveau est déduite et localisée en étudiant des patients présentant des lésions cérébrales acquises. Les premières études de cas liant les symptômes neurologiques à des endroits spécifiques du cerveau réalisés au XIXe siècle ont déjà fourni des informations fondamentales sur les corrélations anatomiques du langage et de plusieurs autres processus cognitifs2. Pourtant, les corrélations neuroanatomique....

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Protocol

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Ce protocole suit les lignes directrices de notre comité d'éthique de la recherche humaine des institutions.

1. Collecte de scans et de données cliniques

  1. Recueillir des tomodensitométries cérébrales ou IRM de patients ayant subi un AVC ischémique. La plupart des scanners enregistrent les scans sous forme de fichiers DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) qui peuvent être copiés sur un disque dur ou un serveur.
    REMARQUE: Les balayages de chaque type de scanner, protocole d'analyse, et force de champ d'IRM peuvent être employés, aussi longtemps que 1) les exigences de fenêtre de temps pour le type....

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Results

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Des cas exemplaires de segmentations d'infarctus du cerveau sur la tocdation (figure 3), DWI (Figure 5), et LES images de FLAIR ( figure6) et l'enregistrement subséquent au modèle De l'INM-152 sont fournis ici. Les résultats d'enregistrement présentés à la figure 3B et à la figure 5C n'ont pas été entièrement couronnés de succès, car il y av.......

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Discussion

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LSM est un outil puissant pour étudier l'architecture fonctionnelle du cerveau humain. Une étape cruciale dans n'importe quelle étude de cartographie de lésion-symptôme est le prétraitement des données d'imagerie, la segmentation de la lésion et l'enregistrement à un modèle de cerveau. Ici, nous rapportons un pipeline normalisé pour la segmentation et l'enregistrement de lésion aux fins de la cartographie de lésion-symptôme. Cette méthode peut être effectuée avec des outils de traitement d'image librement disponibles, pe.......

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Disclosures

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Les auteurs ne divulguent aucun conflit d'intérêts.

Acknowledgements

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Le travail du Dr Biesbroek est soutenu par une bourse de jeunes talents du Brain Center Rudolf Magnus du Centre Médical Universitaire d'Utrecht. Ces travaux et le consortium Meta VCI Map sont soutenus par Vici Grant 918.16.616 de ZonMw, aux Pays-Bas, organisation pour la recherche et le développement en santé, à Geert Jan Biessels. Les auteurs tient à remercier le Dr Tanja C.W. Nijboer d'avoir partagé des scans qui ont été utilisés dans l'une des figures.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
dcm2niixN/AN/Atéléchargement gratuit https://github.com/rordenlab/dcm2niix
ITK-SNAPN/AN/Atéléchargement gratuit www.itksnap.org
MATLABMathWorksN/AVersion 2015a ou supérieure
MRIcronN/AN/Atéléchargement gratuit https://www.nitrc.org/projects/mricron
RegLSMN/AN/Atéléchargement gratuit www.metavcimap.org/support/software-tools
SPM12bN/AN/Atéléchargement gratuit https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/

References

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  1. Rorden, C., Karnath, H. O. Using human brain lesions to infer function: A relic from a past era in the fMRI age. Nature Reviews Neuroscience. 5 (10), 812-819 (2004).
  2. Biesbroek, J. M., Weaver, N. A., Biessels, G. J.

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