Kwantificering van het dwarsdoorsnedegebied van de oogzenuw op MRI: een nieuw protocol met Fiji-software
Summary
We hebben een gedetailleerd protocol geleverd voor een gestandaardiseerde methode voor het beoordelen en kwantificeren van oogzenuwen met behulp van MRI, met behulp van een breed beschikbare beeldvormingssequentie en open access software voor beeldanalyse. Het volgen van dit gestandaardiseerde protocol zou zinvolle gegevens opleveren voor vergelijking tussen verschillende patiënten en verschillende studies.
Abstract
Oogzenuwbeoordeling is een belangrijk aspect van glaucoomdiagnose en follow-up. Dit project beschrijft een protocol voor een uniforme methodologie van cross-sectionele beoordeling en kwantificering van oogzenuwen met behulp van 3 T MRI voor beeldverwerving en ImageJ’s Fiji-software voor beeldverwerking kwantificering. Beeldverwerving werd uitgevoerd met behulp van 3 T MRI, met de juiste instructies voor de patiënt om een rechte fixatie tijdens de beeldvorming te garanderen. Er werd een T2-gewogen vet onderdrukte sequentie gebruikt. Een coronale snede die 3 mm achter de bol en loodrecht op de oogzenuwas wordt genomen, moet naar de software worden geüpload. Met behulp van de drempelfunctie wordt het wittestofgebied van de oogzenuw geselecteerd en gekwantificeerd, waardoor inter-individuele meetbias wordt geëlimineerd. We beschreven ook de normale limieten voor het dwarsdoorsnedegebied van de oogzenuw op basis van leeftijd, gebaseerd op eerder gepubliceerde literatuur. We gebruikten het beschreven protocol om de oogzenuw van een vermoedelijke glaucoompatiënt te beoordelen. Het dwarsdoorsnedegebied van de oogzenuw bleek binnen de normale grenzen te liggen, een bevinding die verder werd bevestigd via optische coherentietomografie van de oogzenuw.
Introduction
Glaucoom is een optische neuropathie die wordt beschouwd als de meest voorkomende oorzaak van onomkeerbare blindheid1. Desondanks wordt het nog steeds slecht begrepen in termen van zijn pathofysiologie en diagnose, zonder enkele standaardreferentie voor het vaststellen van de diagnose2. Volgens het National Institute for Health and Care Excellence (NICE) vereist de diagnose van primair openhoekglaucoom (POAG) de beoordeling van meerdere domeinen, waaronder optische discbeoordeling op fundusonderzoek of optische coherentietomografie (OCT) beeldvorming, visuele veldbeoordeling en intraoculaire drukmeting 3. Het idee achter het diagnosticeren van glaucoom is het vaststellen van de aanwezigheid van vorderende optische neuropathie, wat op OCT4in grote hoeveelheden kan worden gedaan . In dit opzicht kan MRI ook worden gebruikt voor de beoordeling van de oogzenuw en de kwantificering van het wittestofgebied5, maar om dit klinisch zinvol te maken, moet het protocol dat wordt gebruikt bij de kwantificering van witte stof van de oogzenuw worden gestandaardiseerd. Bovendien moet een protocol ook rekening houden met inter-individuele variatie, een factor die de nauwkeurigheid bij verschillende ziekten kan beïnvloeden6.
De beoordeling van de oogzenuw bij glaucoom wordt optimaal beoordeeld via oftalmische beeldvorming, waaronder OCT, waarbij het meest voorste deel van de oogzenuw (bijv. optische schijf) wordt beoordeeld. Aan de andere kant beoordeelt het gebruik van MRI voor de beoordeling van de oogzenuw meestal het retrobulbar-deel van de oogzenuw op verschillende afstanden van de wereldbol. Verschillende studies vonden een sterke correlatie tussen optische schijfbeoordeling met oct en MRI7,8. Er is echter nog steeds geen uniform protocol voor de beoordeling en kwantificering van oogzenuwen op MRI. Het aangeven van de oogzenuwgrens op MRI is gebruikt om het dwarsdoorsnedegebied te kwantificeren5. Deze methode heeft echter aanzienlijke variabiliteit tussen de beoordelaars, omdat deze moet worden uitgevoerd door een ervaren beoordelaar en veel tijd kost om te bieden. Het doel van het huidige project was om een protocol te bieden voor een uniforme methodologie voor cross sectionele beoordeling en kwantificering van oogzenuwen met behulp van 3 T MRI voor beeldverwerving en ImageJ’s Fiji-software voor beeldverwerking en kwantificering.
Protocol
Representative Results
Discussion
We beschreven een protocol om witte stof van de oogzenuw te beoordelen en te kwantificeren die kan worden gebruikt voor de beoordeling van glaucoompatiënten. Het protocol maakt gebruik van algemeen beschikbare beeldsequenties voor beeldverwerving en maakt gebruik van de open-source Fiji-software voor beeldanalyse. We hebben de beeldparameters gestandaardiseerd die voorheen het meest nauwkeurig en zeer reproduceerbaar bleken te zijn bij het verkrijgen van oogzenuwbeelden, waaronder het vragen van de patiënt om recht voo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen Faris Haddad en Hasan El-Isa bedanken voor hun belangrijke bijdrage aan videofilmen en ontwikkeling.
Materials
| Magnetic resonance imaging (MRI) machine | Siemens Magnetom Verio | N/A | 3T MRI scanner |
References
- 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).
- Weinreb, R. N., Aung, T., Medeiros, F. A. The pathophysiology and treatment of glaucoma: a review. JAMA. 311 (18), 1901-1911 (2014).
- . Overview | Glaucoma: diagnosis and management | Guidance | NICE Available from: https://www.nice.org.uk/guidance/ng81 (2021)
- Michelessi, M., et al. Optic nerve head and fibre layer imaging for diagnosing glaucoma. The Cochrane Database of Systematic Reviews. (11), 008803 (2015).
- 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).
- AlRyalat, S. A., Muhtaseb, R., Alshammari, T. Simulating a colour-blind ophthalmologist for diagnosing and staging diabetic retinopathy. Eye. , 1-4 (2020).
- 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).
- 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).
- Ghadimi, M., Sapra, A. Magnetic Resonance Imaging Contraindications. StatPearls. , (2021).
- 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).
- Wang, N., et al. Orbital Cerebrospinal Fluid Space in Glaucoma: The Beijing Intracranial and Intraocular Pressure (iCOP) Study. Ophthalmology. 119 (10), 2065-2073 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gala, F. Magnetic resonance imaging of optic nerve. The Indian Journal of Radiology & Imaging. 25 (4), 421-438 (2015).
- Gao, K., et al. Optic Nerve Cross-Sectional Area Measurement with High-Resolution, Isotropic MRI in Optic Neuritis (P6.159). Neurology. 84 (14), (2015).
- Zou, H., Müller, H. J., Shi, Z. Non-spatial sounds regulate eye movements and enhance visual search. Journal of Vision. 12 (5), 2 (2012).
- 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).
- 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).
