Fibertracking

Obsah

Введение

Исходные данные для приложения Fibertracking

Приложение Fibertracking основано на технологии диффузионно-тензорной визуализации (ДТВ). Эта технология выполняет измерение диффузионной анизотропии в мозге с помощью диффузионно-взвешенных изображений, которые были отсканированы с градиентами магнитного поля, применяемыми в нескольких направлениях. Программное обеспечение Fibertracking использует снимки для расчета направления диффузии молекул воды вдоль предполагаемого хода волокон белого вещества для всего объема данных.



Алгоритм пытается определить тракты белого вещества, следуя основному направлению диффузии от одного этапа к другому при условии, что значение ФА, отражающее количество анизотропии, превышает определенный предел.

Приложение Fibertracking позволяет отслеживать структуры нервных волокон в заданной области интереса на основе диффузионно-взвешенных МРТ-изображений. Отслеживание направления локальной диффузии позволяет реконструировать волокно в виде линии, соединяющей ряд точек. В пределах этой области интереса алгоритм отслеживает все волокна, проходящие через нее и соответствующие выбранным параметрам отслеживания.

Предоставляется набор шаблонов отслеживания по умолчанию и настраиваемых шаблонов. Волокна также могут интерактивно отслеживаться в пределах заданных параметров.

Начало работы

Для использования приложения Fibertracking необходимы специальные данные МРТ. Эти данные состоят из диффузионно-взвешенных изображений, полученных с помощью быстрых последовательностей эхо-планарной визуализации (EPI). Должно быть минимум 7 снимков, которые включают в себя:

  • одно опорное изображение без диффузионного взвешивания (B0) или с однородным магнитным полем;
  • минимум шесть изображений с градиентами магнитного поля (с диффузионным взвешиванием), применяемыми с разных направлений.

С помощью этих снимков можно рассчитать тензорную диффузию, которая предоставляет информацию о локальной диффузии в каждом вокселе изображения. Это называется данными ДТВ.

Чтобы начать работу в приложении Fibertracking, загрузите ДТВ-исследования в текущий план лечения.

Данные ДТВ

Приложение Fibertracking использует работающую в фоновом режиме службу для обнаружения и предварительной обработки применимых данных ДТВ в автоматическом режиме. Программное обеспечение преобразует данные в ДТВ-исследование, содержащее:

  • предварительно зарегистрированные наборы изображений — B0, ADC и карты ФА;
  • тензорную диффузию, требуемую для приложения Fibertracking.

ДТВ-исследование можно выбрать в программе Patient Selection (см. руководство пользователя программного обеспечения Content Manager или Patient Selection).

Цветовое кодирование ДТВ

Работа приложения Fibertracking основана на измерении диффузионной анизотропии головного мозга с использованием диффузионно-взвешенных изображений, выполненных в нескольких направлениях. Данные ДТВ показывают направление локальной диффузии, которую можно визуализировать в виде трехмерных кодированных цветом карт. Эти цветные карты дают информацию о направлении водной диффузии вдоль потенциальных волокон в пределах срезов.

Волокна окрашиваются в разные цвета согласно указанным ниже неврологическим правилам.

Цвет волокна

Направление диффузии

Красный

Слева направо

Зеленый

Передне-заднее

Синий

Голова — ноги

Предварительная обработка данных ДТВ

В основе расчета тензорного поля диффузии на основе ДТВ-изображений, а также расчета коэффициента ADC и карт ФА лежат методы и алгоритмы, которые уже прошли экспертную оценку и опубликованы в указанных ниже работах.

  1. Le Bihan D, Mangin JF, Poupon C, Clark CA, Pappata S, Molko N, Chabriat H. Diffusion tensor imaging: concepts and applications. J Magn Reson Imaging 2001;13(4):534-546.

  2. Masutani Y, Aoki S, Abe O, Hayashi N, Otomo K. MR diffusion tensor imaging: recent advance and new techniques for diffusion tensor visualization. Eur J Radiol 2003;46(1):53-66.

  3. Peled S, Friman O, Jolesz F, Westin C. Geometrically constrained two-tensor model for crossing tracts in DWI: J Magn Reson Imaging 2006;24(9):1263-1270.

Алгоритм Fibertracking

Работа приложения Fibertracking основана на алгоритме FACT (определение волокон путем непрерывного слежения), описание которого было впервые опубликовано Mori, et al. в 2002 г. (Mori S, van Zijl PC. Fiber tracking: principles and strategies – A technical review. NMR Biomed 2002;15(7-8):468-480).

Для достижения равномерных результатов, несмотря на низкое разрешение обычных ДТВ-снимков, тензоры интерполируются от окружающих вокселей с учетом входного направления предыдущего этапа. Эта попытка прохождения областей с неопределенностью направления была впервые описана Вайнштейном и соавторами в 1999 году и называется TEND (тензорное отклонение). Weinstein D, Kindlmann G, Lundberg E.: Tensorlines. Advection-diffusion based propagation through diffusion tensor fields. Center for Scientific Computing and Imaging, Department of Computer Science, University of Utah. Proceedings of the conference on visualization ’99.

Предупреждение
Предупреждение
Арт. № 60919-74RU

Datum vydání: 2020-02-26