Fibertracking

Einleitung

Basis für Fibertracking

Fibertracking basiert auf der Diffusions-Tensor-Bildgebung (Diffusion Tensor Imaging, DTI), d. h. der Messung der Diffusionsanisotropie im Gehirn mithilfe von diffusionsgewichteten Bildern, die mit unterschiedlich ausgerichteten Magnetfeld-Gradienten aufgenommen wurden. Die Fibertracking-Software verwendet die Scans zur Berechnung der Diffusionsrichtung von Wassermolekülen entlang potentieller Faserbahnen der weißen Substanz für das gesamte Datenvolumen.



Mithilfe des Algorithmus wird versucht, Faserbahnen der weißen Substanz des Gehirns zu ermitteln. Dabei folgt die Software schrittweise der Hauptdiffusionsrichtung, solange der FA-Wert (der für die Größe der Richtungsabhängigkeit [Anisotropie] steht) über einem bestimmten Schwellenwert liegt.

Mit Fibertracking können Sie auf der Basis von diffusionsgewichteten MRT-Bildern Faserbündel in einer festgelegten ROI (Region Of Interest, Bereich von Interesse) berechnen und darstellen. Durch die Richtungsverfolgung der lokalen Diffusion kann eine Faser als Linie rekonstruiert werden, indem mehrere Punkte miteinander verbunden werden. Innerhalb dieser Region verfolgt der Algorithmus alle Fasern, die den relevanten Bereich durchqueren und die ausgewählten Tracking-Parameter erfüllen.

Es sind vorgegebene und benutzerdefinierte Tracking-Vorlagen verfügbar. Faserbündel können auch interaktiv innerhalb definierter Parameter bestimmt werden.

Erste Schritte

Zur Verwendung von Fibertracking sind spezielle MRT-Daten erforderlich. Dazu gehören diffusionsgewichtete Bilder, die mit schnellen EPI-Sequenzen aufgenommen werden. Es sind mindestens sieben Scans erforderlich, die Folgendes enthalten müssen:

  • Einen Basisscan ohne Diffusionsgewichtung (B0) bzw. mit einem homogenen Magnetfeld.
  • Mindestens sechs Scans mit Magnetfeld-Gradienten (diffusionsgewichtet), die aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen wurden.

Mit diesen Scans kann ein Diffusionstensor berechnet werden, der Informationen über die lokale Diffusion in jedem Bildvoxel liefert. Diese werden als DTI-Daten bezeichnet.

Laden Sie eine DTI-Studie in den aktuellen Behandlungsplan, um Fibertracking zu verwenden.

DTI-Daten

Fibertracking verwendet einen Hintergrunddienst zur automatischen Erkennung und Vorverarbeitung gültiger DTI-Daten. Die Software konvertiert die Daten in eine DTI-Studie mit folgendem Inhalt:

  • Den vorregistrierten Bilddatensätzen: B0, ADC und FA
  • Dem für Fibertracking erforderlichen Diffusionstensor

Die DTI-Studie kann aus der Data Selection ausgewählt werden (siehe Software-Benutzerhandbuch Content Manager oder Patient Selection ).

DTI-Farbkodierung

Fibertracking basiert auf der Messung der Diffusionsanisotropie im Gehirn mithilfe von diffusionsgewichteten Bildern, die in mehreren Richtungen aufgenommen wurden. Mit DTI-Daten wird die lokale Diffusionsrichtung ermittelt, die in farbkodierten 3D-Datensätzen visualisiert werden kann. Diese Farbdarstellung liefert Informationen zur Richtung der Wasserdiffusion entlang potentieller Faserbahnen innerhalb der einzelnen Schichtaufnahmen.

Bei mehrfarbigen Fasern gilt folgende neurologische Farbkonvention:

Faserfarbe

Diffusionsrichtung

Rot

Links-rechts

Grün

Anterior-posterior

Blau

Kopf-Fuß

DTI-Vorverarbeitung

Die Berechnung eines Diffusionstensorfeldes aus den DTI-Bildern und die Berechnung der ADC- und FA-Datensätze basieren auf wissenschaftlich belegten und bereits veröffentlichten Methoden und Algorithmen:

  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.

Fibertracking-Algorithmus

Fibertracking basiert auf dem Algorithmus FACT (Fiber Assignment by Continuous Tracking), zuerst veröffentlicht von Mori, et al. im Jahr 2002 (Mori S, van Zijl PC. Fiber tracking: principles and strategies – A technical review. NMR Biomed 2002;15(7-8):468-480).

Um trotz niedriger Auflösung konventioneller DTI-Scans fehlerfreie Ergebnisse zu erhalten, werden Tensoren aus den umliegenden Voxeln interpoliert, unter Berücksichtigung der eingehenden Richtung aus dem vorherigen Schritt. Der Versuch, Bereiche mit direktionaler Ambiguität zu durchlaufen, wurde zuerst von Weinstein et all im Jahr 1999 beschrieben und wird als TEND (Tensor Deflection; Tensor-Ablenkung) bezeichnet. 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.

Warnung
Warnung
Art.-Nr.: 60919-74DE

Ausstellungsdatum: 2020-02-26