Fibertracking

Introduzione

Informazioni di base su Fibertracking

Fibertracking è basato sull’imaging del tensore di diffusione (Diffusion Tensor Imaging, DTI) che consiste nella misurazione dell’anisotropia di diffusione nel cervello tramite immagini pesate in diffusione che sono state acquisite tramite scansione con gradienti di campo magnetico applicati in varie direzioni. Il software Fibertracking utilizza le scansioni per calcolare la direzione di diffusione delle molecole dell’acqua lungo le potenziali fibre di materia bianca per l’intero volume di dati.



L’algoritmo tenta di identificare i tratti di materia bianca seguendo la direzione di diffusione principale da un passaggio al successivo purché il valore FA che riflette la quantità di anisotropia si trovi al di sopra di una determinata soglia.

Fibertracking consente di rilevare le strutture delle fibre in una specifica regione di interesse, in base alle immagini RMN pesate in diffusione. Il rilevamento della direzione di diffusione locale consente di ricostruire una fibra collegando una serie di punti per ottenere una linea. L’algoritmo rileva tutte le fibre che passano attraverso questa regione di interesse e che soddisfano i parametri di rilevamento selezionati.

Viene fornito un set di modelli di rilevamento predefiniti e personalizzati ed è possibile rilevare le fibre anche in maniera interattiva all’interno di determinati parametri.

Operazioni preliminari

Per eseguire Fibertracking, sono necessari specifici dati RMN. Questi dati consistono in immagini pesate in diffusione, che vengono acquisite con sequenze EPI veloci. Le scansioni acquisite devono essere almeno 7 e devono includere:

  • una scansione basale senza pesatura in diffusione (B0) o con campo magnetico omogeneo;
  • almeno sei scansioni (pesate in diffusione) con gradienti di campo magnetico applicati da varie direzioni.

Con queste scansioni è possibile calcolare un tensore di diffusione che fornisce informazioni sulla diffusione locale in ciascun voxel dell’immagine. Tali informazioni rappresentano i dati DTI.

Per iniziare a utilizzare Fibertracking caricare uno studio DTI nel piano di trattamento in uso.

Dati DTI

Fibertracking utilizza un servizio in esecuzione in background per rilevare e pre-elaborare automaticamente i dati DTI validi. Il software converte i dati in uno studio DTI contenente:

  • i set di immagini preregistrati (mappe B0, ADC e FA) e
  • il tensore di diffusione necessario per Fibertracking.

Lo studio DTI può essere selezionato da Patient Selection (fare riferimento al Manuale d’uso del software Content Manager o Patient Selection).

Codifica cromatica dei dati DTI

Fibertracking è basato sulla misurazione dell’anisotropia di diffusione nel cervello mediante immagini pesate in diffusione acquisite in varie direzioni. I dati DTI forniscono la direzione di diffusione locale che può essere visualizzata nelle mappe 3D a colori. Queste mappe a colori forniscono informazioni sulla direzione di diffusione dell’acqua lungo le potenziali fibre all’interno delle slice.

Le fibre multicolore vengono colorate in base alla seguente convenzione neurologica:

Colore delle fibre

Direzione di diffusione

Rosso

Sinistra-destra

Verde

Anteriore-posteriore

Blu

Testa-piedi

Pre-elaborazione DTI

Il calcolo di un campo del tensore di diffusione dalle immagini DTI e il calcolo delle mappe ADC ed FA si basano su metodi e algoritmi già sottoposti a revisione paritaria e già pubblicati:

  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.

Algoritmo Fibertracking

Fibertracking è basato sull’algoritmo FACT (fiber assignment by continuous tracing, assegnazione delle fibre tramite rilevamento continuo), il quale è stato inizialmente pubblicato da Mori, et al. nel 2002 (Mori S, van Zijl PC. Fiber tracking: principles and strategies – A technical review. NMR Biomed 2002;15(7-8):468-480).

Per raggiungere risultati uniformi nonostante la bassa risoluzione delle scansioni DTI convenzionali, i tensori vengono interpolati dai voxel circostanti considerando la direzione in ingresso dal passaggio precedente. Questo tentativo di attraversamento delle aree con ambiguità direzionale fu inizialmente descritto da Weinstein et all nel 1999 ed è conosciuto con il termine TEND (tensor deflection, deflessione del tensore). 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.

Avvertenza
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Art. n. 60919-74IT

Data di emissione: 2020-02-26