Fibertracking

Wstęp

Zasada działania Fibertracking

Oprogramowanie Fibertracking jest oparte na obrazowaniu tensora dyfuzji (DTI), będącego pomiarem anizotropii dyfuzji w mózgu za pomocą obrazów zależnych od dyfuzji, które zostały zeskanowane z zastosowaniem gradientów pola magnetycznego zastosowanych w kilku kierunkach. Oprogramowanie Fibertracking wykorzystuje skany do obliczenia kierunku dyfuzji cząsteczek wody wzdłuż potencjalnych włókien istoty białej dla całej objętości danych.



Algorytm podejmuje próbę identyfikacji szlaków istoty białej, podążając za głównym kierunkiem dyfuzji pomiędzy jednym a drugim etapem, o ile wartość FA odzwierciedlająca ilość anizotropii przekracza pewną wartość graniczną.

Fibertracking umożliwia wykrywanie struktur włóknistych w zdefiniowanym obszarze zainteresowania na podstawie obrazów MR zależnych od dyfuzji. Wykrywanie kierunku lokalnej dyfuzji umożliwia rekonstrukcję włókna jako linii poprzez połączenie wielu punktów. W tym regionie algorytm wykrywa wszystkie spełniające wybrane kryteria wykrywania włókna przechodzące przez ten obszar zainteresowania.

Dostępny jest zestaw domyślnych i niestandardowych szablonów wykrywania, a włókna można także wykrywać interaktywnie w ramach zdefiniowanych parametrów.

Rozpoczynanie pracy

Aby użyć oprogramowania Fibertracking, potrzebne są specjalne dane MR. Dane te obejmują obrazy zależne od dyfuzji, które są pozyskiwane za pomocą szybkich sekwencji EPI. Musi istnieć co najmniej 7 skanów, w tym:

  • Jeden skan początkowy bez zależności od dyfuzji (B0) lub z jednorodnym polem magnetycznym.
  • Co najmniej sześć skanów z gradientami pola magnetycznego (zależnych od dyfuzji) zastosowanymi z różnych kierunków.

Dzięki tym skanom można obliczyć tensor dyfuzji, który dostarcza informacji na temat lokalnej dyfuzji w każdym wokselu obrazu. Są to tzw. dane DTI.

Aby użyć Fibertracking, należy wczytać badanie DTI do aktualnego planu leczenia.

Dane DTI

Fibertracking wykorzystuje uruchomioną w tle usługę do automatycznego wykrywania i wstępnego przetworzenia prawidłowych danych DTI. Oprogramowanie konwertuje dane w badanie DTI zawierające:

  • Wstępnie zarejestrowane zestawy obrazów: B0, ADC i mapy FA.
  • Tensor dyfuzji, który jest wymagany do użycia Fibertracking.

Badanie DTI można wybrać w Patient Selection (patrz Instrukcja obsługi oprogramowania Content Manager lub Patient Selection).

Oznaczenie kolorystyczne DTI

Fibertracking opiera się na pomiarze anizotropii dyfuzji w mózgu, wykorzystując obrazy zależne od dyfuzji pozyskane w kilku kierunkach. Dane DTI dostarczają kierunku lokalnej dyfuzji, który może zostać zwizualizowany na oznaczonych kolorystycznie mapach 3D. Te kolorowe mapy dostarczają informacji na temat kierunku dyfuzji wody wzdłuż potencjalnych włókien na przekrojach.

Wielokolorowe włókna mają kolory zgodnie z następującą konwencją neurologiczną:

Kolor włókna

Kierunek dyfuzji

Czerwony

Lewo-prawo

Zielony

Przód-tył

Niebieski

Głowa-stopy

Wstępne przygotowanie DTI

Obliczenie pola tensora dyfuzji na podstawie obrazów DTI i obliczenia map ADC i FA opierają się na metodach i algorytmach, które zostały już zrecenzowane i opublikowane:

  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.

Algorytm w Fibertracking

Oprogramowanie Fibertracking jest oparte na algorytmie FACT (ang. fiber assignment by continuous tracking – przypisywanie włókien na podstawie ciągłego wykrywania), omówionym po raz pierwszy w publikacji Mori i wsp. z 2002 roku (Mori S, van Zijl PC. Fiber tracking: principles and strategies – A technical review. NMR Biomed 2002;15(7-8):468-480).

Aby osiągnąć płynne wyniki pomimo niskiej rozdzielczości tradycyjnych skanów DTI, tensory są interpolowane z sąsiednich wokseli z uwzględnieniem kierunku wejściowego z poprzedniego etapu. Próba przejścia przez obszary niejednoznaczne kierunkowo została po raz pierwszy opisana przez Weinsteina i wsp. w 1999 r. i jest nazywana TEND (odchylenie tensora). 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.

Ostrzeżenie
Ostrzeżenie
Nr art.: 60919-74PL

Data wydania: 2020-02-26