Cuantificación del área de la sección transversal del nervio óptico en la resonancia magnética: un protocolo novedoso utilizando el software de Fiji

Resumen

Proporcionamos un protocolo detallado para un método estandarizado de evaluación y cuantificación del nervio óptico mediante resonancia magnética, utilizando una secuencia de imágenes ampliamente disponible y software de acceso abierto para el análisis de imágenes. Seguir este protocolo estandarizado proporcionaría datos significativos para la comparación entre diferentes pacientes y diferentes estudios.

Resumen

La evaluación del nervio óptico es un aspecto importante del diagnóstico y seguimiento del glaucoma. Este proyecto describe un protocolo para una metodología unificada de evaluación y cuantificación transversal del nervio óptico utilizando 3 T MRI para la adquisición de imágenes y el software Fiji de ImageJ para la cuantificación del procesamiento de imágenes. La adquisición de imágenes se realizó mediante resonancia magnética de 3 T, con las instrucciones adecuadas para que el paciente asegurara la fijación recta durante la imagen. Se utilizó una secuencia suprimida de grasa ponderada en T2. Un corte coronal tomado 3 mm detrás del globo y perpendicular al eje del nervio óptico debe cargarse en el software. Utilizando la función umbral, se selecciona y cuantifica el área de materia blanca del nervio óptico, eliminando así el sesgo de medición inter-individual. También describimos los límites normales para el área transversal del nervio óptico según la edad, basándonos en la literatura publicada anteriormente. Se utilizó el protocolo descrito para evaluar el nervio óptico de un paciente con sospecha de glaucoma. Se encontró que el área de la sección transversal del nervio óptico estaba dentro de los límites normales, un hallazgo confirmado aún más a través de la tomografía de coherencia óptica del nervio óptico.

Introducción

El glaucoma es una neuropatía óptica que se considera la causa más común de ceguera irreversible¹. A pesar de ello, todavía es poco conocido en cuanto a su fisiopatología y diagnóstico, sin una única referencia estándar para establecer el diagnóstico². Según el National Institute for Health and Care Excellence (NICE), el diagnóstico de glaucoma primario de ángulo abierto (POAG) requiere la evaluación de múltiples dominios, incluida la evaluación del disco óptico en el examen del fondo de vista o la tomografía de coherencia óptica (OCT), la evaluación del campo visual y la medición de la presión intraocular ³. La idea detrás del diagnóstico de glaucoma es establecer la presencia de neuropatía óptica progresante, que se puede hacer cuantitativamente en OCT^4. En este sentido, la resonancia magnética también se puede utilizar para la evaluación del nervio óptico y la cuantificación de su área de materia blanca^5,pero para que esto sea clínicamente significativo, el protocolo utilizado en la cuantificación de la materia blanca del nervio óptico debe estandarizarse. Además, un protocolo también debe acomodar la variación inter-individual, un factor que podría afectar la precisión en diferentes enfermedades⁶.

La evaluación del nervio óptico en el glaucoma se evalúa de manera óptima a través de imágenes oftálmicas, incluida la OCT, donde se evalúa la parte más anterior del nervio óptico (por ejemplo, el disco óptico). Por otro lado, el uso de la resonancia magnética para la evaluación del nervio óptico generalmente evalúa la parte retrobulbar del nervio óptico a varias distancias del globo. Varios estudios encontraron una fuerte correlación entre la evaluación del disco óptico mediante OCT y la RM^7,8. Sin embargo, todavía no existe un protocolo unificado para la evaluación y cuantificación del nervio óptico en la resonancia magnética. El delineamiento del borde del nervio óptico en la resonancia magnética se ha utilizado para cuantificar su área de sección transversal⁵. Sin embargo, este método tiene una considerable variabilidad entre evaluadores, ya que debe ser realizado por un evaluador experimentado y requiere un tiempo considerable para delinear. El objetivo del proyecto actual era proporcionar un protocolo para una metodología unificada para la evaluación y cuantificación de la sección transversal del nervio óptico utilizando 3 T MRI para la adquisición de imágenes y el software Fiji de ImageJ para el procesamiento y cuantificación de imágenes.

Protocolo

El siguiente estudio fue aprobado por el comité de investigación y la junta de revisión institucional del Hospital de la Universidad de Jordania. El siguiente protocolo describirá la técnica de imagen utilizada para adquirir imágenes de resonancia magnética, seguida del procesamiento de imágenes y la cuantificación del nervio óptico utilizando el software de Fiji.

1. Adquisición de imágenes por resonancia magnética

NOTA: La adquisición de imágenes por RMN se realizó utilizando una resonancia magnética de 3 Tesla (3 T) para realizar una secuencia de supresión de grasa ponderada en T2 multiplanar(Tabla de materiales).

1. Explique completamente el examen al paciente. Los siguientes incluyen instrucciones y explicaciones que deben mencionarse al paciente.
   1. Explique al paciente que tendrá que cambiarse de ropa y usar una bata especial para la obtención de imágenes.
   2. Haga que los pacientes se quiten cualquier delineador de ojos desgastado, ya que puede producir artefactos (especialmente a 3 T) debido a la conductividad eléctrica del pigmento de óxido de titanio.
   3. Asegúrese de que el paciente no tenga ninguna contraindicación para realizar imágenes por resonancia magnética⁹:
      1. Pregúntele al paciente sobre cualquier material metálico, que podría incluir máscaras faciales, piercings, extremidades artificiales, implantes dentales magnéticos, clips de aneurisma de la arteria cerebral.
      2. Pregúntele al paciente acerca de los cuerpos extraños intraoculares metálicos. Para esto, pregúntele al paciente si ha soldado sin el equipo de protección adecuado.
      3. Pregúntele al paciente sobre cualquier dispositivo implantable que pueda ser incompatible con la resonancia magnética, incluidos los marcapasos y las bombas de insulina, los analgésicos o las bombas de quimioterapia. Además de esto, los implantes cocleares / implante de oído, los sistemas de neuroestimulación implantables, los sistemas de neuroestimulación implantables, los catéteres con componentes metálicos, están contraindicados.
      4. Pregúntele al paciente sobre el cuerpo extraño metálico que queda dentro de su cuerpo. Esto incluye balas, perdigones de escopeta y metralla de metal.
      5. Pregúntele al paciente sobre cualquier clip quirúrgico o suturas de alambre, reemplazo articular o prótesis, filtro de vena cava inferior (IVC), prótesis ocular, stents o dispositivo intrauterino.
      6. Pregúntele al paciente si se ha hecho un tatuaje en las últimas 6 semanas.
      7. Pregúntele al paciente si se ha sometido a un procedimiento de colonoscopia en las últimas ocho semanas.
      8. Debido al espacio confinado de la máquina de resonancia magnética, pregúntele al paciente si tiene claustrofobia.
         NOTA: Se puede encontrar dificultad con pacientes con alto índice de masa corporal (IMC).
   4. Explique al paciente que se espera que el examen tome 15 minutos, donde el paciente debe permanecer quieto.
2. Después de completar las instrucciones y asegurarse de que el paciente comprenda completamente el examen, obtenga un consentimiento firmado.
3. Durante la adquisición de imágenes de resonancia magnética, coloca al paciente en depino en la máquina de resonancia magnética y fija en un objetivo recto durante la obtención de imágenes sin ningún movimiento de la cabeza. Para los pacientes con mala agudeza visual, utilice un estímulo sonoro para optimizar la fijación. Los métodos más completos para la fijación implican cerrar un ojo, el uso de un objetivo de fijación centralmente en forma de una pantalla LCD que cambia de color y el uso de lubricantes oculares.
4. Asegúrese de que el paciente sea consciente de que hay un botón de compresión que se puede presionar si necesita algo mientras está en la máquina de resonancia magnética. Si bien se puede usar una bobina de cabeza, una bobina ocular y una bobina orbitaria pueden ser más adecuadas para imágenes oftálmicas.
5. Introduzca los siguientes parámetros para la adquisición de imágenes: Una secuencia de supresión de grasa ponderada en T2 (TR = 3000 milisegundos; TE = 90 milisegundos; TE = 100; campo de visión = 16 cm×16 cm; matriz = 296*384; espesor de la rebanada = 3 mm; espacio en rodajas = 0,3 mm). La imagen final analizada fue una imagen coronal oblicua a 3 mm detrás del globo. Es importante tener en cuenta que, si bien la secuencia de supresión de grasa ponderada en T2 se usa generalmente para imágenes del nervio óptico, se pueden usar otras secuencias, incluida la imagen de eco de espín rápido T2.
6. Tome un corte coronal del nervio óptico ortogonal (es decir, perpendicular) al nervio 3 mm posterior al globo. Utilice imágenes de exploración en los planos sagital transversal y oblicuo para garantizar la dirección óptima del nervio óptico y el posicionamiento de la unión nervio-globo óptico.
7. Evaluar la calidad de la fijación de la mirada por la distribución del CSF alrededor del nervio óptico, donde debe distribuirse uniformemente alrededor del nervio óptico con un grosor casi igual en todos los lados.
8. Repita el proceso para obtener imágenes del nervio óptico para el otro lado.

2. Análisis de imágenes

1. Descargue el paquete de procesamiento de imágenes de Fiji desde (https://imagej.net/Fiji).
2. Cargue la imagen coronal del nervio óptico en el software ImageJ Fiji para su análisis haciendo clic en Archivo en la barra de menú, seguido del botón Abrir. Elija la imagen coronal que se procesará. Transfiera las imágenes al software de Fiji sin perder la calidad de la imagen durante la transferencia, ya que la pérdida de calidad de la imagen dará lugar a resultados de análisis de imágenes poco fiables.
3. Estandarice la escala especificando el número de píxeles por unidad de longitud dibujando una línea recta en la escala del mapa. A continuación, elija Establecer escala en la barra de menús Analizar. Especifique la longitud de la línea tal como aparece en la escala del mapa con la unidad adecuada de longitud (es decir, principalmente mm).
4. Convierta la imagen en una escala de grises mediante el menú de imagen y, a continuación, elija Tipo y 8 bits.
5. Cuantificar el rango de intensidad de los píxeles de materia blanca.
   1. Uso de la herramienta de selección lasso (Plugin | Segmentación | Herramienta Lazo ),seleccione un área suficiente de materia blanca, asegurándose de no incluir el área de materia gris durante la selección. Descubrimos que un área total de materia blanca seleccionada de alrededor de 1000 píxeles es suficiente. Utilice la herramienta Analizar y medir para cuantificar el área seleccionada.
6. Muestre la herramienta Histograma del menú Analizar, que muestra la distribución de la intensidad de los píxeles en el área de materia blanca seleccionada. Haga clic en el cuadro En vivo para asegurarse de que el histograma evalúa el área seleccionada. El gráfico en el histograma debe mostrar una distribución normal de la intensidad.
7. Calcule el rango de intensidad de la materia blanca de la siguiente manera:
   Límite inferior = intensidad media - (3* desviación estándar)
   Límite superior = intensidad media + (3* desviación estándar)
8. Abra la herramienta Umbral en el menú Imagen, seguido de la función Ajustar. Especifique el rango calculado a partir del paso anterior. Marque solo la función de fondo oscuro y especifique la anotación en blanco y negro B&W de la lista desplegable y, a continuación, haga clic en Aplicar. Aparecerá la máscara para la materia blanca presente dentro del disco óptico.
9. Uso de la herramienta de selección lasso (Plugin | Segmentación | Herramienta Lazo ),seleccione el área negra que representa el disco óptico.
10. Utilice la función Medir de la barra de menús Analizar, que calculará el área marcada por la función umbral en mm.

Resultados

La relación copa-disco para un paciente masculino de 30 años que se presentó para un examen oftalmológico de chequeo fue de 0,8(Figura 1A),lo cual es sospechoso y podría sugerir glaucoma. Al realizar una tomografía de coherencia óptica para el grosor de la capa de fibra nerviosa, encontramos que el grosor del nervio estaba dentro de los límites normales para la edad (Figura 1B). El paciente fue programado para una resonancia magnética de órbita, donde ...

Discusión

Se describió un protocolo para evaluar y cuantificar la materia blanca del nervio óptico que podría utilizarse para la evaluación de pacientes con glaucoma. El protocolo utiliza secuencias de imágenes ampliamente disponibles para la adquisición de imágenes, y utiliza el software de código abierto Fiji para el análisis de imágenes. Estandarizamos los parámetros de imagen que anteriormente se encontró que eran más precisos y altamente reproducibles en la adquisición de imágenes del nervio óptico, incluyendo...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Magnetic resonance imaging (MRI) machine	Siemens Magnetom Verio	N/A	3T MRI scanner