Quantification de la section transversale du nerf optique sur l’IRM: un nouveau protocole utilisant le logiciel Fidji

Résumé

Nous avons fourni un protocole détaillé pour une méthode standardisée d’évaluation et de quantification du nerf optique à l’aide de l’IRM, en utilisant une séquence d’imagerie largement disponible et un logiciel en libre accès pour l’analyse d’images. Suivre ce protocole standardisé fournirait des données significatives pour la comparaison entre différents patients et différentes études.

Résumé

L’évaluation du nerf optique est un aspect important du diagnostic et du suivi du glaucome. Ce projet décrit un protocole pour une méthodologie unifiée d’évaluation et de quantification transversales du nerf optique utilisant l’IRM 3 T pour l’acquisition d’images et le logiciel Fidji d’ImageJ pour la quantification du traitement d’images. L’acquisition d’images a été réalisée à l’aide d’une IRM 3 T, avec des instructions appropriées pour le patient afin d’assurer une fixation droite pendant l’imagerie. Une séquence de suppression de graisse pondérée en T2 a été utilisée. Une coupe coronale prise à 3 mm derrière le globe et perpendiculaire à l’axe du nerf optique doit être téléchargée sur le logiciel. À l’aide de la fonction seuil, la zone de substance blanche du nerf optique est sélectionnée et quantifiée, éliminant ainsi le biais de mesure interinsin individuel. Nous avons également décrit les limites normales de la section transversale du nerf optique en fonction de l’âge, sur la base de la littérature publiée précédemment. Nous avons utilisé le protocole décrit pour évaluer le nerf optique d’un patient soupçonné de glaucome. La section transversale du nerf optique s’est avérée être dans les limites normales, une découverte confirmée par la tomographie par cohérence optique du nerf optique.

Introduction

Le glaucome est une neuropathie optique qui est considérée comme la cause la plus fréquente de cécité irréversible¹. Malgré cela, il est encore mal compris en termes de physiopathologie et de diagnostic, sans référence standard unique pour établir le diagnostic². Selon le National Institute for Health and Care Excellence (NICE), le diagnostic du glaucome primaire à angle ouvert (POAG) nécessite l’évaluation de plusieurs domaines, y compris l’évaluation du disque optique sur l’examen du fond d’eau ou l’imagerie par tomographie par cohérence optique (OCT), l’évaluation du champ visuel et la mesure de la pression intraoculaire ³. L’idée derrière le diagnostic du glaucome est d’établir la présence d’une neuropathie optique en progression, ce qui peut être fait quantitativement le⁴octobre . À cet égard, l’IRM peut également être utilisée pour l’évaluation du nerf optique et la quantification de sa zone de substance blanche⁵, mais pour que cela soit cliniquement significatif, le protocole utilisé dans la quantification de la substance blanche du nerf optique doit être normalisé. De plus, un protocole devrait également tenir compte de la variation interindépendante, un facteur qui pourrait affecter la précision dans différentes maladies⁶.

L’évaluation du nerf optique dans le glaucome est évaluée de manière optimale par imagerie ophtalmique, y compris l’OCT, où la partie la plus antérieure du nerf optique (par exemple, le disque optique) est évaluée. D’autre part, l’utilisation de l’IRM pour l’évaluation du nerf optique évalue généralement la partie rétrobulbaire du nerf optique à différentes distances du globe. Plusieurs études ont trouvé une forte corrélation entre l’évaluation du disque optique à l’aide de l’OCT et^l’IRM7,⁸. Cependant, il n’existe toujours pas de protocole unifié pour l’évaluation et la quantification du nerf optique sur l’IRM. La mise en contour de la bordure du nerf optique sur l’IRM a été utilisée pour quantifier sa section transversale⁵. Cependant, cette méthode présente une variabilité considérable entre les évaluateurs, car elle doit être effectuée par un évaluateur expérimenté et nécessite un temps considérable pour être esquissé. L’objectif du projet actuel était de fournir un protocole pour une méthodologie unifiée pour l’évaluation et la quantification transversales du nerf optique en utilisant l’IRM 3 T pour l’acquisition d’images et le logiciel Fidji d’ImageJ pour le traitement et la quantification d’images.

Protocole

L’étude suivante a été approuvée par le comité de recherche et le comité d’examen institutionnel de l’hôpital de l’Université de Jordanie. Le protocole suivant décrira la technique d’imagerie utilisée pour acquérir des images IRM, suivie du traitement d’images et de la quantification du nerf optique à l’aide du logiciel Fidji.

1. Acquisition d’images IRM

REMARQUE: L’acquisition d’images MR a été effectuée à l’aide d’une IRM de 3 Tesla (3 T) pour effectuer une séquence multiplanaire de suppression des graisses pondérée en T2(Table des matériaux).

1. Expliquez pleinement l’examen au patient. Ce qui suit comprend des instructions et des explications qui doivent être mentionnées au patient.
   1. Expliquez au patient qu’il devra changer de vêtements et porter une blouse spéciale pour l’imagerie.
   2. Demandez aux patients d’enlever tout eye-liner usé car il peut produire des artefacts (en particulier à 3 T) en raison de la conductivité électrique du pigment d’oxyde de titane.
   3. S’assurer que le patient n’a aucune contre-indication pour effectuer une imagerie IRM⁹:
      1. Demandez au patient quels matériaux métalliques, qui pourraient inclure des masques faciaux, des piercings, des membres artificiels, des implants dentaires magnétiques, des clips d’anévrisme de l’artère cérébrale.
      2. Renseignez-vous auprès du patient sur les corps étrangers intraoculaires métalliques. Pour cela, demandez au patient s’il a soudé sans équipement de protection approprié.
      3. Demandez au patient si des dispositifs implantables pourraient être incompatibles avec l’IRM, y compris les stimulateurs cardiaques et les pompes à insuline, les analgésiques ou les pompes de chimiothérapie. En plus de cela, les implants cochléaires / implants auriculaires, les systèmes de neurostimulation implantables, les systèmes de neurostimulation implantables, les cathéters avec des composants métalliques sont tous contre-indiqués.
      4. Demandez au patient s’il y a un corps étranger métallique laissé à l’intérieur de son corps. Cela comprend les balles, les plombs de fusil de chasse et les éclats d’obus métalliques
      5. Renseignez-vous auprès de la patiente sur les clips chirurgicaux ou les sutures métalliques, les prothèses articulaires ou les prothèses, le filtre de la veine cave inférieure (IVC), la prothèse oculaire, les stents ou le dispositif intra-utérin.
      6. Demandez au patient s’il s’est fait tatouer au cours des 6 dernières semaines.
      7. Demandez au patient s’il a subi une coloscopie au cours des huit dernières semaines.
      8. En raison de l’espace confiné de l’appareil d’IRM, demandez au patient s’il a une claustrophobie.
         REMARQUE: Des difficultés peuvent être trouvées avec des patients ayant un indice de masse corporelle (IMC) élevé.
   4. Expliquez au patient que l’examen devrait durer 15 minutes, où le patient doit rester immobile.
2. Après avoir complété les instructions et vous être assuré que le patient comprend parfaitement l’examen, obtenez un consentement signé.
3. Lors de l’acquisition d’images IRM, posez le patient en décubitus dorsal dans l’appareil d’IRM et fixez-le sur une cible droite pendant l’imagerie sans aucun mouvement de la tête. Pour les patients ayant une faible acuité visuelle, utilisez un stimulus sonore pour optimiser la fixation. Les méthodes de fixation plus complètes impliquent la fermeture d’un œil, l’utilisation d’une cible de fixation centralisée sous la forme d’un écran LCD qui change de couleur et l’utilisation de lubrifiants oculaires.
4. Assurez-vous que le patient est conscient qu’il y a un bouton de pression qui peut être pressé s’il a besoin de quoi que ce soit dans l’appareil d’IRM. Alors qu’une bobine de tête peut être utilisée, une bobine oculaire et une bobine orbitale peuvent être plus adaptées à l’imagerie ophtalmique.
5. Entrez les paramètres suivants pour l’acquisition d’images : Une séquence de suppression des graisses pondérée en T2 (TR = 3000 millisecondes; TE = 90 millisecondes; TE = 100; champ de vision = 16 cm×16 cm; matrice = 296*384; épaisseur de la tranche = 3 mm; écart de tranche = 0,3 mm). L’image finale analysée était une image coronale oblique à 3 mm derrière le globe. Il est important de noter que si la séquence de suppression de graisse pondérée en T2 est généralement utilisée pour l’imagerie du nerf optique, d’autres séquences peuvent être utilisées, y compris l’imagerie par écho de spin rapide T2.
6. Prenez une coupe coronale du nerf optique orthogonal (c’est-à-dire perpendiculaire) au nerf de 3 mm postérieur au globe. Utilisez des images éclaireuses dans les plans sagittal transversal et oblique pour assurer une direction optimale du nerf optique et un positionnement optimal de la jonction nerf-globe optique.
7. Évaluer la qualité de la fixation du regard par distribution du LCR autour du nerf optique, où il devrait être uniformément réparti autour du nerf optique avec une épaisseur presque égale de tous les côtés.
8. Répétez le processus pour imager le nerf optique de l’autre côté.

2. Analyse d’images

1. Téléchargez le package de traitement d’image Fidji à partir de (https://imagej.net/Fiji).
2. Téléchargez l’image coronale du nerf optique dans le logiciel ImageJ Fiji pour analyse en cliquant sur Fichier dans la barre de menus, suivi du bouton Ouvrir. Choisissez l’image coronale à traiter. Transférez les images vers un logiciel Fidji sans perdre la qualité de l’image pendant le transfert, car la perte de qualité de l’image entraînera des résultats d’analyse d’image peu fiables.
3. Standardisez l’échelle en spécifiant le nombre de pixels par unité de longueur en traçant une ligne droite sur l’échelle de la carte. Choisissez ensuite Définir l’échelle dans la barre de menus Analyser. Spécifiez la longueur de la ligne telle qu’elle apparaît sur l’échelle de la carte avec l’unité de longueur appropriée (c.-à-d. principalement en mm).
4. Convertissez l’image en niveaux de gris à l’aide du menu Image, puis choisissez Type et 8 bits.
5. Quantifier la plage d’intensité des pixels de la substance blanche.
   1. Utilisation de l’outil de sélection Lasso (Plugin | | de segmentation Lasso ),sélectionnez une zone de substance blanche suffisante, en veillant à ne pas inclure de zone de matière grise lors de la sélection. Nous avons constaté qu’une zone totale de substance blanche sélectionnée d’environ 1000 pixels est suffisante. Utilisez l’outil Analyser et mesurer pour quantifier la zone sélectionnée.
6. Affichez l’outil Histogramme du menu Analyser, qui affiche la distribution de l’intensité des pixels dans la zone de substance blanche sélectionnée. Cliquez sur la case Live pour vous assurer que l’histogramme évalue la zone sélectionnée. Le graphique sur l’histogramme doit montrer une distribution normale de l’intensité.
7. Calculez la plage d’intensité de la substance blanche comme suit :
   Limite inférieure = intensité moyenne - (3* écart type)
   Limite supérieure = intensité moyenne + (3* écart type)
8. Ouvrez l’outil Seuil dans le menu Image, suivi de la fonction Ajuster. Spécifiez la plage calculée à partir de l’étape précédente. Cochez uniquement la fonction d’arrière-plan sombre et spécifiez l’annotation noir et blanc N&B dans la liste déroulante, puis cliquez sur Appliquer. Le masque de la substance blanche présente dans le disque optique apparaîtra.
9. Utilisation de l’outil de sélection Lasso (Plugin | | de segmentation Lasso ),sélectionnez la zone noire représentant le disque optique.
10. Utilisez la fonction Mesure de la barre de menus Analyser, qui calculera la zone marquée par la fonction de seuil en mm.

Résultats

Le rapport ventouse/disque d’un patient de 30 ans se présentant à un examen ophtalmologique était de 0,8(Figure 1A),ce qui est suspect et pourrait suggérer un glaucome. En effectuant une tomographie par cohérence optique pour l’épaisseur de la couche de fibres nerveuses, nous avons constaté que l’épaisseur du nerf se situe dans les limites normales d’âge(Figure 1B). Le patient devait passer une IRM en orbite, où une coupure coronale pour l’é...

Discussion

Nous avons décrit un protocole pour évaluer et quantifier la substance blanche du nerf optique qui pourrait être utilisé pour l’évaluation des patients atteints de glaucome. Le protocole utilise des séquences d’imagerie largement disponibles pour l’acquisition d’images, et il utilise le logiciel open source Fiji pour l’analyse d’images. Nous avons normalisé les paramètres d’image qui s’aéduvaient auparavant comme principaux et hautement reproductibles dans l’acquisition d’images du nerf optiq...

matériels

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