Name: automated midline shift and intracranial pressure estimation based on brain ct images
Uploaded: 2013-04-13T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images at JoVE.com

Le matériel est basé sur le travail partiellement financé par la National Science Foundation par la concession numéro IIS0758410. Les données ont été fournies par les Carolines Healthcare System.

1. Aperçu de la méthodologie Le cadre proposé traite les images du cerveau CT de lésion cérébrale traumatique (TBI) des patients afin de calculer automatiquement quart ligne médiane dans les cas pathologiques et l&#39;utiliser ainsi que d&#39;autres informations extraites de prédire la pression intracrânienne (PIC). Figure 1 montre le schéma de principe de l&#39;ensemble du cadre. La mesure automatisée ligne médiane de décalage peut être divisé en trois étapes....

<ol>
	<li>Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Thomas, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Traumatic brain injury in the united states: emergency department visits, hospitalizations, and deaths. , (2006).</li><li>Moore, E. E., Feliciano, D. V., Mattox, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trauma. , (2003).</li><li>Chen, W., Smith, R., Ji, S. Y., Ward, K. R., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Ventricular+Systems+Segmentation+in+Brain+CT+Images+by+Combining+Low-level+Segmentation+and+High-level+Template+Matching.">Automated Ventricular Systems Segmentation in Brain CT Images by Combining Low-level Segmentation and High-level Template Matching.</a> BMC Medical Informatics and Decision Making. 9, (2009).</li><li>Chen, W., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segmentation+of+Ventricles+in+Brain+CT+Images+Using+Gaussian+Mixture+Model+Method.">Segmentation of Ventricles in Brain CT Images Using Gaussian Mixture Model Method.</a> , 15-20 (2009).</li><li>Chen, W., Ward, K. R., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actual+Midline+Estimation+from+Brain+CT+Scan+Using+Multiple+Regions+Shape+Matching.">Actual Midline Estimation from Brain CT Scan Using Multiple Regions Shape Matching.</a> , 2552-2555 (2010).</li><li>Chen, W., Cockrell, C., Ward, K. R., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracranial+Pressure+Level+Prediction+in+Traumatic+Brain+Injury+by+Extracting+Features+from+Multiple+Sources+and+Using+Machine+Learning+Methods.">Intracranial Pressure Level Prediction in Traumatic Brain Injury by Extracting Features from Multiple Sources and Using Machine Learning Methods.</a> , 510-515 (2010).</li><li>Greenspan, H., Ruf, A., Goldberger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constrained+Gaussian+mixture+model+framework+for+automatic+segmentation+of+MR+brain+images.">Constrained Gaussian mixture model framework for automatic segmentation of MR brain images.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 25 (9), 1233-1245 (2006).</li><li>Belongie, S., Malik, J., Puzicha, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+matching+and+object+recognition+using+shape+contexts.">Shape matching and object recognition using shape contexts.</a> IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 24, 509-522 (2002).</li><li>Weszaka, J. S., Dyer, C. R., Rosenfeld, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+texture+measures+for+terrain+classification.">A comparative study of texture measures for terrain classification.</a> IEEE Trans. on Syst., Man, Cyber. , (1976).</li><li>Kingsbury, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+wavelets+for+shift+invariant+analysis+and+filtering+of+signals.">Complex wavelets for shift invariant analysis and filtering of signals.</a> Applied and Computational Harmonic Analysis. 10 (3), 234-253 (2002).</li><li>Mierswa, I., Wurst, M., Klinkenberg, R., Scholz, M., Euler, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=+Yale:+Rapid+prototyping+for+complex+data+mining+tasks."> Yale: Rapid prototyping for complex data mining tasks.</a> , 935-940 (2006).</li></ol>

Dans cette étude, un cadre flexible et intuitive est proposée pour résoudre deux problèmes difficiles: l&#39;estimation du décalage de la ligne médiane en images CT et la prédiction niveau ICP repose sur des caractéristiques extraites. Les résultats de l&#39;évaluation montrent l&#39;efficacité de la méthode proposée. Pour autant que nous savons, c&#39;est la première fois d&#39;une étude systématique pour résoudre ces deux problèmes. Nous remarquons que sur la base du cadre général, il ya beaucoup d...

Chaque année, il ya environ 1,4 million de traumatismes cranio-cérébraux (TCC) liées à l&#39;urgence des cas aux États-Unis, dont, plus de 50.000 entraîner la mort 1. TCC sévère est généralement accompagnée par une augmentation de la pression intracrânienne (PIC) avec des symptômes tels que des hématomes et un gonflement des tissus cérébraux. Cela entraîne la pression de perfusion cérébrale réduite et le débit sanguin cérébral, placer dans le cerveau lésé risque supplémentaire. Sévère augmentation ICP peut être fatale, si la surveillance ICP pour les patients victimes d&#39;un TCC est cruciale. Cela nécessite généralement le placement de cathéters directement dans le cerveau pour la surveillance de la pression, une procédure risquée pour les patients qui ne peuvent être réalisées à des centres médicaux spécialisés. La procédure implique également des risques comme l&#39;infection. Toutefois, certains signes d&#39;élévation ICP peut être visible en imagerie médicale. En particulier, le décalage médiane est souvent associée à une augmentation de la PIC et peut être capté depuis le cerveau t calculéeomography (CT) des images. En tant que tel, ces images fournissent une opportunité pour la détection non invasive de l&#39;élévation du PCI qui peut être utilisé comme une étape de pré-sélection avant la trépanation crânienne. TDM est encore l&#39;étalon-or pour l&#39;évaluation initiale TBI parmi tous les autres modalités d&#39;imagerie IRM, par exemple, en raison de sa grande vitesse et le coût relativement faible 2. En outre, un examen tomodensitométrique ne nécessite pas l&#39;immobilité du patient stricte, et a l&#39;avantage de révéler des anomalies sévères telles que les fractures osseuses et des hématomes. Tandis que CT est couramment utilisé pour la détection de lésions dans le cerveau, basé sur la technologie actuelle, décalage ligne médiane n&#39;est pas automatiquement mesurée et donc les médecins doivent évaluer ce facteur important par inspection visuelle. Inexact ou contradictoire par interprétation CT est souvent associée à la nature du système visuel humain et la structure complexe du cerveau. Alors que les petites variations médianes sont insaisissables, ils sont souvent précieux pour l&#39;évaluation des lésions cérébrales, en particulaire à des stades précoces de la blessure avant l&#39;état du patient s&#39;aggrave. De l&#39;autre côté du spectre, changement de ligne médiane grande suggère fortement élevée ICP et plus sévère TBI. Toutefois, il s&#39;agit d&#39;une tâche très difficile pour l&#39;homme d&#39;inspecter visuellement les images CT et de prédire le niveau de l&#39;ICP quantitativement. Grâce aux progrès des techniques automatisées de calcul, les caractéristiques extraites des images CT, telles que le levier ligne médiane, le volume de l&#39;hématome et la texture des images CT du cerveau, peut être mesurée avec précision et automatiquement à l&#39;aide des méthodes avancées de traitement d&#39;image. Cependant, la relation entre le PCI et le décalage ligne médiane ainsi que d&#39;autres fonctionnalités telles que le degré de saignement, la texture de CT images n&#39;a pas été explorée. Dans cet article, un cadre de calcul a été proposée pour mesurer la mesure du décalage de la ligne médiane ainsi que d&#39;autres caractéristiques physiologiques / anatomiques sur les images CT du cerveau, puis de prédire le degré d&#39;ICP non-intrusive à l&#39;aide techniques d&#39;apprentissage automatique.

automated midline shift and intracranial pressure estimation based on brain ct images

Dans cet article, nous présentons un système automatisé basé principalement sur les tomodensitométrie (CT) images constituées de deux composants principaux: le changement d&#39;estimation médiane et de la pression intracrânienne (PIC) de présélection système. Pour estimer le décalage ligne médiane, une première estimation de la ligne médiane idéale est effectuée en fonction de la symétrie du crâne et des caractéristiques anatomiques dans le cerveau CT scan. Ensuite, la segmentation des ventricules du scanner est effectuée et utilisée comme guide pour l&#39;identification de la ligne médiane réelle par correspondance de forme. Ces processus imiter le processus de mesure par les médecins et ont montré des résultats prometteurs dans l&#39;évaluation. Dans le second volet, plus de fonctionnalités sont extraits liés à l&#39;ICP, telles que l&#39;information de texture, la quantité de sang à partir de la tomodensitométrie et d&#39;autres éléments enregistrés, tels que l&#39;âge, le degré de gravité pour estimer l&#39;ICP sont également intégrés. Techniques d&#39;apprentissage automatique, y compris la sélection des fonctionnalités et de la classification, comme le soutienVector Machines (SVM), sont utilisées pour construire le modèle de prédiction en utilisant RapidMiner. L&#39;évaluation de la prédiction montre l&#39;utilité potentielle du modèle. Le changement de la ligne médiane estimée idéal et les niveaux prévus ICP peut être utilisé comme un moyen rapide de présélection étape pour les médecins à prendre des décisions, de façon à recommander pour ou contre ICP surveillance invasive.

Les jeux de données de test CT ont été fournies par le système de soins de santé Carolines (CHS) sous le Conseil d&#39;examen institutionnel. Tous les sujets ont reçu un diagnostic de légère à sévère TBI lors de la première admission à l&#39;hôpital. Pour chaque patient, la valeur du PCI a été enregistrée toutes les heures à l&#39;aide des sondes du PCI à l&#39;intérieur de la région du ventricule à la fois avant et après la tomodensitométrie ont été obtenus. Pour associer la valeur du PCI avec...

Watch this Scientific Journal Video about Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images at JoVE.com

Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images

Une estimation médiane automatisé changement et de la pression intracrânienne (PIC) de présélection système basé sur la tomodensitométrie (TDM) images pour les patients présentant une lésion cérébrale traumatique (TBI) est proposé d&#39;utiliser le traitement d&#39;images et de techniques d&#39;apprentissage automatique.

Maj automatique Ligne médiane et estimation de la pression intracrânienne basée sur des images CT du cerveau

In this paper we present an automated system based mainly on the computed tomography (CT) images consisting of two main components: the midline shift ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer

Péridurale Mesure de la pression intracrânienne chez le rat en utilisant un transducteur de pression à fibre optique

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and ...

Recherche

Médecine

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel haute résolution<em&gt; In vivo</em&gt; Technique d&#39;imagerie pour étudier la réponse dynamique des structures intracrâniennes à la croissance tumorale et de thérapeutique

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Creating Anatomically Accurate and Reproducible Intracranial Xenografts of Human Brain Tumors

Création anatomique précise et reproductible intracrânienne xénogreffes de tumeurs cérébrales humaines

Orthotopic tumor models are currently the best way to study the characteristics of a tumor type, with and without intervention, in the context of a live ...

Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

Évaluation du cortex cérébral microinfarctus sur la Résolution Monsieur le Haut Images

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes ...

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

Proximal Cadaveric Fémur Préparation de l&#39;analyse des éléments finis à base de CT Fracture Force Test et quantitative

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

La détermination de métabolisme du glucose Kinetics L&#39;utilisation<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG-PET Micro / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

Procédé amélioré pour la création d’un In Vitro barrière hémato - encéphalique modèle basé sur les cellules endothéliales du cerveau porcin

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) ...

Gene Regulation and Targeted Therapy in Gastric Cancer Peritoneal Metastasis: Radiological Findings from Dual Energy CT and PET/CT

La régulation génique et thérapie ciblée dans le Cancer de l’estomac métastase péritonéale : les résultats radiologiques de double énergie CT et PET/CT

Gastric cancer remains fourth in cancer incidence worldwide with a five-year survival of only 20%-30%. Peritoneal metastasis is the most frequent type of ...

A Swin Transformer-Based Model for Thyroid Nodule Detection in Ultrasound Images

Un modèle basé sur un transformateur Swin pour la détection de nodules thyroïdiens dans des images échographiques

In recent years, the incidence of thyroid cancer has been increasing. Thyroid nodule detection is critical for both the detection and treatment of thyroid ...

Automated Processor for Clinical-Scale CAR-T Cell Manufacturing

Chimeric Antigen Receptor T Cell Manufacturing on an Automated Cell Processor

Advancements in CAR-T Cell Manufacturing and Gene Therapy Production (Video) | JoVE

Fabrication de lymphocytes T à récepteur antigénique chimérique sur un processeur cellulaire automatisé

Chimeric antigen receptor (CAR)-T cells represent a promising immunotherapeutic approach for the treatment of various malignant and non-malignant ...