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

החומר מבוסס על העבודה הנתמכת בהחלק על ידי הקרן הלאומית למדע תחת גרנט מס IIS0758410. הנתונים סופקו על ידי מערכת בריאות קרוליינה.

1. סקירת מתודולוגיה המסגרת המוצעת מעבדת את תמונות CT המוח של פגיעה מוחית טראומטית (TBI) חולים כדי לחשב באופן אוטומטי שינוי קו אמצע במקרים פתולוגיים ולהשתמש בו, כמו גם מידע שחולץ אחר לנבא לחץ תוך גולגולתי (ICP). איור 1 מציג את התר?...

<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>

במחקר זה, מסגרת אינטואיטיבית וגמישה מוצעת להתייחס לשתי בעיות מאתגרות: ההערכה של השינוי בקו אמצע CT תמונות וחיזוי רמת ICP מבוסס על תכונות שחולצו. את תוצאות ההערכה להראות את האפקטיביות של השיטה המוצעת. עד כמה שאנחנו יודעים, זו הפעם הראשונה של מחקר שיטתי בהתמודדות עם שתי ב?...

בכל שנה יש כ 1,400,000 פגיעות טראומטיות במוח (TBI) במקרים הקשורים לרפואה דחוף בארצות הברית, מתוכם, מעל 50,000 בתוצאה 1 מוות. חמור TBI הוא בדרך כלל מלווה בעלייה בלחץ תוך גולגולתי (ICP) עם תסמינים כגון שטפי דם ונפיחות רקמת מוח. זה גורם ללחץ מופחת מוחות זלוף וזרימת דם במוח, הצבת המוח הפגוע בסיכון נוסף. עליית ICP חמורה יכולה להיות קטלנית, ולכן ניטור ICP עבור חולים עם TBI הוא קריטי. זה בדרך כלל דורש מיקום של שכינת צנתרים ישירות לתוך המוח לניטור של לחץ, הליך מסוכן לחולים שיכולים להתבצע רק במרכזים רפואיים מיוחדים. ההליך כרוך גם בסיכון כגון זיהום. עם זאת, כמה סימנים של ICP הגבוה עשויים להיות מורגשים בתחום הדמיה רפואית. בפרט, שינוי קו אמצע קשור לעתים קרובות עם עלייה בICP ויכול להיות שנתפס מהמוח הממוחשב tomography (CT) תמונות. ככזה, דימויים אלה מספקים הזדמנות לזיהוי בלתי פולשני של ICP הגבוה אשר יכול לשמש כצעד לפני הקרנה לפני הניקור גולגולתי. הדמיית CT היא עדיין את תקן הזהב להערכת TBI ראשונית בין כל שיטות הדמיה האחרות, כגון MRI, בגלל המהירות הגבוהה שלו והמחיר נמוך יחסית 2. יתר על כן, בדיקת ה-CT אינה דורשת חוסר תנועת חולה מחמיר, ויש יתרון בחשיפת ליקויים חמורים, כגון שברים בעצמות והמטומות. בעוד CT משמש בדרך כלל לאיתור פציעות במוח, המבוססות על הטכנולוגיה הנוכחית, שינוי קו האמצע אינו נמדד באופן אוטומטי ולכן רופאים צריכים להעריך גורם חשוב זה על ידי בדיקה חזותית. פרשנות CT לא מדויקת או לא עקבית קשורה לעתים קרובות עם אופיו של מערכת הראייה האנושית ומבנה המורכב של המוח. בעוד משמרות קו אמצע קטנות הן חמקמקות, לעתים קרובות הם לא יסולאו בפז להערכת פגיעה מוחית, בעמ &#39;מפרק בשלבים מוקדמים של פציעה לפני מצבו של חולה הופך חמור יותר. בצד השני של הספקטרום, שינוי קו אמצע גדול מרמז ICP הגבוה ביותר וחמור יותר TBI. עם זאת, הוא משימה מאתגרת מאוד עבור בני אדם חזותי לבדוק תמונות CT ולחזות את הרמה של ICP כמותית. בשל התקדמות בטכניקות חישוב אוטומטיות, תכונות חולצו מתמונות CT, כגון שינוי קו אמצע, נפח שטף דם, ומרקם של תמונות מוח CT, ניתן למדוד במדויק ובאופן אוטומטי תוך שימוש בשיטות עיבוד תמונה מתקדמות. עם זאת, הקשר בין ICP ושינוי קו אמצע, כמו גם תכונות נוספות כגון מידת הדימום, המרקם מתמונות CT לא נחקר. במאמר זה, מסגרת חישובית הוצעה למדוד מדידת תזוזת קו האמצע, כמו גם תכונות פיסיולוגיות / אנטומי אחרות בתמונות CT מוח ולחזות את מידת השימוש במכשיר ICP הלא חודרני לימוד טכניקות.

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

במאמר זה אנו מציגים מערכת אוטומטית המתבססת בעיקר על תמונות טומוגרפיה הממוחשבת (CT), מורכבות משני מרכיבים עיקריים: הערכת שינוי קו האמצע ומערכת הקרנה טרום לחץ תוך גולגולתי (ICP). כדי לאמוד את שינוי קו האמצע, תחילה הערכה של קו האמצע האידיאלי מתבצעת על בסיס הסימטריה של הגולגולת ותכונות אנטומיות במוח בדיקת CT. ואז, פילוח של חדרים מבדיקת CT מבוצע ומשמש כמדריך לזיהוי של קו האמצע בפועל באמצעות התאמת צורה. תהליכים אלה לחקות את תהליך המדידה על ידי רופאים והראו תוצאות מבטיחות בהערכה. ברכיב השני, יותר תכונות מופקות קשור לICP, כגון מידע המרקם, כמות דם מסריקות CT ותכונות שנרשמו אחרות, כגון גיל, ניקוד חומרת פציעה להעריך ICP משולבות. מכונת טכניקות למידה, כולל בחירת תכונה וסיווג, כגון תמיכהמכונה וקטור (SVMs), מועסקים לבנות מודל החיזוי באמצעות RapidMiner. ההערכה של התחזית מראה תועלת פוטנציאלית של הדגם. שינוי האומדן האידיאלי קו האמצע וניבא רמות ICP יכול לשמש כצעד לפני הקרנה מהירה לרופאים כדי לקבל החלטות, כדי להמליץ ​​בעד או נגד ניטור ICP פולשנית.

את מערכי נתוני בדיקת CT נמסרו על ידי מערכת בריאות קרוליינה (CHS) באישור מועצה לביקורת מוסדי. כל הנבדקים אובחנו עם TBI קל עד חמור כאשר הודו תחילה לבית חולים. לכל חולה, ערך ICP נרשם בכל שעה באמצעות בדיקות ICP בתוך חדר לב האזור לפני ואחרי סריקות CT התקבלו. כדי לשייך את ערך ICP עם כל ב?...

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

הערכה אוטומטית קו אמצע משמרת ומערכת הקרנה טרום מבוססת על תמונות טומוגרפיה ממוחשבת (CT) למטופלים עם פגיעה מוחית טראומטית (TBI) לחץ תוך גולגולתי (ICP) מוצעת באמצעות עיבוד תמונה ומכונת טכניקות למידה.

Shift אוטומטי קו אמצע והערכה לחץ תוך גולגולתי מבוססת על תמונות CT מוח

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

מדידת לחץ תוך גולגולתי אפידורל בחולדות באמצעות מתמר סיבים אופטיים לחץ

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

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

רומן ברזולוציה גבוהה<em&gt; בvivo</em&gt; טכניקת הדמיה כדי לחקור את התגובה דינמית של מבנים תוך גולגולתי לצמיחה גידול וTherapeutics

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

יצירה אנטומית מדויק והשחזור תוך גולגולת xenografts של גידולים במוח אדם

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

הערכת Microinfarcts מוחין בקליפת המוח בתמונות ברזולוציה גבוהה MR

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

הכנת עצם הירך הפרוקסימלי cadaveric לשבר חוזק בדיקה כמותית CT מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים

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

קביעת קינטיקס והגלוקוז שימוש<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG מיקרו-PET / 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

שיפור שיטה להקמת במבחנה מחסום הדם - מוח מודל המבוסס על תאי אנדותל המוח חזירי

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

הכונה וטיפול ממוקד של גרורות סרטן קיבה הצפק: רדיולוגי ממצאי CT אנרגיה כפול ו- 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

מודל מבוסס Swin Transformer לזיהוי קשריות בבלוטת התריס בתמונות אולטרסאונד

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

ייצור תאי T של קולטן אנטיגן כימרי על מעבד תאים אוטומטי

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