Name: brain infarct segmentation and registration on mri or ct for lesion-symptom mapping
Uploaded: 2019-09-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Brain Infarct Segmentation and Registration on MRI or CT for Lesion-symptom Mapping at JoVE.com

Работа доктора Бисбрука поддерживается стипендией young Talent от Центра мозга Рудольфа Магнуса из Университетского медицинского центра Утрехта. Эта работа и консорциум Meta VCI Map поддерживаются Vici Grant 918.16.616 от zonMw, Нидерланды, Организации исследований и разработок в области здравоохранения, герту Яну Бисселсу. Авторы хотели бы поблагодарить д-ра Таню С.В. Нийбур за совместное сканирование, которое было использовано в одной из фигур.

Этот протокол соответствует руководящим принципам нашего комитета по этике исследований человека.
1. Сбор сканирования и клинических данных
<ol><li>Соберите КТ головного мозга или МРТ пациентов с ишемическим инсультом. Большинство сканеров сохраняют сканы как файлы DICOM (Di...

LSM является мощным инструментом для изучения функциональной архитектуры человеческого мозга. Важным шагом в любом исследовании по картированию поражений и симптомов является предварительная обработка данных изображений, сегментация поражения и регистрация в шаблон мозга. Здесь мы с...

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:611px;" width="609">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">dcm2niix</td>
			<td style="width:94px;">N/A</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:172px;">free download https://github.com/rordenlab/dcm2niix</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">ITK-SNAP</td>
			<td style="width:94px;">N/A</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>free download www.itksnap.org</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:223px;">MATLAB</td>
			<td style="width:94px;">MathWorks</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>Version 2015a or higher</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">MRIcron</td>
			<td style="width:94px;">N/A</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>free download https://www.nitrc.org/projects/mricron</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">RegLSM</td>
			<td style="width:94px;">N/A</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>free download www.metavcimap.org/support/software-tools</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">SPM12b</td>
			<td style="width:94px;">N/A</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td>free download https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

brain infarct segmentation and registration on mri or ct for lesion-symptom mapping

В отображении поражения-симптома (LSM), функция мозга выводилась, соотнося расположение приобретенных поражений мозга поведенческих или когнитивных симптомов в группе пациентов. С недавними достижениями в визуализации мозга и обработки изображений, LSM стал популярным инструментом в когнитивной нейронауки. LSM может обеспечить фундаментальное понимание функциональной архитектуры человеческого мозга для различных когнитивных и некогнитивных функций. Важным шагом в проведении исследований LSM является сегментация поражений на сканировании мозга большой группы пациентов и регистрация каждого сканирования в общем стереотаксическом пространстве (также называемом стандартным пространством или стандартизированным шаблоном мозга). Описано здесь открытый доступ, стандартизированный метод инфаркта сегментации и регистрации для целей LSM, а также подробный и практический пошаговое решение, основанное на примерных случаях. Представлен освоемный учебник для ручного сегментации инфарктов головного мозга на КТ и последовательности DWI или FLAIR MRI, включая критерии идентификации инфарктов и подводные камни для различных типов сканирования. Программное обеспечение для регистрации предоставляет несколько схем регистрации, которые могут быть использованы для обработки данных КТ и МРТ с неоднородными параметрами приобретения. Предоставляется учебник по использованию этого программного обеспечения регистрации и выполнению проверок качества и ручных исправлений (которые необходимы в некоторых случаях). Этот подход предоставляет исследователям основу для всего процесса обработки изображений мозга, необходимых для выполнения исследования LSM, от сбора данных до окончательных проверок качества результатов.

Примеры случаев инфаркта мозга сегментации на КТ(Рисунок 3), DWI(Рисунок 5), и FLAIR(Рисунок 6) изображения, и последующая регистрация на шаблон MNI-152 предоставляются здесь. Результаты регистрации, показанные на рису?...

Watch this Scientific Journal Video about Brain Infarct Segmentation and Registration on MRI or CT for Lesion-symptom Mapping at JoVE.com

Brain Infarct Segmentation and Registration on MRI or CT for Lesion-symptom Mapping

Приведено здесь практический учебник для открытого доступа, стандартизированные обработки изображений трубопровода с целью поражения-симптом отображения. Для каждого этапа обработки предусмотрено поэтапное прохождение, начиная с ручной инфарктной сегментации по КТ/МРТ до последующей регистрации на стандартное пространство, а также практические рекомендации и иллюстрации с примерными случаями.

Сегментация мозга инфаркт и регистрация на МРТ или КТ для отображения резионно-симптома

In lesion-symptom mapping (LSM), brain function is inferred by relating the location of acquired brain lesions to behavioral or cognitive symptoms in a ...

Отображение симптомов поражения является мощным инструментом для локализации функций мозга путем изучения пациентов с поражениями головного мозга. Важным шагом является обработка изображений, включая сегментацию поражения и регистрацию в стандартное пространство. Этот протокол описывает единую структуру, которая работает со всеми структурными модальности изображения, обеспечивая последовательный выход поражений в стандартном пространстве для использования в исследованиях картирования симптомов поражения.Поражения должны быть преобразованы в стандартное пространство, чтобы позволить для сравнения по предметам. Мозг каждого пациента должен быть пространственно выровнены, чтобы исправить различия в размерах и форме мозга. При использовании этого метода, это помогает увидеть, как каждый шаг должен быть выполнен, а не следовать письменным инструкциям в одиночку.Это также требует хорошего понимания изображений мозга, что делает визуальную демонстрацию полезной. Этот протокол описывает, как выполнить шаги обработки, необходимые для отображения симптомов поражения. После того, как карты поражений зарегистрированы в стандартное пространство, отображение симптомов поражения может быть выполнено на больших группах пациентов.Когда все карты поражения преобразуются в стандартное пространство, каждый воксель представляет ту же область мозга в разных предметах. Это позволяет проводить статистический анализ, например, для проверки наличия поражения в конкретном вокселе, связанного с когнитивным дефицитом. Начните с сбора КТ головного мозга или МРТ пациентов с ишемическим инсультом.Большинство сканеров имеют сканирование в качестве файлов DICOM, которые могут быть скопированы на жесткий диск или сервер. Соберите клинические переменные в файле данных, сделав отдельные строки для каждого случая и столбцы для каждой клинической переменной. Для сегментации инфаркта включите, по крайней мере, дату инсульта и дату визуализации или переменную, которая указывает интервал времени между инсультом и изображением.Чтобы преобразовать изображения DICOM в нестехаемые файлы NIfTI с помощью инструмента DICOM-to-NIfTI, ввемите команду, замеченную на экране здесь, в командной подсказке, используя путь папки к файлам DICOM. Пример команды с вставленными дорожками папок можно по увидеть здесь. Эта команда запустит выируемые изображения, преобразует изображения DICOM в выбранную папку и сохранит файлы NIfTI в этой папке.Наконец, организуйте файлы NIfTI в удобной структуре папок с субфолдером для каждого случая, прежде чем принутуить сегментацию. Во-первых, убедитесь, что сканирование было выполнено по крайней мере через 24 часа после начала симптома инсульта. В противном случае острый инфаркт не будет виден на КТ или будет виден лишь частично, а сканирование не может быть использовано для сегментации.Откройте родную КТ с помощью программного обеспечения ITK-SNAP, выбрав файл, а затем откройте основное изображение из меню высадки. Затем нажмите Просмотр, и выберите файл, чтобы открыть сканирование. Теперь определите инфаркт на основе характеристик изображения.Во-первых, обратите внимание, что инфаркты имеют низкий сигнал по сравнению с нормальной ткани мозга. В острой стадии крупные инфаркты могут вызывать массовый эффект, приводящий к смещению окружающих тканей, сжатию желудочков, сдвигу средней линии и уничтожению сульчи. Там может быть геморрагической трансформации, которая видна как регионы с высоким сигналом в пределах инфаркта.В хронической стадии, инфаркт будет состоять из гиподенса, кавитированный центр, с аналогичной плотностью, как спинномозговой жидкости, и менее гиподенс обода, который представляет собой поврежденную ткань мозга. В случае больших инфарктов, может быть ex vacuo расширение смежных sulci или желудочков. Сегмент infarcted ткани мозга с помощью paintbrush режиме из основной панели инструментов, используя левый щелчок рисовать и правой кнопкой мыши, чтобы стереть.Кроме того, используйте режим Полигона, чтобы разместить якорные точки на границах поражения, и удерживайте левую кнопку мыши при перемещении мыши через границы поражения. После того, как все точки подключены, нажмите принять для заполнения очерченной области. После окончания сегментации сохраните его в качестве двоичного файла NIfTI в той же папке, что и сканирование, нажав на сегментацию и сохранить сегментации изображения из меню высадки, а затем сохранить сегментации, придав ему точно такое же имя, как сегментированные сканирования, с расширением поражения.Во-первых, убедитесь, что сканирование DWI было выполнено в течение семи дней после начала инсульта. Инфаркты видны на ДВИ в течение нескольких часов после начала инсульта, и их видимость на ДВИ постепенно уменьшается примерно через семь дней. Затем определите и аннотировать инфарктную ткань мозга на основе высокого сигнала на ДВИ и низкого сигнала на карте ADC.Не ошибитесь высокий сигнал диффузии вблизи интерфейсов между воздухом и ткани или кости, которые являются широко наблюдаемым артефактом на DWI. Для визуализации FLAIR, сначала убедитесь, что сканирование было выполнено через 48 часов после появления симптома инсульта. В гиперакутной стадии, инфаркт, как правило, не видны, или точные границы неясны.Затем откройте изображение FLAIR в ITK-SNAP, а также T1-взвешенное сканирование в отдельном окне для справки, если таковые имеются. В острой стадии инфаркт виден как несколько однородное гиперинтенсивное поражение, с или без отеков и массового эффекта. При наличии, использовать DWI различать острые инфаркты и хронические поражения, такие как гиперинтенсивность белого вещества.Чтобы зарегистрировать изображения, сначала скачать RegLSM, и использовать этот инструмент для обработки КТ или любой вид МРТ последовательности. Процедуру регистрации можно увидеть на рисунке, показанной здесь. Далее, откройте MATLAB Version 2015a или выше, установите текущую папку на RegLSM, а затем включите SPM, введя адпат, а затем имя папки для SPM.Далее, ввет RegLSM, чтобы открыть графический интерфейс. Для выполнения регистрации в одном случае выберите режим тестирования в меню регистрации. Затем используйте кнопку Open Image, чтобы выбрать сегментированное сканирование, аннотацию и дополнительно T1 и выбрать нужную схему регистрации.Кроме того, режим Batch mode может быть использован для регистрации всех случаев в выбранной папке. Убедитесь, что RegLSM сохранил полученные параметры регистрации, зарегистрированное сканирование и зарегистрированную карту поражения в автоматически генерируемых субфолдерах. Теперь просмотрите результаты регистрации, выбрав результаты проверки в интерфейсе RegLSM, и просмотрите основную папку с этими результатами.Прокрутите зарегистрированное сканирование и используйте перекрестие, чтобы проверить выравнивание шаблона MNI152, обращая внимание на узнаваемые анатомические ориентиры. Обязательно отметуте все неудачные регистрации в отдельном столбце в ранее созданном файле данных для последующей ручной коррекции. Для любых карт поражения, которые нуждаются в коррекции, откройте шаблон MNI152 T1 в ITK-SNAP, затем выберите Open Segmentation из меню сегментации и выберите зарегистрированную карту поражения, которая будет наложена на шаблон.Кроме того, откройте результаты регистрации в отдельном окне для справки. Исправь зарегистрированную карту поражения в ITK-SNAP для любого типа несовервения, используя функцию кисти, чтобы добавить воксельы левым щелчком мыши или удалить воксельы с правого щелчка мыши. Наконец, сохраните исправленную карту поражения в качестве файла NIfTI в той же папке, что и неисправленная карта поражения, а затем сохраните сегментацию, придав ей точно такое же название, как неисправленная карта поражения, с расширением исправленной.Здесь мы видим компьютерную томографию для одного пациента. Первоначальная сканирование не может быть использована для сегментации, потому что инфаркт еще не виден, даже несмотря на то, что карты перфузии КТ показывают ишемию. КТ на шестой день показывает отек инфаркта ткани мозга с небольшой сдвиг средней линии и геморрагической трансформации.Сканирование через четыре месяца показывает потерю тканей мозга с бывшим расширением вакуо желудочков и близлежащих сульчи. Результаты регистрации КТ на шестой день шаблона MNI152 можно увидеть здесь. Алгоритм регистрации недостаточно компенсировал сдвиг средней линии и сжатие левого желудочка, что требовало ручной коррекции.После коррекции, зарегистрированная карта поражения является точным представлением инфаркта в родном пространстве и может быть использована для отображения симптомов поражения. Здесь мы видим сравнение зарегистрированной последовательности DWI и соответствующего зарегистрированного инфаркта с шаблоном MNI152. Обратите внимание на небольшую ошибку во главе правого ядра каудата.Это потребовало ручной коррекции сегментации в стандартном пространстве. Наконец, эта цифра показывает результаты регистрации последовательности МРТ FLAIR на третий день, что является адекватным и не требует ручной коррекции. Этот протокол охватывает процесс подготовки данных изображений для картирования симптомов поражения, включая практические рекомендации о том, как выполнить точную сегментацию инфаркта и регистрацию шаблона мозга.Карты поражения могут быть использованы в поражении симптомов картографических исследований для локализации конкретной когнитивной функции или использовать расположение поражения для прогнозирования когнитивных результатов у пациентов с инсультом. Этот протокол ускоряет и гармонизирует рабочий процесс для исследования картирования симптомов поражения, что позволяет исследователям проводить большие многоцентровые исследования, включая сотни и тысячи испытуемых.

Research

JoVE Journal

Behavior

Flat-floored Air-lifted Platform: A New Method for Combining Behavior with Microscopy or Electrophysiology on Awake Freely Moving Rodents

Мини-этажном воздуха поднимается Платформа: Новый метод Объединение Поведение с микроскопии или электрофизиологии на Пробудитесь свободно движущейся Грызунов

It is widely acknowledged that the use of general anesthetics can undermine the relevance of electrophysiological or microscopical data obtained from a ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

В сочетании Трансфер-Box Обучение с электрофизиологических Cortex записи и стимуляции как инструмент для изучения восприятия и обучения

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration

Общий метод для оценки Глубокая стимуляция мозга Воздействие на внутривенного употребления метамфетамина самоуправлении

Substance use disorders, particularly to methamphetamine, are devastating, relapsing diseases that disproportionally affect young people.  There is a need ...

A Method for Evaluating the Reinforcing Properties of Ethanol in Rats without Water Deprivation, Saccharin Fading or Extended Access Training

Способ оценки подкрепляющих свойств этанола в Крысы без воды депривации, сахарин выцветания или дополнительного обучения доступа

Operant oral self-administration methods are commonly used to study the reinforcing properties of ethanol in animals. However, the standard methods ...

Visualization Method for Proprioceptive Drift on a 2D Plane Using Support Vector Machine

Метод визуализации для проприоцептивной сносом на 2D плоскости, используя опорных векторов

Proprioceptive drift, which is a perceptual shift in body-part position from the unseen real body to a visible body-like image, has been measured as the ...

fMRI Mapping of Brain Activity Associated with the Vocal Production of Consonant and Dissonant Intervals

FMRI Отображение активности головного мозга, связанной с голосовым образованием интервалов согласных и резонаторов

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance ...

Key Elements of Photo Attraction Bioassay for Insect Studies or Monitoring Programs

Ключевые элементы Фото Аттракцион биопроб для насекомых исследования и мониторинг программ

Optimized visual attractants will increase insect trapping efficiency by using the target insect&#39;s innate behaviors (positive photo-taxis) as a means ...

The Unpredictable Chronic Mild Stress Protocol for Inducing Anhedonia in Mice

Непредсказуемым хронический стресс мягкий протокол для стимулирования ангедония мышей

Depression is a highly prevalent and debilitating condition, only partially addressed by current pharmacotherapies. The lack of response to treatment by ...

A Conditioned Place Preference Protocol for Measuring Incubation of Craving in Rats

Протокол предпочтение кондиционером место для измерения инкубации тягу в крыс

A major cause of repeated relapses is a craving for the drug. Drug craving increases progressively during the abstinence period, a phenomenon termed ...