Name: quantification of optic nerve cross sectional area on mri: a novel protocol using fiji software
Uploaded: 2021-09-04T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantification of Optic Nerve Cross Sectional Area on MRI: A Novel Protocol using Fiji Software at JoVE.com

Wir danken Faris Haddad und Hasan El-Isa für ihren wichtigen Beitrag bei den Videoaufnahmen und der Entwicklung.

Die folgende Studie wurde vom Forschungsausschuss und dem institutionellen Prüfungsausschuss des Universitätskrankenhauses von Jordanien genehmigt. Das folgende Protokoll beschreibt die bildgebungstechnische Technik, die zur Erfassung von MRT-Bildern verwendet wird, gefolgt von der Bildverarbeitung und der Quantifizierung des Sehnervs mit Fidschi-Software.
1. MRT-Bilderfassung
HINWEIS: Die MR-Bildaufnahme wurde mit einem 3 Tesla (3 T) MRT durchgeführt, um eine mult...

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	<li>Quigley, H. A., Broman, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+number+of+people+with+glaucoma+worldwide+in+2010+and+2020.">The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020.</a> The British Journal of Ophthalmology. 90 (3), 262-267 (2006).</li><li>Weinreb, R. N., Aung, T., Medeiros, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pathophysiology+and+treatment+of+glaucoma:+a+review.">The pathophysiology and treatment of glaucoma: a review.</a> JAMA. 311 (18), 1901-1911 (2014).</li><li>. 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A., Shah, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orbital+and+ocular+imaging+using+3-+and+1.5-T+MR+imaging+systems.">Orbital and ocular imaging using 3- and 1.5-T MR imaging systems.</a> Neuroimaging Clinics of North America. 15 (1), 1-21 (2005).</li><li>Gala, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+imaging+of+optic+nerve.">Magnetic resonance imaging of optic nerve.</a> The Indian Journal of Radiology &amp; Imaging. 25 (4), 421-438 (2015).</li><li>Gao, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optic+Nerve+Cross-Sectional+Area+Measurement+with+High-Resolution,+Isotropic+MRI+in+Optic+Neuritis+(P6.159).">Optic Nerve Cross-Sectional Area Measurement with High-Resolution, Isotropic MRI in Optic Neuritis (P6.159).</a> Neurology. 84 (14), (2015).</li><li>Zou, H., M&#252;ller, H. J., Shi, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-spatial+sounds+regulate+eye+movements+and+enhance+visual+search.">Non-spatial sounds regulate eye movements and enhance visual search.</a> Journal of Vision. 12 (5), 2 (2012).</li><li>Yang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Connective+Tissue+Components+of+Optic+Nerve+Head+Cupping+in+Monkey+Experimental+Glaucoma+Part+1:+Global+Change.">The Connective Tissue Components of Optic Nerve Head Cupping in Monkey Experimental Glaucoma Part 1: Global Change.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 56 (13), 7661-7678 (2015).</li><li>Mwanza, J. -. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+nerve+fibre+layer+thickness+floor+and+corresponding+functional+loss+in+glaucoma.">Retinal nerve fibre layer thickness floor and corresponding functional loss in glaucoma.</a> The British Journal of Ophthalmology. 99 (6), 732-737 (2015).</li></ol>

Wir beschrieben ein Protokoll zur Beurteilung und Quantifizierung der weißen Substanz des Sehnervs, das für die Beurteilung von Glaukompatienten verwendet werden könnte. Das Protokoll verwendet weit verbreitete Bildsequenzen für die Bildaufnahme und verwendet die Open-Source-Fidschi-Software für die Bildanalyse. Wir standardisierten die Bildparameter, die sich zuvor bei der Bildaufnahme des Sehnervs als am genauesten und am besten reproduzierbar erwiesen haben, einschließlich der Aufforderung an den Patienten, gera...

Glaukom ist eine Optikusneuropathie, die als häufigste Ursache für irreversible Erblindung gilt1. Trotzdem ist es in Bezug auf seine Pathophysiologie und Diagnose immer noch schlecht verstanden, ohne eine einzige Standardreferenz für die Diagnose2. Nach Angaben des National Institute for Health and Care Excellence (NICE) erfordert die Diagnose des primären Offenwinkelglaukoms (POAG) die Beurteilung mehrerer Domänen, einschließlich der Beurteilung der optischen Bandscheibe bei der Fundusuntersuchung oder der optischen Kohärenztomographie (OCT), der Gesichtsfeldbewertung und der Augeninnendruckmessung 3. Die Idee hinter der Diagnose von Glaukom ist die Feststellung des Vorhandenseins einer fortschreitenden Optikusneuropathie, die quantitativ auf OCT4durchgeführt werden kann. In dieser Hinsicht kann die MRT auch zur Beurteilung des Sehnervs und zur Quantifizierung seines Bereichs der weißen Substanz5verwendet werden, aber damit dies klinisch aussagekräftig ist, muss das Protokoll, das bei der Quantifizierung der weißen Substanz des Sehnervs verwendet wird, standardisiert werden. Darüber hinaus sollte ein Protokoll auch interpersonellen Variationen berücksichtigen, ein Faktor, der die Genauigkeit bei verschiedenen Krankheiten beeinflussen kann6.
Die Beurteilung des Sehnervs beim Glaukom wird optimal über die ophthalmologische Bildgebung, einschließlich OCT, beurteilt, bei der der vorderste Teil des Sehnervs (z. B. die Sehscheibe) beurteilt wird. Auf der anderen Seite beurteilt die Verwendung von MRT zur Beurteilung des Sehnervs in der Regel den retrobulbären Teil des Sehnervs in verschiedenen Entfernungen vom Globus. Mehrere Studien fanden eine starke Korrelation zwischen der Beurteilung der optischen Bandscheibe mittels OCT und MRT7,8. Es gibt jedoch immer noch kein einheitliches Protokoll für die Beurteilung des Sehnervs und die Quantifizierung der MRT. Die Gliederung der Sehnervengrenze im MRT wurde verwendet, um ihre Querschnittsfläche zu quantifizieren5. Diese Methode weist jedoch eine beträchtliche Variabilität zwischen den Bewertern auf, da sie von einem erfahrenen Bewerter durchgeführt werden muss und viel Zeit für die Gliederung benötigt. Ziel des aktuellen Projekts war es, ein Protokoll für eine einheitliche Methodik zur Bewertung und Quantifizierung des Sehnervenquerschnitts unter Verwendung von 3 T MRT für die Bildaufnahme und der Fiji-Software von ImageJ für die Bildverarbeitung und Quantifizierung bereitzustellen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Magnetic resonance imaging (MRI) machine</td>
			<td>Siemens Magnetom Verio</td>
			<td>N/A</td>
			<td>3T MRI scanner</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantification of optic nerve cross sectional area on mri: a novel protocol using fiji software

Die Beurteilung des Sehnervs ist ein wichtiger Aspekt der Glaukomdiagnose und -nachsorge. Dieses Projekt beschreibt ein Protokoll für eine einheitliche Methodik der Bewertung und Quantifizierung von Sehnervenquerschnitten unter Verwendung von 3 T MRT für die Bildaufnahme und der Fiji-Software von ImageJ für die Quantifizierung der Bildverarbeitung. Die Bildaufnahme wurde mit 3 T MRT durchgeführt, mit den richtigen Anweisungen für den Patienten, um eine direkte Fixierung während der Bildgebung zu gewährleisten. Es wurde eine T2-gewichtete fettunterdrückte Sequenz verwendet. Ein koronaler Schnitt, der 3 mm hinter dem Globus und senkrecht zur Sehnervenachse aufgenommen wurde, sollte in die Software hochgeladen werden. Mit Hilfe der Schwellenfunktion wird der Bereich der weißen Substanz des Sehnervs ausgewählt und quantifiziert, wodurch interpersonellen Messverzerrungen eliminiert werden. Wir haben auch die normalen Grenzen für die Querschnittsfläche des Sehnervs nach Alter beschrieben, basierend auf zuvor veröffentlichter Literatur. Wir verwendeten das beschriebene Protokoll, um den Sehnerv eines vermuteten Glaukompatienten zu beurteilen. Der Querschnittsbereich des Sehnervs lag innerhalb der normalen Grenzen, ein Befund, der durch die optische Kohärenztomographie des Sehnervs weiter bestätigt wurde.

Das Verhältnis von Tasse zu Bandscheibe für einen 30-jährigen männlichen Patienten, der sich für eine Augenuntersuchung vorstellte, betrug 0,8 (Abbildung 1A), was verdächtig ist und auf ein Glaukom hindeuten könnte. Bei der Durchführung einer optischen Kohärenztomographie für die Nervenfaserschichtdicke stellten wir fest, dass die Nervendicke innerhalb der normalen Altersgrenzen lag (Abbildung 1B). Der Patient wurde für eine Orbit-MRT eingeplant, bei ...

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Quantification of Optic Nerve Cross Sectional Area on MRI: A Novel Protocol using Fiji Software

Wir haben ein detailliertes Protokoll für eine standardisierte Methode zur Beurteilung und Quantifizierung des Sehnervs mittels MRT unter Verwendung einer weit verbreiteten Bildgebungssequenz und open-access-Software für die Bildanalyse bereitgestellt. Die Einhaltung dieses standardisierten Protokolls würde aussagekräftige Daten für den Vergleich zwischen verschiedenen Patienten und verschiedenen Studien liefern.

Quantifizierung der Querschnittsfläche des Sehnervs in der MRT: Ein neuartiges Protokoll mit Fidschi-Software

Optic nerve assessment is an important aspect of glaucoma diagnosis and follow-up. This project describes a protocol for a unified methodology of optic ...

Dieses Protokoll zielt darauf ab, standardisierte Methoden für die Beurteilung der Querschnittsfläche des Sehnervs mittels MRT zu beschreiben. Wir werden die Bildaufnahme mit einer weit verbreiteten Bildgebungssequenz beschreiben. Wir werden auch die Bildanalyse mit der Open-Source-Feature-Software beschreiben.Eine der wichtigsten Anwendungen eines solchen Protokolls ist die Beurteilung von Glaukompatienten, wo es wertvolle Daten über die Integrität des Sehnervs liefert. Das Bilderfassungsprotokoll beginnt damit, dem Patienten die Untersuchung vollständig zu erklären und dass die folgenden Anweisungen befolgt werden müssen. Sie müssen sich für die Bildgebung in ein spezielles Kleid verwandeln.Sie müssen sicherstellen, dass Sie kein metallisches Material tragen oder tragen, dies kann einige Arten von Gesichtsmasken umfassen. Einige implantierbare Geräte sind möglicherweise nicht mit der MRT-Bildgebung kompatibel, dies kann Herzschrittmacher und Insulinpumpen umfassen. Sie müssen den Arzt über jeden metallischen Gegenstand informieren, der in Ihrem Körper zurückbleibt.Aufgrund des beengten Platzes des MRT-Geräts ist die Untersuchung möglicherweise nicht für Patienten mit Klaustrophobie geeignet. Die Untersuchung dauert voraussichtlich 15 Minuten, in denen der Patient still bleiben muss. Eine ordnungsgemäße Einverständniserklärung muss vom Patienten unterzeichnet werden.Vor der Bildgebung erklärt der Arzt dem Patienten die Schritte und weist ihn an, sich auf ein gerades Ziel im MRT-Gerät zu konzentrieren, um ein richtig ausgerichtetes Bild zu erhalten. Weitere Vorsichtsmaßnahmen werden erläutert und Sicherheitsvorrichtungen wie Kopfhörer und ein Panikknopf werden dem Patienten zur Verfügung gestellt, um eine ordnungsgemäße und komfortable Untersuchung zu gewährleisten. Ein koronaler Schnitt des Sehnervs wird orthogonal, d.h.senkrecht zum Nerv drei Millimeter posterior zum Globus. Scout-Bilder in der Transfersäge und schrägen sagittalen Ebenen werden verwendet, um eine optimale Sehnervenrichtung und Sehnervenglobus-Junction-Positionierung zu gewährleisten. Die Qualität der Blickfixierung kann durch Liquorverteilung um den Sehnerv erreicht werden, wo sie gleichmäßig um den Nerv mit fast gleicher Dicke auf allen Seiten verteilt werden sollte.Geben Sie die folgenden Parameter für die Bildaufnahme ein. Bei T2 gewichteter Fettunterdrückungssequenz, TR, 3000 Millisekunden. TE, 90 Millisekunden.Sichtfeld, 16 mal 16 Zentimeter. Matrix, 296 x 384. Scheibendicke, drei Millimeter.Schnittspalt, 0,3 Millimeter. Das letzte analysierte Bild war ein schräges koronales Bild, drei Millimeter hinter dem Globus. Für das Bildanalyseprotokoll laden wir zunächst das Fiji-Bildverarbeitungspaket von imagej.net herunter.Wir beginnen damit, auf ihre Website zu gehen, Downloads, Fidschi und dann die geeignete Version für Ihr Gerät auszuwählen. Starten Sie nach der Installation das Fidschi-Programm. Laden Sie das koronale Bild des Sehnervs in das Programm hoch, indem Sie Datei, Öffnen und dann das gewünschte koronale Bild auswählen.Bitte beachten Sie, dass Sie die Bildqualität während der Übertragung beibehalten müssen, da dies nicht zu unzuverlässigen Bildanalyseergebnissen führt. Standardisieren Sie die Skalierung, indem Sie die Anzahl der Pixel pro Längeneinheit angeben. Dies kann durch Zeichnen einer geraden Linie auf dem Kartenmaßstab erfolgen.Wählen Sie dann in der Menüleiste Analysieren die Option Skalierung festlegen aus. Geben Sie die Länge der Linie, wie sie im Kartenmaßstab angezeigt wird, mit der richtigen Längeneinheit an. Konvertieren Sie das Bild über das Menü Bild in Graustufen und wählen Sie dann Typ und dann 8-Bit.Quantifizieren Sie den Intensitätsbereich der Pixel der weißen Substanz, wählen Sie das Lasso-Auswahlwerkzeug, indem Sie zum Plugin-Menü, Segmentierung, dann Lasso-Auswahl gehen und dann einen ausreichenden Bereich der weißen Substanz auswählen. Um den Bereich zu erweitern, halten Sie die Umschalttaste gedrückt und erweitern Sie die weiße Substanz. Stellen Sie sicher, dass Sie während des Prozesses keine graue Substanz abdecken.Eine insgesamt ausgewählte Fläche von 1000 Pixeln reicht aus. Sie können sicherstellen, dass Sie 1000 Pixel ausgewählt haben, indem Sie zu Analysieren und dann Messen gehen, um den ausgewählten Bereich zu quantifizieren. Öffnen Sie das Histogramm-Werkzeug im Menü Analysieren, in dem die Verteilung der Pixelintensität im ausgewählten Bereich der weißen Substanz angezeigt wird.Klicken Sie auf das Feld Live, um sicherzustellen, dass das Histogramm den ausgewählten Bereich bewertet. Die Grafik auf dem Histogramm sollte eine normale Verteilung der Intensität zeigen. Berechnen Sie den Intensitätsbereich der weißen Substanz wie folgt, niedriger Grenzwert ist die mittlere Intensität, minus dreimal Standardabweichung.Für unseren Fall sind das 94,372, minus drei, multipliziert mit 7,085. Die obere Grenze ist die mittlere Intensität plus das Dreifache der Standardabweichung. Für unseren Fall sind es 94.372, plus dreimal 7.085.Um das Schwellenwertwerkzeug zu öffnen, gehen Sie zum Menü Bild, gefolgt von Anpassen, und wählen Sie dann Schwellenwert aus. Geben Sie den aus dem vorherigen Schritt berechneten Bereich an, indem Sie Set auswählen und dann die obere und untere Grenze eingeben. In unserem Fall sind es 73 und 115.Aktivieren Sie nur die Funktion "Dunkler Hintergrund" und geben Sie in der Dropdown-Liste Schwarzweißanmerkungen(S&W) an, und klicken Sie dann auf Übernehmen. Die Maske für weiße Substanz, die in der optischen Scheibe vorhanden ist, wird angezeigt. Wählen Sie mit dem Lasso-Auswahlwerkzeug, das wie oben beschrieben aus dem Plugin-Menü oder aus dem Schnellauswahlmenü ausgewählt werden kann, den schwarzen Bereich aus, der die optische Disc darstellt.Verwenden Sie die Messfunktion aus der Menüleiste Analysieren, um die in Zentimetern gemessene Fläche der optischen Scheibe zu berechnen. In unserem Fall ist es 0,069. Das Verhältnis von Tasse zu Bandscheibe für einen 30-jährigen männlichen Patienten, der sich für eine Augenuntersuchung vorstellte, betrug 0,8, was verdächtig ist und auf ein Glaukom hindeuten könnte.Bei der Durchführung einer optischen Kohärenztomographie für die Dicke der Nervenfaserschicht stellten wir fest, dass die Nervendicke innerhalb der für das Alter normalen Grenze lag. Der Patient war für eine Kopf-MRT geplant, bei der ein koronaler Schnitt zur Beurteilung des Sehnervs angeordnet wurde, wie im zuvor erwähnten Protokoll beschrieben. Wir erhielten das koronale MRT, das drei Millimeter hinter der optischen Scheibe geschnitten wurde.Die mittlere Intensität der weißen Substanz betrug 94,372, die Standardabweichung 7,085, was zu einem Intensitätsbereich der weißen Substanz mit einer unteren Grenze von 94,372 minus 21,255 führte, was 73,117 entspricht. Die Obergrenze, 94.372, plus 21.255, entspricht 115.627. Abbildung 2A zeigt das koronale Bild.Abbildung 2B zeigt das koronale Bild nach Anwendung der Weißstoffschwelle unter Verwendung der berechneten oberen und unteren Grenzwerte. Während Abbildung 2C die weiße Substanz des Sehnervs zur Quantifizierung zeigt. Die Querschnittsfläche der weißen Substanz des linken Sehnervs betrug 6,9 Millimeter im Quadrat, was innerhalb der für sein Alter normalen Grenzen liegt.Wir haben ein detailliertes Protokoll für eine standardisierte Methode zur Beurteilung und Quantifizierung des Sehnervs mit MRT-Geräten bereitgestellt, die nicht spezialisierte Ärzte mit hoher Zuverlässigkeit ausführen können. Wir empfehlen, dieses Protokoll für Studien zur Beurteilung des Sehnervs zu verwenden, die einen Vergleich zwischen den Studienergebnissen ermöglichen. Darüber hinaus empfehlen wir die Verwendung dieses Protokolls, wenn MRT-Bilder angeordnet werden, um sekundäre Ursachen von Sehnervenneuropathie und Glaukom auszuschließen.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Novel Technique of Rescuing Capsulorhexis Radial Tear-out using a Cystotome

Eine neuartige Technik der Rettung Capsulorhexis Radial Tear-out mit einem Cystotome

Part 1 : Purpose:   To demonstrate a capsulorhexis radial tear out rescue technique using a cystotome on a virtual reality cataract surgery simulator and ...

Forschung

Medizin

MRI-guided Disruption of the Blood-brain Barrier using Transcranial Focused Ultrasound in a Rat Model

MRI-geführten Störung der Blut-Hirn-Schranke mit Hilfe der transkraniellen fokussiertem Ultraschall in einem Rattenmodell

Focused ultrasound (FUS) disruption of the blood-brain barrier (BBB) is an increasingly investigated technique for circumventing the BBB1-5. The BBB is a ...

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

Epidurale Intrakranielle Druckmessung in Ratten mit einem LWL-Druckaufnehmer

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

A Three-dimensional Tissue Culture Model to Study Primary Human Bone Marrow and its Malignancies

Eine dreidimensionale Zellkulturmodell zu primären humanen Knochenmark und seine Malignome Studieren

Tissue culture has been an invaluable tool to study many aspects of cell function, from normal development to disease. Conventional cell culture methods ...

Candida albicans Biofilm Development on Medically-relevant Foreign Bodies in a Mouse Subcutaneous Model Followed by Bioluminescence Imaging

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Candida albicans Biofilm-Entwicklung über die medizinisch relevanten Fremdkörper in einem Maus-Modell durch subkutane Biolumineszenz Imaging Gefolgt

Candida albicans biofilm development on biotic and/or abiotic surfaces represents a specific threat for hospitalized patients. So far, C. albicans ...

Quantification of the Immunosuppressant Tacrolimus on Dried Blood Spots Using LC-MS/MS

Die Quantifizierung des Immunsuppressivums Tacrolimus auf Getrocknetes Blut mittels LC-MS / MS

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A Multicenter MRI Protocol for the Evaluation and Quantification of Deep Vein Thrombosis

Eine multizentrische MRI-Protokoll für die Beurteilung und Quantifizierung von tiefen Venenthrombosen

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A Step by Step Protocol for Subretinal Surgery in Rabbits

Eine Schritt für Schritt-Protokoll für Subretinale Chirurgie in Kaninchen

Age related macular degeneration (AMD), retinitis pigmentosa, and other RPE related diseases are the most common causes for irreversible loss of vision in ...

A Detailed Protocol for Perspiration Monitoring Using a Novel, Small, Wireless Device

Ein detailliertes Protokoll für Transpiration Überwachung eines neuartigen Verwendung, Klein, Wireless Device

Perspiration monitoring can be utilized for the detection of certain diseases, such as thermoregulation and mental disorders, particularly when the ...

A Rabbit Venous Interposition Model Mimicking Revascularization Surgery using Vein Grafts to Assess Intimal Hyperplasia under Arterial Blood Pressure

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Although vein grafts have been commonly used as autologous grafts in revascularization surgeries for ischemic diseases, the long-term patency remains poor ...