Śledzenie włókien w wysokiej rozdzielczości

Śledzenie włókien w wysokiej rozdzielczości pęczka łukowatego

Śledzenie włókien w wysokiej rozdzielczości ( HDFT ) to technika traktograficzna , w której dane ze skanerów MRI są przetwarzane za pomocą algorytmów komputerowych w celu ujawnienia szczegółowego okablowania mózgu i wskazania traktów światłowodowych. Każdy trakt zawiera miliony neuronowych . HDFT opiera się na danych uzyskanych z obrazowania widma dyfuzyjnego i przetwarzanych przez uogólnione obrazowanie q-sampling. Technika ta umożliwia wirtualną sekcję 40 głównych włókien w mózgu. Skan HDFT jest zgodny z anatomią mózgu, w przeciwieństwie do obrazowania tensora dyfuzji ( DTI ). Dlatego użycie HDFT jest niezbędne do lokalizowania uszkodzonych połączeń neuronowych.

Historia

Tradycyjne DTI wykorzystuje sześć charakterystyk dyfuzyjności do modelowania dyfuzji cząsteczek wody w tkankach mózgowych i umożliwia śledzenie włókien aksonalnych. Jednak DTI miało poważne ograniczenia w rozdzielaniu aksonów z różnych dróg przecinających się i przekraczających w drodze do celu. W 2009 r. Learning Research & Development Centre (LRDC) na Uniwersytecie w Pittsburghu ogłosiło Pittsburgh Brain Competition 2009, aby zaprosić najlepszy zespół badawczy do pracy nad tym problemem. Zespół, który potrafił śledzić promieniowanie optyczne, otrzymał nagrodę w wysokości 10 000 dolarów, aw konkursie wzięły udział drużyny ze 168 krajów. Zwycięska drużyna z Tajwanu ujawniła pętlę Meyera, której żaden inny zespół nie zdołał z powodzeniem śledzić. Kluczem do metody były wielokrotne obserwacje cząsteczek wody i ulepszone algorytmy, aby lepiej uchwycić sposób, w jaki aksony łączą obszary mózgu. Technika ta była dalej rozwijana jako HDFT między University of Pittsburgh i Carnegie Mellon University.

HDFT jest obecnie używany przez oddział neurochirurgii UPMC do planowania neurochirurgii, oceny uszkodzeń neurostrukturalnych, nawigacji śródoperacyjnej oraz oceny zmian i odpowiedzi na terapię rehabilitacyjną po operacji mózgu.

Aplikacje

HDFT został zastosowany do urazowego uszkodzenia mózgu (TBI) w celu określenia, które połączenia mózgowe zostały zerwane, a które nadal są nienaruszone. HDFT umożliwia neurochirurgom lokalizowanie pęknięć włókien spowodowanych urazowymi uszkodzeniami mózgu w celu zapewnienia lepszych diagnoz i prognoz. Może również zapewnić obiektywny sposób identyfikacji uszkodzenia mózgu, przewidywania wyniku i planowania rehabilitacji. HDFT można również wykorzystać do określenia optymalnego podejścia chirurgicznego do trudno dostępnych guzów i malformacji naczyniowych.

Zobacz też

Dyfuzyjny MRI (DTI) wykorzystuje właściwości magnetyczne wody
Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) mierzy przepływ krwi w celu wywnioskowania aktywności neuronów

^.; ^ ^abc ^Fernandez -Miranda, Juan C Pathak, Sudhir; Engh, Johnathan; Jarbo, Kevin; Verstynen, Tymoteusz; Tak, Fang-Cheng; Wang, Yibao; Mintz, Arlan; Boada, Fernando (sierpień 2012). „Traktografia światłowodowa o wysokiej rozdzielczości ludzkiego mózgu: walidacja neuroanatomiczna i zastosowania neurochirurgiczne”. Neurochirurgia . 71 (2): 430–453. doi : 10.1227/NEU.0b013e3182592faa . ISSN 1524-4040 . PMID 22513841 .
Bibliografia _ Wang, RP; Schmahmann, JD; Benner, T.; Tseng, WYI; Dai, G.; Pandya, DN; Hagmann, P.; D'Arceuil, H. (2008-07-15). „Traktografia rezonansu magnetycznego (DSI) widma dyfuzyjnego krzyżujących się włókien”. Neuroobraz . 41 (4): 1267–1277. doi : 10.1016/j.neuroimage.2008.03.036 . ISSN 1053-8119 . PMID 18495497 . S2CID 2660208 .
^ Tak, Fang-Cheng; Wedeen, Van Jay; Tseng, Wen-Yih Isaac (wrzesień 2010). „Uogólnione obrazowanie z próbkowaniem q”. Transakcje IEEE dotyczące obrazowania medycznego . 29 (9): 1626–1635. doi : 10.1109/TMI.2010.2045126 . ISSN 1558-254X . PMID 20304721 .
^ „Rekonstrukcja dyfuzyjnego rezonansu magnetycznego w DSI Studio - DSI Studio” . dsi-studio.labsolver.org . Źródło 2019-04-22 .
^ ^ab ^Aleksander , Andrzej L.; Lee, Jee Eun; Łazarz, Marian; Pole, Aaron S. (lipiec 2007). „Obrazowanie tensora dyfuzji mózgu” . Neuroterapeutyki . 4 (3): 316–329. doi : 10.1016/j.nurt.2007.05.011 . ISSN 1933-7213 . PMC 2041910 . PMID 17599699 .
^ „High Definition Fiber Tracking 'nerwowy blog | Blog Archive | Boston University” . Uniwersytet Bostoński . 2012-10-10 . Źródło 2013-11-10 .
^ PBAIC2009 (2009-02-05), Stary przegląd konkursu Pittsburgh Brain Connectivity Competition 2009 , pobrane 2018-01-31
^ ^a ^b „Widząc zepsute kable mózgu | DiscoverMagazine.com” . Odkryj magazyn . Źródło 2017-11-25 .
Bibliografia _ _ dsi-studio.labsolver.org . Źródło 2019-04-22 .
^ „Śledzenie światłowodów w wysokiej rozdzielczości | UPMC | Pittsburgh, PA” . UPMC | Medycyna zmieniająca życie . Źródło 2019-04-24 .
^ Szin, Samuel S.; Pathak, Sudhir; Presson, Nora; Ptak, William; Wagener, Lauren; Schneider, Walter; Okonkwo, David O.; Fernandez-Miranda, Juan C. (2014). Wykrywanie uszkodzenia istoty białej we wstrząsie mózgu za pomocą traktografii światłowodowej o wysokiej rozdzielczości . Postęp w chirurgii neurologicznej . Tom. 28. s. 86–93. doi : 10.1159/000358767 . ISBN 978-3-318-02648-1 . ISSN 1662-3924 . PMID 24923395 .
^ Szin, Samuel S.; Verstynen, Tymoteusz; Pathak, Sudhir; Jarbo, Kevin; Hricik, Allison J.; Maserati, Megan; Piwa, Sue R.; Puccio, Ava M.; Boada, Fernando E. (maj 2012). „Śledzenie włókien o wysokiej rozdzielczości do oceny deficytu neurologicznego w przypadku urazowego uszkodzenia mózgu: znajdowanie, wizualizacja i interpretacja małych miejsc uszkodzeń”. Dziennik neurochirurgii . 116 (5): 1062–1069. doi : 10.3171/2012.1.JNS111282 . ISSN 1933-0693 . PMID 22381003 .
^ „Notatki badawcze University Times” . Uniwersytet w Pittsburghu . 2012-03-22 . Źródło 2013-11-10 .
^ „Śledzenie światłowodów w wysokiej rozdzielczości | UPMC | Pittsburgh, PA” . www.upmc.com . Źródło 2018-01-31 .
^ Faraji, Amir H.; Abhinaw, Kumar; Jarbo, Kevin; Tak, Fang-Cheng; Shin, Samuel S.; Pathak, Sudhir; Hirsch, Barry E.; Schneider, Walter; Fernandez-Miranda, Juan C. (listopad 2015). „Podłużna ocena drogi korowo-rdzeniowej u pacjentów z usuniętymi malformacjami jamistymi pnia mózgu za pomocą traktografii światłowodowej o wysokiej rozdzielczości i analizy konektometrii dyfuzyjnej: wstępne doświadczenia” . Dziennik neurochirurgii . 123 (5): 1133–1144. doi : 10.3171/2014.12.JNS142169 . ISSN 1933-0693 . PMID 26047420 .

Linki zewnętrzne

[:0-1] .; ^ ^abc ^Fernandez -Miranda, Juan C Pathak, Sudhir; Engh, Johnathan; Jarbo, Kevin; Verstynen, Tymoteusz; Tak, Fang-Cheng; Wang, Yibao; Mintz, Arlan; Boada, Fernando (sierpień 2012). „Traktografia światłowodowa o wysokiej rozdzielczości ludzkiego mózgu: walidacja neuroanatomiczna i zastosowania neurochirurgiczne”. Neurochirurgia . 71 (2): 430–453. doi : 10.1227/NEU.0b013e3182592faa . ISSN 1524-4040 . PMID 22513841 .

[2] Bibliografia _ Wang, RP; Schmahmann, JD; Benner, T.; Tseng, WYI; Dai, G.; Pandya, DN; Hagmann, P.; D'Arceuil, H. (2008-07-15). „Traktografia rezonansu magnetycznego (DSI) widma dyfuzyjnego krzyżujących się włókien”. Neuroobraz . 41 (4): 1267–1277. doi : 10.1016/j.neuroimage.2008.03.036 . ISSN 1053-8119 . PMID 18495497 . S2CID 2660208 .

[3] Tak, Fang-Cheng; Wedeen, Van Jay; Tseng, Wen-Yih Isaac (wrzesień 2010). „Uogólnione obrazowanie z próbkowaniem q”. Transakcje IEEE dotyczące obrazowania medycznego . 29 (9): 1626–1635. doi : 10.1109/TMI.2010.2045126 . ISSN 1558-254X . PMID 20304721 .

[4] „Rekonstrukcja dyfuzyjnego rezonansu magnetycznego w DSI Studio - DSI Studio” . dsi-studio.labsolver.org . Źródło 2019-04-22 .

[:1-5] Aleksander , Andrzej L.; Lee, Jee Eun; Łazarz, Marian; Pole, Aaron S. (lipiec 2007). „Obrazowanie tensora dyfuzji mózgu” . Neuroterapeutyki . 4 (3): 316–329. doi : 10.1016/j.nurt.2007.05.011 . ISSN 1933-7213 . PMC 2041910 . PMID 17599699 .

[bunb-6] „High Definition Fiber Tracking 'nerwowy blog | Blog Archive | Boston University” . Uniwersytet Bostoński . 2012-10-10 . Źródło 2013-11-10 .

[7] PBAIC2009 (2009-02-05), Stary przegląd konkursu Pittsburgh Brain Connectivity Competition 2009 , pobrane 2018-01-31

[:2-8] „Widząc zepsute kable mózgu | DiscoverMagazine.com” . Odkryj magazyn . Źródło 2017-11-25 .

[9] Bibliografia _ _ dsi-studio.labsolver.org . Źródło 2019-04-22 .

[10] „Śledzenie światłowodów w wysokiej rozdzielczości | UPMC | Pittsburgh, PA” . UPMC | Medycyna zmieniająca życie . Źródło 2019-04-24 .

[11] Szin, Samuel S.; Pathak, Sudhir; Presson, Nora; Ptak, William; Wagener, Lauren; Schneider, Walter; Okonkwo, David O.; Fernandez-Miranda, Juan C. (2014). Wykrywanie uszkodzenia istoty białej we wstrząsie mózgu za pomocą traktografii światłowodowej o wysokiej rozdzielczości . Postęp w chirurgii neurologicznej . Tom. 28. s. 86–93. doi : 10.1159/000358767 . ISBN 978-3-318-02648-1 . ISSN 1662-3924 . PMID 24923395 .

[12] Szin, Samuel S.; Verstynen, Tymoteusz; Pathak, Sudhir; Jarbo, Kevin; Hricik, Allison J.; Maserati, Megan; Piwa, Sue R.; Puccio, Ava M.; Boada, Fernando E. (maj 2012). „Śledzenie włókien o wysokiej rozdzielczości do oceny deficytu neurologicznego w przypadku urazowego uszkodzenia mózgu: znajdowanie, wizualizacja i interpretacja małych miejsc uszkodzeń”. Dziennik neurochirurgii . 116 (5): 1062–1069. doi : 10.3171/2012.1.JNS111282 . ISSN 1933-0693 . PMID 22381003 .

[upbs-13] „Notatki badawcze University Times” . Uniwersytet w Pittsburghu . 2012-03-22 . Źródło 2013-11-10 .

[14] „Śledzenie światłowodów w wysokiej rozdzielczości | UPMC | Pittsburgh, PA” . www.upmc.com . Źródło 2018-01-31 .

[15] Faraji, Amir H.; Abhinaw, Kumar; Jarbo, Kevin; Tak, Fang-Cheng; Shin, Samuel S.; Pathak, Sudhir; Hirsch, Barry E.; Schneider, Walter; Fernandez-Miranda, Juan C. (listopad 2015). „Podłużna ocena drogi korowo-rdzeniowej u pacjentów z usuniętymi malformacjami jamistymi pnia mózgu za pomocą traktografii światłowodowej o wysokiej rozdzielczości i analizy konektometrii dyfuzyjnej: wstępne doświadczenia” . Dziennik neurochirurgii . 123 (5): 1133–1144. doi : 10.3171/2014.12.JNS142169 . ISSN 1933-0693 . PMID 26047420 .