تکنیک های آنالیز DTI
بسیاری از تکنیک ها و رویکردهای مختلف آنالیز DTI برای مطالعه طیف وسیعی از آسیب شناسی ها استفاده شده است و شامل آنالیز بر اساس ناحیه مدنظر ، ترکتوگرافی ، آنالیز هیستوگرام ، طبقه بندی مبتنی بر اطلس ، کمی سازی شبکه های اتصال مبتنی بر نمودار و آنالیز مبتنی بر واکسل است. تعداد کمی هر یک از این تکنیک ها نقاط قوت و محدودیت های خاص خود را دارند و هیچ تکنیکی وجود ندارد که بتوان آن را برتر از سایر روش ها دانست. بهینه ترین روش آنالیز DTI به عوامل زیادی بستگی دارد ، از جمله:
- هدف از آنالیز DTI (به عنوان مثال ، مشخص کردن یک دسته فیبر شناخته شده)
- آنالیز فردی یا گروهی
- کیفیت داده ها
- …
تکنیک های مختلفی که برای مجموعه داده های آنالیز DTI در دسترس است را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
- آنالیز تمام مغز
- آنالیز ناحیه خاص
- آنالیز مبتنی بر واکسل
این طبقه بندی تکنیک های آنالیز DTI بر اساس مقیاسی است که برای ارزیابی پارامترهای DTI در مغز استفاده می شود. در اکثر رویکردهای آنالیز مبتنی بر واکسل ، اقدامات DTI در سطح واکسل، در هر واکسل مغز در زمان مشابه ارزیابی می شود. به همین ترتیب ، این روش همچنین می تواند به عنوان یک روش آنالیز کل مغز در نظر گرفته شود.
DTI چه چیزی را اندازه گیری می کند؟ تصویربرداری تنسور دیفیوژن (DTI) یک تکنیک تصویربرداری رزونانس مغناطیسی است که اندازه گیری دیفیوژن محدود آب در بافت را برای تولید تصاویر دستگاه عصبی به جای استفاده از این داده ها فقط به منظور اختصاص کنتراست یا رنگ به پیکسل های متقاطع ، امکان پذیر می کند.
تکنیک های آنالیز DTI در تمام مغز
مفهوم کلی تکنیک های آنالیز DTI تمام مغز بدست آوردن مقادیر کمی DTI از همه واکسل هایی است که شامل ماده سفید مغز هستند و می توانند به دو قسمت تقسیم شوند:
- روشی برای تعریف اینکه واکسل ها بخشی از ماده سفید مغز هستند
- روشی برای استخراج اطلاعات مربوط به آنالیز DTI از این واکسل ها
انتخاب واکسل هایی که باید در آنالیز گنجانده شود ، می تواند با استفاده از طبقه بندی مغز از مجموعه داده های MRI آناتومیک یا با انجام ترکتوگرافی تمام مغز انجام شود. در ترکتوگرافی تمام مغز ، تمام واکسل های مغز به عنوان نواحی دانه ای برای شروع روند ترکتوگرافی استفاده می شود. با استفاده از محدودیت های پارامترهای خاص مانند FA ، ترکت ها عمدتا از واکسل های ماده سفید عبور می کنند ، زیرا پارامتر FA در ماده خاکستری و مایع مغزی نخاعی کمتر است. پس از انتخاب واکسل ها ، می توان اطلاعات مرتبط با آنالیز DTI را استخراج کرد.
آیا DTI ساختاری است یا عملکردی؟ DTI اطلاعات مربوط به اتصال ساختاری را در مقایسه با داده های اتصال عملکردی از rsFMRI فراهم می کند. شاید از همه مهمتر ، DTI بتواند رابطه یک تومور با دستگاه های زمینه سفید را برای جراح نشان دهد.
آنالیز هیستوگرام
هنگامی که مقادیر DTI از واکسل های مدنظر استخراج شد ، می توان آنها را با استفاده از هیستوگرام خلاصه کرد. هیستوگرام توزیع فرکانسی است که تعداد واکسل ها را با مقدار خاصی از اندازه گیری دیفیوژن (مثل FA) نمایش می دهد. داده های آنالیز DTI در تمام مغز دارای نقاط قوت و محدودیت های زیر است:
- کمتر از سایر رویکردها به مداخله کاربر متکی است
- نتایج به سرعت و بدون تلاش بسیار بدست می آید
- با محاسبه میانگین پارامترهای آنالیز DTI در ماده سفید مغز ، اطلاعات ناحیه ای از بین می روند
- نتایج به اثرات نسبی ناشی از آتروفی حساس هستند
- نتایج می تواند به پارامترهای طبقه بندی / ثبت یا پارامترهای ترکتوگرافی کل مغز بستگی داشته باشد
هیستوگرام و هدف آن چیست؟ هدف از هیستوگرام (Chambers) خلاصه نمودن توزیع مجموعه داده های یک متغیره است.
تکنیک‌های آنالیز DTI در ناحیه خاص
در تکنیک های آنالیز DTI ناحیه خاص ، اقدامات دیفیوژن در یک یا چند ناحیه از پیش تعریف شده ی مغز بدست می آید. در نتیجه پارامترهای DTI ، مانند FA و MD از نظر آماری در یک ناحیه آناتومیک یا بازسازی سیستم عصبی ماده سفید ارزیابی می شود. دو رویکرد اصلی وجود دارد:
- آنالیز ناحیه مدنظر
- آنالیز ترکتوگرافی
اسکن DTI برای چه استفاده می شود؟ DTI یک روش تصویربرداری نسبتاً جدید است که می تواند برای ارزیابی ماده سفید مغز استفاده شود و با استفاده از آن ، جهت گیری و جهت تراکتهای فیبر ماده سفید را می توان بصری و کمی ارزیابی کرد.
آنالیز ناحیه مدنظر
در آنالیز ناحیه مدنظر (ROI) ، اقدامات دیفیوژن از یک ناحیه خاص مغز بدست می آید که با مشخص سازی دستی یا طبقه بندی خودکار تعریف می شود. از آنجا که طبقه بندی های خودکار وابستگی کمتری به ناظر دارند و در نتیجه قابلیت تولید مجدد بیشتری دارند ، از مزایای واضحی نسبت به ترسیم های دستی برخوردار هستند. با این حال ، طبقه بندی خودکار همیشه مناسب نیست ، به عنوان مثال میتوان به وجود مرزهای نامشخص در نواحی آسیب شناسی اشاره کرد. به جای مشخص کردن دستی نواحی و ساختارها ، می توان از روش های طبقه بندی اتوماتیک استفاده کرد. چنین روشهای خودکار هنگامی مفید هستند که بتوان ساختارها یا ضایعات را به دقت بر روی MRI تشریحی طبقه بندی کرد. به عنوان مثال ، ضایعات T2 می تواند در بیمار مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس (MS) طبقه بندی شود. پس از ثبت تصویر بر وزن T1 / T2 در مجموعه داده های DTI ، می توان مقادیر DTI را بدست آورد. به خاطر داشته باشید که این نتایج به شدت به طبقه بندی و دقت ثبت بستگی دارد ، به ویژه هنگامی که برخی از ضایعات کوچک هستند. علاوه بر این ، رزولوشن تصویر DTI نسبت به رزولوشن MRI ساختاری که برای طبقه بندی استفاده می شود ، معمولاً کمتر است و منجر به اثرات جزئی می شود. آنالیز DTI داده های ناحیه خاص با استفاده از روش ROI دارای مزایا و محدودیت های زیر است:
- در مقایسه با آنالیز تمام مغز ، اطلاعات ویژه تر ناحیه ای به دست می آید
- ترسیم دستی نسبت به سایر روش ها که به مدل سازی و پردازش تصویر پیچیده تری نیاز دارند ، به داده های اصلی نزدیکتر است
- آنالیز ROI نسبت به ترکتوگرافی یا آنالیز مبتنی بر واکسل کمتر به تنظیمات پارامتر وابسته است
- نیاز به یک فرضیه قبلی در مورد محل اختلاف وجود دارد ، همانطور که در آن ROI قرار می گیرد.
- تکرارپذیری نتایج درون و بین ناظران باید ارزیابی شود ، زیرا تعریف دستی ذهنی است.
- به دستورالعمل های روشنی نیاز دارد که نحوه تعریف ROI را توصیف می کند
منظور از منطقه مورد نظر چیست؟ یک منطقه مورد علاقه (اغلب به اختصار ROI) نمونه هایی از یک مجموعه داده است که برای یک هدف خاص مشخص شده است. مفهوم ROI معمولاً در بسیاری از زمینه های کاربرد مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال ، در تصویربرداری پزشکی ، ممکن است مرزهای تومور بر روی یک تصویر یا در یک حجم ، به منظور اندازه گیری اندازه آن ، تعریف شود.
آنالیز ترکتوگرافی
ترسیم ماده سفید فقط با استفاده از ROI های دستی دو بعدی یا تصاویر MR ساختاری به دلایلی که قبلاً ذکر شد ، مطلوب نیست. با این حال ، با استفاده از اطلاعات ذاتی جهت دیفیوژن در مجموعه داده های DTI ، می توان نمایش مجازی دسته های فیبر ماده سفید را با استفاده از ترکتوگرافی بازسازی کرد.
ترکتوگرافی DTI چیست؟ تراکتوگرافی تصویربرداری تنسور دیفیوژن یا ترکتوگرافی DTI ، یک روش MRI (تصویربرداری رزونانس مغناطیسی) است که سرعت دیفیوژن آب بین سلول ها را برای درک و ایجاد نقشه ساختارهای داخلی بدن اندازه گیری می کند. معمولاً برای تهیه تصویربرداری از مغز استفاده می شود.
