Диагностические возможности 3D-визуализации с цветовым контрастированием в оценке очагов демиелинизации у пациентов

1. Диагностические возможности 3D-визуализации с цветовым контрастированием в оценке очагов демиелинизации у пациентов с

возможности
Белорусский государственный медицинский университет
3D-визуализации
с
Кафедра нервных и нейрохирургических болезней
цветовым
контрастированием в
оценке очагов
демиелинизации у
пациентов с рассеянным
склерозом после
аутологичной
трансплантации
мезенхимальных
стволовых клеток
Забавская Люция Валерьевна, 1527 группа, Лебедев Виктор
Игоревич,1530 группа Научные руководители: асс. Андреева М.
А., зав. лабораторией информационно-компьютерных технологий

2. Актуальность

Рассеянный склероз (РС) – это
хроническое аутоиммунное прогрессирующее
демиелинизирующее заболевание центральной
нервной системы мультифакториальной
природы, которое проявляется рассеянной
неврологической симптоматикой и имеет в
типичных случаях на ранних стадиях
реммитирующее течение.
▸ По данным Международной федерации рассеянного склероза за 2013 год,
в мире насчитывается более 2,3 млн пациентов.
▸ Беларусь относится к странам среднего
риска, распространенность рассеянного
склероза составляет примерно 36-45
случаев на 100 тыс. населения.

3. Актуальность

3
Актуальность томография
Магнитно-резонансная
является наиболее информативным
методом оценки очагов демиелинизации
при РС.
Однако существуют трудности в оценке
динамики очагов демиелинизации,
получаемых в разные периоды
наблюдения за течением РС, которые не
претерпевают явных визуальных
изменений на плоскостных МРТизображениях.

4. Цель работы

4
Цель работы
Расширить диагностические
возможности МРТ в оценке
динамики очагов демиелинизации
при рассеянном склерозе с
помощью 3D-нейровизуализации.

5.

“
▸ 3D-реконструкция -
автоматизированная
программная
трехмерная
реконструкция очагов
демиелинизации в
объёмном
представлении и
произвольной
пространственной
ориентации с
использованием
алгоритмов сегментации
слабоконтрастных
изображений.

6. Задачи

6
Задачи
уточнить диагностическую значимость отдельных показателей,
рассчитываемых программой и определить корреляцию между ними
определить диагностическую значимость цветового
контрастирования в оценке динамики очагов демиелинизации
оценить динамику очагов демиелинизации при помощи 3Dвизуализации, в том числе при отсутствии стандартизированных
условий исследований
выработать алгоритм анализа данных, определяемых программой

7. Материалы и методы

7
Материалы и методы
▸ Были получены МРТ-сканы 6 пациентов с РС, которым
проводилась аутологичная трансплантация мезенхимальных
стволовых клеток (АуТМСК).
▹ 5 ♀, 1 ♂;
▹ средний возраст – 30,83±7,57.
▸ МР-исследование 2 пациентов проводилось в
нестандартизированных условиях (на разных МРТаппаратах).
▸ С помощью специализированной программы обработки МРТсканов в DICOM-формате BrainSnitch, разрабатываемой
информационно-компьютерной лабораторией БГМУ, были
построены и оценены 3D-реконструкции очагов
демиелинизации исследуемых пациентов.
▸ Степень инвалидизации пациентов оценивалась по шкале

8. Условия проведения сканирования

8
Условия проведения сканирования
Стандартизированные (пациент 2)
Нестандартизированные (пациент 5)

9. Данные, предоставляемые программой

9
Данные, предоставляемые
программой

10. Параметры, доступные анализу:

10
Параметры, доступные
анализу:
количество очагов (плоскостных и объемных)
абсолютная площадь поверхности очагов
относительная площадь очагов
абсолютный объем очагов
относительный объем очагов
средний уровень яркости
относительная яркость

11. Материалы и методы

11
Материалы и методы
▸ Для объективизации полученных данных
были вычислены
▹ суммарная абсолютная и относительная площадь,
▹ суммарный абсолютный и относительный объем,
▹ средняя абсолютная и относительная яркость
очагов
▸ с отдельным анализом плоскостных и
объемных очагов в динамике.

12.

Результаты

13. Изменение количества очагов

13
Изменение количества очагов
Изменение во времени количества очагов демиелинизации у пациентов с РС после АуТМСК
60
50
Количество очагов
7
13
18
40
7
30
6
8
6
7
20
41
38
10
10
0
24
3
14
43
35
4
объемные
плоскостные
34
20
25
1
11 1 1
5 6
Очаги:

14.

Изменение
суммарной
Изменение
во времени суммарной
относительной
площади очагов
абсолютной
и демиелинизации
относительной
у пациентов с РС после АуТМСК
Изменение во времени суммарной абсолютной площади очагов демиелинизации у пациентов с РС после АуТМСК
площади всех очагов
8000
0,04
Относительная
площадь
7000
0,04
Пациент 1
6000
0,03
5000
0,03
Абсолютная площадь
4000
0,02
Пациент 3
3000
0,02
Пациент 4
2000
0,01
Пациент 5
1000
0,01
Пациент 6
0
1-е МРТ
Пациент 2
0
1-е МРТ
2-е МРТ
2-е МРТ
Поле корреляции показателей абсолютной и относительной площади всех очагов пациента 1 (1-е
ПолеМРТ)
корреляции показателей абсолютной и относительной площади всех очагов пациента 5 (1-е МРТ)
0
0,0020
Относительная площадь
0
0,0015
Относительная
0
площадь
0
0,0010
0,0005
0
0
50
0,0000
100 150 200 250 300 350 400
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0
Абсолютная площадь
Абсолютная площадь
(2-е МРТ)
0
Относительная
0
площадь
(2-е МРТ)
0,0015
Относительная площадь
0,0010
0
0,0005
0
0
0,0000
0
100
200
300 400 500 600 700
Абсолютная площадь
800
900 1000
0,0
50,0
100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0
Абсолютная площадь

15.

Изменение
во времени суммарной относительной
площади плоскостных очагов демиелинизации
у пациентов с РС после АуТМСК
суммарной
абсолютной
Изменение во времени суммарной абсолютной площади плоскостных очагов демиелинизации у пациентовИзменение
с РС
после АуТМСК
и относительной площади
плоскостных
очагов
Пациент 1
700
0,02
Относительная
площадь
0,02
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0
0
0
600
500
400
Абсолютная
300 площадь
200
100
0
1-е МРТ
2-е МРТ
Пациент 2
Пациент 3
Пациент 4
Пациент 5
Пациент 6
1-е МРТ
2-е МРТ
Поле корреляции показателей абсолютной и относительной площади поскостных очагов пациента 1 (1-е Поле
МРТ) корреляции показателей абсолютной и относительной площади плоскостных очагов пац
Относительная
0,0012
площадь
0
0
0,0008
Относительная
0 площадь
0,0004
0,0000
0
0
0,0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Абсолютная площадь
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0
Абсолютная площадь
(2-е МРТ)
0
(2-е МРТ)
Относительная
0,0012
площадь
0
0,0008
Относительная
площадь
0
0,0004
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Абсолютная площадь
45
50
0,0000
0,0
5,0
10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0
Абсолютная площадь

16. Изменение объемов очагов

16
Изменение во времени суммарного абсолютного Изменение во времени
объема очагов
суммарного относительного
демиелинизации у
объема очагов
пациентов с РС после АуТМСК
демиелинизации у
пациентов
с РС после АуТМСК
0
6000
Изменение объемов очагов
Относительный объем
Абсолютный
объем
5000
0
Пациенты:
4000
0
3000
0
2000
0
1000
0
0
1-е МРТ
2-е МРТ
1
2
3
4
5
6
0
1-е МРТ
2-е МРТ
Темпы прироста объема
Темп прироста абсолютного объема
Темп прироста относительного объема
«Относительный объём»
(Relative Volume - RelativeV) отношение объёма каждого очага
к объему полости черепа, что
позволяет нивелировать ошибки
при изменении масштаба
получения изображения.
500%
400%
300%
Темп прироста, % 200%
100%
0%
-100%
1 2 3 4 5 6
Пациент

17.

Изменение во времени усредненного показателя средней яркости очагов демиелинизации
Изменение уво времени средней относительной яркости очагов демиелинизации у
пациентов с РС после АуТМСК
пациентов с РС после АуТМСК
1200
3,5
Пациенты:
1
3
1000
2
3
2,5
800
4
2
600
Усреднённая средняя яркость
Средняя
относительная яркость
1,5
400
6
0,5
0
450%
400%
0
2-е МРТ
1-е МРТ
Темпы прироста яркости
Темп прироста абсолютной яркости
Темп прироста относительной яркости
1
200
1-е МРТ
5
2-е МРТ
«Относительный уровень яркости»
(Relative Gray – RGray) – показатель, который
характеризует среднюю интенсивность очага по
отношению к окружающей его области.
Находится делением среднего (по всем МРТ-срезам,
на которых зафиксированы составляющие данного
очага) уровня яркости всех пикселей,
принадлежащих объекту, к среднему уровню
яркости соседних с очагом областей на этих же
350%
300%
250%
Темп прироста, % 200%
150%
100%
50%
0%
-50%
1 2 3 4 5 6
Пациенты

18. Расхождения в визуальных данных и табличных показателях (пациент 3)

18
1-е МРТ
Расхождения в визуальных данных и
табличных показателях (пациент 3)
2-е МРТ

19. Расхождения в визуальных данных и табличных показателях (пациент 5)

19
1-е МРТ
Расхождения в визуальных данных и
табличных показателях (пациент 5)
2-МРТ

20.

“
Диагностические
преимущества программы 3Dнейровизуализации в
сравнении со стандартным
МР-исследованием

21. Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)

21
Пациент 1 (22 года, балл EDSS –
1,5)
▸ МРТ (2013)
Появление новых очагов
перивентрикулярно переднего рога правого
бокового желудочка 5,8х3,8мм и
перивентрикулярно заднего рога правого
бокового желудочка 5х3,7мм. При в/в
введении контрастного препарата участков
его патологического накопления не
выявлено.
▸ МРТ (2014)
По сравнению с исследованием от 15.08.13
значимого увеличения количества и
размеров очагов не выявлено. МР-картина
демиелинизирующего заболевания без
признаков активности на момент
исследования.

22.

23
Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)
МРТ (2013)
МРТ (2014)

23. Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)

24
Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)
МРТ (2013)
МРТ (2014)

24. Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)

25
Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)
МРТ (2013)
МРТ (2014)

25. Пациент 1 (22 года, балл EDSS – 1,5)

26
Пациент 6 (27 лет, балл EDSS – 4)
▸ МРТ (6.2013)
В белом веществе полушарий
обоих, преимущественно
перивентрикулярно,
определяются рассеянные
очаги демиелинизации без
признаков перифокального
отека и масс-эффекта.
▸ МРТ (11.2013)
МР-картина
множественных очагов
демиелинизации без
признаков накопления
контраста.
▸ МРТ (6.2014)
МР-картина
множественных
очагов
демиелинизации
без признаков
накопления
контраста.

26. Пациент 6 (27 лет, балл EDSS – 4)

27
Пациент 6 (27 лет, балл EDSS – 4)

27. Пациент 6 (27 лет, балл EDSS – 4)

“
Выводы:
1. Оперирование абсолютными характеристиками очагов в
отрыве от относительных может привести к неверной
интерпретации результатов 3D-реконструкции очагов
демиелинизации.
2. Оценка абсолютной и относительной площади должна
проводиться только для плоскостных очагов, без учета
площади поверхности объемных очагов
3. Для оценки динамики изменений яркости очагов путем
цветового контрастирования необходимо применять данные
относительной яркости, что позволяет нивелировать
погрешности нестандартизированного МРТ-исследования.
4. Наиболее значимыми показателями в оценке динамики
очагов являются количество очагов, относительная площадь
плоскостных, относительный объем объемных очагов и
относительная яркость.
5. Использование программы 3D-визуализации с цветовым
контрастированием является перспективным методом для
изучения динамики течения РС, в связи с возможностью
более наглядного
представления и детальной оценки

28.

29
Предлагаемый алгоритм
оценки данных
количество объемных и плоскостных очагов
суммарная относительная площадь
плоскостных очагов
суммарный относительный объем объемных
очагов
средняя относительная яркость
показатели темпов прироста приведенных
выше показателей

29. Предлагаемый алгоритм оценки данных

30
БЛАГОДАРИМ ЗА
ВНИМАНИЕ!