SEIS Inforsalud 2001

IV Congreso Nacional de Informática de la Salud

Madrid, 28 al 30 de Marzo de 2001

[OBJETIVO] [COMITÉS] [PARTICIPANTES] [ÁREAS] [ACTIV.INTERNACIONALES] [PROGRAMA] [MESAS REDONDAS] [S.CIENTÍFICAS] [S.TECNOLÓGICAS] [PÓSTERS] [INSCRIPCIÓN]

Póster nº 12: Xfun 1.1. Una nueva herramienta software para el cálculo de imágenes de perfusión, difusión y activación cerebral en entorno PC.

[1]J.V. Manjón, [1]M.Robles, [1]F.Gómez, [2]E. Mollá, [2]L. Martí-Bonmatí
[1] jmanjon@fis.upv.es, [2] Luis.Marti@uv.es
[1] Grupo de Informática Médica (GIM) , Universidad Politécnica de Valencia
[2] Clínica Quirón de Valencia (Spain)
Introducción
Las nuevas técnicas de imagen en resonancia magnética, tales como la perfusión, difusión y activación cerebral, requieren de un postprocesado cada vez más elaborado para la obtención de resultados. Nuestro objetivo ha sido desarrollar un programa fácil de manejar por los radiólogos(entorno Miicrosoft Windows) y que proporcionara una herramienta integral(varias técnicas), no solo para la investigación sino también para su uso clínico. 

 

Material y Métodos
Xfun 1.1 ha sido desarrollado en Visual C++ 5.0 para Windows NT 4.0 y puede funcionar en un PC normal. Es una herramienta integral para los distintos tipos de estudios de RM dinámica. El programa puede manipular secuencias de imágenes de RM  y analizar su variación temporal, asi como otras características dinámicas. Las imágenes son obtenidas via FTP de la maquina de RM para su posterior postprocesado. Este software implementa varios métodos:  estimación cualitativa de parámetros de perfusión, determinación de las distintas areas funcionales y cálculo de mapas de difusión cerebral.

Fig 1. Captura del programa mostrando distintos tipos de mapas de perfusión.
 

Perfusión

Los mapas de perfusión son imágenes paramétricas generadas a partir del análisis de las curvas señal-tiempo de una secuencia de imágenes de RM  potenciadas en T2*. Estas curvas(Fig 1.1.) muestran la variación del nivel de gris de un pixel respecto del tiempo debida a la circulación de un agente de contraste superparamagnético exógeno(Gadolinio DTPA) a través del lecho capilar. La Parametrización de estas curvas proporciona información de la hemodinámica subyacente. El estudio consiste en la adquisición de una serie de imágenes de RM  en distintos instantes de tiempo durante el paso del agente de contraste tras su inyección.


Fig 1.1. Ejemplo de una curva señal-tiempo de perfusión

Los mapas que se pueden generar son rCBV(regional Cerebral Blood Volume), rCBF (regional Cerebral Blood Flow), MTT(Mean Transit Time), TTP(Time To Peak), BAT(Bolus Arrival Time),MSD(Maximal signal drop), MC(Maximal Concentration), BW (Peak Width) y AIF(Arterial Input Function) (Fig 1.).
Los resultados cualitativos de estos mapas pueden ser obtenidos en pocos segundos pro-porcionando la posiblidad de una rápida respuesta. El cálculo de mapas de perfusión es completamente configurable en nuestro programa. El cálculo cuantitativo de mapas de perfusión nos permitiría hacer una compraración entre pacientes y con valores de norma-lidad por lo que estamos trabajando en ello en estos momentos.

Fig 2. Captura del programa mostrando la areas de activación visual en diferentes cortes.
 


Fig 2.1. Ejemplo de una curva de señal-tiempo activada.

Activación

Los mapas de activación cerebral son imágenes sintéticas en las que se muestran las áreas del cerebro que se “activan” cuando se realiza una tarea o se percibe un estímulo(mover una mano, mirar, escuchar, etc). Estos mapas se obtienen utilizando una téc-nica conocida como BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent). La idea básica de la técnica de BOLD consiste en que un área activada incrementa su consumo de oxígeno produciendo una variación local de las propiedades magnéticas en las cercanías de la zona(lecho venoso) que a su vez produce un incremento en la señal de RM(Fig 2.1.). Estos cambios locales son muy pequeños (2-5% de la señal)  y es necesario utilizar métodos estadísticos para su localización exacta. El estudio consiste en la adquisicion de imágenes de RM en distintos instantes de tiempo durante los estados de activación y reposo con el fin de diferenciar las zonas que se activan de las que no (variabilidad relacionada con el estímulo).   
Para determinar que zonas se activan se han utilizado tres métodos estadisticos diferen-tes, el test  t-student, el coeficiente de correlación cruzada (en los dominios del tiempo y la frecuencia) y la autocorrelación. Los mapas resultantes se superponen sobre imágenes anatomicas de mayor resolución espacial(Fig 2). El cálculo de los mapas de activación es totalmente configurable. El programa aplica, ademas, algunas tenicas de preprocesado y postprocesado para minimizar el error y mejorar los resultados.

Fig 3. Captura del programa mostrando algunos mapas de disfusión.
 

Difusión

Las imágenes potenciadas en difusión(DWI) son una clase de imágenes de RM que son sensibles al movimiento de las moléculas de agua en cada uno de los tres ejes(x,y,z). A partir de estas imágenes podemos cuantificar la difusión aparente del agua cerebral(decimos aparente ya que el movimiento del agua cerebral tambien está influido por la perfusión).  
Los mapas que podemos calcular son los siguientes: ADCx(Coeficiente de difusión Aparente en la dirección de fase) , ADCy(Coeficiente de difusión Aparente en la dirección de módulo) , ADCz(Coeficiente de difusión Aparente en la dirección de corte) , ADCm(Coeficiente de difusión Aparente medio) , IA( Indice de Anisotropía), ISO(Imagen de difusión Isotrópica), MD(Máxima difusión), EXP(Difusión exponencial) y FD(Factor de difusión) (Fig 3.).
El programa XFUN 1.1 puede manipular los formatos de imagen más comunes incluyendo ACRNEMA y DICOM, organiza las imágenes por cortes y puede trabajar con distintos pacientes a la vez, pudiendo comparar resultados. El programa tiene un conjunto de herramientas de analisis y mejora de la imagen, tales como MPR(reconstruccion multiplanar), definición de ROIs, histogramas, zoom, filtros, segmentación,etc. Los resultados generados por el programa pueden ser guardados en formato raw, jpeg ,bmp y avi.
 
Conclusiones
Se ha desarrollado una herramienta fácil de usar y de bajo coste que proporciona la posibilidad de trabajar con estas nuevas técnicas dinámicas de  RM. Dicha herramienta, ya se esta utilizando en dos clínicas de nuestro pais, proporcionándonos nuevos datos para una mejora continuada de estas nuevas técnicas y de la aplicación.
 
Lineas de trabajo futuras
Actualmente estamos trabajando en el desarrollo de una técnica robusta de estimación cuantitativa de perfusión cerebral, en la utilización de una atlas anatómico cerebral (Atlas de Talairach) para la correcta localización de las áreas activadas del cerebro, la mejora de las técnicas de clasificación en activación cerebral y en el desarrollo de nuevas modalidades de imágenes de difusion como el seguimiento 3D de tractos fibrosos usando difusión tensorial. Si esta interesado en testear nuestra aplicación por favor contacte con el e-mail arriba citado.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido desarrollado gracias a los proyectos de investigación NºGV98-1458 (Conselleria de Cultura, Educación y Ciencia de la Comunidad Valenciana), Nº19980417(UPV) y Nº19990283(Clínica Quirón de Valencia).
Bibliografía
[1] Décorps, M. Brain Perfusion Imaging. Syllabus, Sept,1998. Pag : 63-68.
[2] Ostergaard L et Al. High resolution measurement of cerebral blood flow using intravascular tracer bolus passages. Part I: mathematical approach and statistical analysis. Magn.Res.Med. 1996;36:715-725
[3] Rosen BR, Belliveau JW, Verea JM,Brady TJ. Perfusion imaging with NMR contrast agents. Magn Res Med 1990 ; 14 :249-65
[4] Smith AM et al. Whole Brain Quantitative CBF and CBV measurements using MRI Bolus Tracking: Comparison of methodologies. Magn.Reson.Med 2000 Apr 43(4):559-64
[5] Moonen, C.T.W., Bandettini, P.A. Functional MRI. Springer 1999.
[6] Ardekani BA, Kanno I. “Statistical Methods for Detecting Activated Regions in Functional MRI of the Brain”. Magnetic Resonance Imaging. Vol. 16, No.10, pág. 1217-1225. 1998.

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