Měření posunu střední linie mozku a jeho automatizace: Přehled technik a algoritmů

Abstrakt

Středočárový posun (MLS) mozku je důležitá vlastnost, kterou lze měřit pomocí různých zobrazovacích metod včetně rentgenu, ultrazvuku, počítačové tomografie a magnetické rezonance. Posun intrakraniálních struktur ve střední čáře pomáhá diagnostikovat intrakraniální léze, zejména traumatické poranění mozku, cévní mozkovou příhodu, mozkový nádor a absces. Jelikož je MLS známkou zvýšeného intrakraniálního tlaku, je také indikátorem snížené mozkové perfuze způsobené intrakraniální hmotou nebo masovým efektem. Podáváme přehled studií, které MLS použily k předpovědi výsledků u pacientů s intrakraniální hmotou. V některých studiích byl MLS také korelován s klinickými příznaky. Automatizované algoritmy měření MLS mají významný potenciál pro pomoc lidským odborníkům při hodnocení snímků mozku. V algoritmech založených na symetrii se detekuje deformovaná střední linie a její vzdálenost od ideální střední linie se považuje za MLS. U algoritmů založených na orientačních bodech byla MLS měřena po identifikaci specifických anatomických orientačních bodů. Pro ověření těchto algoritmů byla měření pomocí těchto algoritmů porovnána s měřeními MLS provedenými lidskými odborníky. Kromě měření MLS na dané zobrazovací studii existovaly novější aplikace MLS, které zahrnovaly porovnávání vícenásobného měření MLS před léčbou a po ní a vývoj dalších funkcí pro indikaci hmotnostního efektu. Jsou uvedeny návrhy pro budoucí výzkum.

1. Úvod

1.1. Historie posunu střední čáry jako zobrazovacího znaku

Lidská hlava je zhruba bilaterálně symetrická. Přestože mezi mozkovými hemisférami existují funkční rozdíly, hrubá morfologie se řídí pravidlem . Mozkovna i mozeček jsou symetrické s laloky, komorami a hlubokými jádry podobné velikosti a tvaru v obou hemisférách. Jemná strukturální asymetrie nehraje v klinické neuroradiologické diagnostice žádnou roli . Z patologických vyšetření již lékaři vědí, že intrakraniální masa může způsobit posun mozku s následnou herniací, kompresí mozkového kmene a smrtí. Proto se od samého počátku neurozobrazování spoléhají na posun středočárových struktur jako na pomoc při diagnostice. Zpočátku se používal posun kalcifikované epifýzy na prostém rentgenovém snímku, následovaný pneumoencefalografií a angiogramem .

Po vynálezu ultrazvuku (USG), počítačové tomografie (CT) a magnetické rezonance (MRI) se stává možné průřezové zobrazování s výrazně lepším rozlišením a kontrastem tkání . Zatímco třetí komora (V3, obrázek 1) obsahující mozkomíšní mok (CSF) je snadněji identifikovatelná na snímcích US , většina autorů popisuje stupeň posunu septa pellucidum (SP, obrázek 1), tenké membrány mezi čelními rohy (FH) postranních komor, vzhledem k ideální střední čáře (iML) na snímcích CT . Ať už se použije epifýza, V3 nebo SP, odchylka dané středové struktury od iML se označuje jako posun středové linie (MLS). Protože při radiologickém hodnocení mozku hraje klíčovou roli symetrie, předpokládá se, že jakýkoli posun středočárových struktur představuje masivní lézi na straně, ze které je středočára posunuta . Pro praktické účely neexistují akutní „sací“ léze mozku, které by přitahovaly středovou linii k sobě.

Obrázek 1

Výpočetní tomografický snímek pacienta s traumatickým poraněním mozku zobrazující anatomické orientační body používané k měření posunu středové linie (na tomto snímku 2 mm) a různé typy intrakraniálního krvácení. SP: septum pellucidum, V3: třetí komora (zobrazena je pouze nejrostrálnější část), SDH: subdurální hematom, SAH: subarachnoidální krvácení a EDH: epidurální hematom.

1.2. Využití posunu střední čáry jako kvantitativního ukazatele hmotnostního efektu k předpovědi výsledku u pacientů s úrazem

Již v roce 1783 Alexander Monro odvodil, že lebka je „tuhá krabice“ vyplněná „téměř nestlačitelným mozkem“ a že její celkový objem má tendenci zůstávat konstantní . Doktrína uvádí, že jakékoli zvětšení objemu lebečního obsahu (např. mozku, krve nebo mozkomíšního moku) zvýší intrakraniální tlak (ICP). Navíc pokud se objem jednoho z těchto tří prvků zvětší, musí k tomu dojít na úkor objemu ostatních dvou prvků. V roce 1824 Kellie potvrdil mnoho z Monrových raných pozorování. Podle této doktríny může ložisková intrakraniální patologie poškodit všechny intrakraniální struktury snížením jejich perfuze ze zvýšeného ICP, pokud jsou vyčerpány všechny kompenzační mechanismy. Takový jev se nazývá „masový efekt“

V rozsáhlé prospektivní multicentrické studii NIH Traumatic Coma Data Bank autoři zkoumali údaje získané z úvodních CT snímků 753 pacientů s těžkým traumatickým poraněním hlavy (TBI), definovaným jako skóre Glasgow Coma Scale (GCS) 8 nebo méně . Pokud CT nálezy souvisely se zvýšeným ICP a úmrtím, byly nejdůležitějšími charakteristikami snímků MLS, komprese nebo obliterace perimesencefalických cisteren a přítomnost subarachnoidální krve (subarachnoidální krvácení, SAH) . V mnoha dalších studiích byla přítomnost MLS spojena se zvýšeným ICP a horší prognózou ; existuje však interakce s přítomností intrakraniálních lézí a dalších parametrů CT, jak bylo shrnuto v předchozím přehledu . MLS na CT nadále představuje neinvazivní odhad ICP u pacientů s TBI před vlastním měřením během operace a je považován za zobrazovací znak podporující Monro-Kellieho doktrínu. Byl prokázán vztah mezi MLS a výsledkem léčby pacientů s TBI v závislosti na dávce . Podobný vztah existuje také mezi MLS a vědomím u pacientů s akutní hemisférickou masou .

Přestože klasifikační schémata byla v předchozích zprávách velmi variabilní, MLS je kvantitativní měření, které lze provádět na nezvětšených nebo kontrastních snímcích. Může mít pozitivní a negativní hodnoty a může být definován jako 0 u subjektu, u něhož nedošlo k žádnému posunu. Vzhledem k tomu, že MLS lze měřit u každého mozku s patologií i bez ní, stal se nedílnou součástí hodnocení mozkových snímků. MLS je však méně vhodný pro znázornění masového efektu při vícečetných lézích . Na druhou stranu perimezencefalická cisternální komprese je schopna odhalit masový efekt v přítomnosti bilaterálních, mnohočetných lézí nebo lézí v zadní jámě; je však v nejlepším případě považována za semikvantitativní měření.

1.3. Standardizace měření posunu střední čáry

V zájmu dalšího snížení variability měření MLS u pacientů s TBI navrhla Nadace pro trauma mozku (BTF) v roce 2006 standardizovaný protokol zobrazovacího postupu CT. Byly navrženy standardizované metody odhadu objemu hematomu pomocí metody „“ a měření MLS . Navrhli používat 5mm axiální (horizontální) řezy od foramen magnum po sellu a 10mm řezy nad sellou, rovnoběžné s orbitomeatální linií . Vzhledem k tomu, že novější CT skenery jsou schopny získat izotropní voxely umožňující rekonstrukci obrazu v libovolné anatomické rovině bez ztráty rozlišení, mnoho nemocnic nyní používá 5mm řezy po celou dobu zákroku .

Na daném axiálním snímku se MLS měří na úrovni foramen Monro (FM), což je kanál spojující FH postranních komor s V3, jak je znázorněno na obrázcích 1 a 2 . Na úrovni FM je vidět pouze nejsvrchnější část V3, jak je znázorněno na obrázku 2. Největší předozadní průměr V3 je obvykle kaudálně od této úrovně . Směrnice BTF navrhuje stanovit MLS („“ na obrázku 2 a)) tak, že se nejprve změří šířka intrakraniálního prostoru („“) a poté se změří vzdálenost od kosti k SP („“). Poté lze MLS určit výpočtem . BTF ve svých pokynech rovněž doporučuje urgentní operaci u každého traumatického epidurálního (EDH), subdurálního (SDH) nebo intracerebrálního hematomu (ICH) způsobujícího MLS větší než 5 mm .

(a)

(b)

(a)
(b)

.

Protože lebka není vždy symetrická a pacient nemusí být při CT vyšetření dokonale vyrovnaný, mnoho specialistů měří MLS tak, že nejprve nakreslí iML spojující nejpřednější a nejzadnější viditelné body na falxu (tečkovaná čára na obrázku 2(a)) a poté změří nejvzdálenější bod na SP (nejpravější bod bílé vodorovné úsečky na obrázku 2(a)) jako kolmici od iML. U pacientů se spontánní ICH byla u této metody rovněž prokázána vysoká shoda mezi pozorovateli . Určení iML je navíc jednodušší než určení šířky intrakraniálního prostoru, pokud je lebka deformovaná nebo odstraněná v důsledku operace nebo úrazu.

Po prokázání prognostické hodnoty u pacientů s TBI se MLS široce používá při hodnocení neurologických onemocnění jako ukazatel hmotnostního efektu. Protože každé onemocnění má svou vlastní přirozenou anamnézu, měření a analýza MLS by měly být prováděny v kontextu primární diagnózy, jak je uvedeno v tabulce 1. V tomto článku podáváme v části 2 přehled běžně používaných zobrazovacích metod pro měření MLS a jejich použití u různých onemocnění. V oddíle 3 podáváme přehled algoritmů pro automatizované měření MLS a jejich výhod a omezení. Novější aplikace včetně měření MLS na snímcích po léčbě a vývoje nových vlastností masového efektu jsou přezkoumány v oddíle 4 a nakonec jsou uvedeny závěrečné poznámky.

2. Metody

2.1. Metody měření posunu střední čáry

. Počítačová tomografie

Počítačová tomografie využívá počítač k rekonstrukci obrazu příčného řezu na základě měření průchodu rentgenového záření tenkými řezy tkáně pacienta . Nekontrastní CT je zobrazovací metodou volby pro TBI z důvodu široké dostupnosti, rychlého získání snímků, vynikajícího detailu kostí, možnosti zobrazení celého těla u mnohočetně zraněných pacientů, nízkých souvisejících nákladů a kompatibility s většinou lékařských přístrojů umožňující vyšetření nestabilních pacientů . Na snímcích CT je možné měřit MLS pomocí SP, epifýzy nebo V3 jako anatomického orientačního bodu.

Obecně se CT mozku provádí u akutních neurologických stavů a MRI u subakutních nebo chronických případů. Kromě TBI je dalším důležitým akutním neurologickým stavem vyžadujícím zobrazovací vyšetření mozku cévní mozková příhoda. Ke kvantifikaci neurologického postižení se často používá skóre NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale). Nekontrastní CT vyšetření je preferovaným počátečním zobrazovacím vyšetřením u pacientů s cévní mozkovou příhodou, protože dokáže identifikovat hyperdenzní krvácení a odlišit ho od mozkového infarktu, což je spolu se skóre NIHSS vodítkem pro okamžitou intervenci. Časné známky infarktu na CT jsou však nenápadné a přesná identifikace infarktové oblasti je obvykle nemožná .

Vznik otoku mozku je nejobávanějším život ohrožujícím následkem ischemické cévní mozkové příhody velkého rozsahu. Termín maligní infarkt střední mozkové tepny (MCA), zavedený v roce 1996, byl původně definován jako infarkt celého teritoria MCA nebo i větších oblastí, které se na CT objeví jako oblasti se sníženým útlumem (hypodenzity) do 48 hodin . U většiny pacientů obvykle dojde ke zhoršení neurologického stavu během 72 až 96 hodin, ale u některých pacientů může dojít ke zhoršení během několika následujících dnů . CT je také metodou volby u nestabilních pacientů s infarktem MCA s otokem vyžadujícím následné zobrazovací vyšetření. Jako měřítko pro radiografické zhoršení se běžně používá stupeň MLS. Definice se však v jednotlivých studiích liší . Jakmile je diagnostikován maligní infarkt MCA, je jedinou účinnou léčbou dekompresivní kraniektomie (DC) s expanzivní duroplastikou. DC se také běžně provádí samostatně nebo v kombinaci s odstraněním hematomu u pacientů se zvýšeným ICP po TBI .

Pullicino a kol. měřili několik parametrů na axiálním CT provedeném do 48 hodin od vzniku u 118 po sobě jdoucích pacientů s těžkou akutní hemisferální mozkovou příhodou . Hrubými rizikovými faktory pro 14denní úmrtí, ke kterému došlo u 46 pacientů, byly objem léze 400 ml nebo větší, SP MLS 9 mm nebo větší, pineální MLS 4 mm nebo větší, intraventrikulární krvácení a koma při přijetí. Pouze SP MLS významně koreloval s přežitím v multivariační analýze, ale obě měření MLS byla vysoce korelovaná s korelačním koeficientem 0,82.

Lam et al. analyzovali znaky na axiálním CT provedeném do 24 hodin od vzniku příznaků u 55 pacientů s akutním rozsáhlým infarktem MCA . Autoři rozdělili jejich měření MLS do 3 skupin: žádný MLS, MLS menší než 10 mm a MLS větší než 10 mm. Rovněž nepopsali, který orientační bod byl použit k měření MLS. Analýza jednotlivých vysvětlujících proměnných ukázala, že NIHSS, přítomnost MLS, MLS větší než 10 mm, rozsah infarktu, přítomnost hydrocefalu, výpotek subarachnoidálního prostoru nebo cella media a ztráta kortikomedulární diferenciace byly spojeny s 30denní mortalitou (14 pacientů). Logistická regresní analýza ukázala, že jedinými nezávislými prediktory byly rozsah infarktu a NIHSS. Vzhledem k tomu, že edém mozku se obvykle rozvíjí později, považovali autoři „časný“ MLS první den za vysoce specifický, ale necitlivý znak.

Park et al. použili k posouzení objemu infarktu a MLS při SP difuzně váženou MRI (DWI) do 14 hodin a CT 24 ± 4 hodiny po vzniku cévní mozkové příhody u 61 pacientů . Stupeň atrofie mozku byl rovněž hodnocen pomocí poměru bicaudátu. U pacientů, u nichž se vyskytl akutní hemisferální infarkt, předpovídá objem infarktu větší než 220 ml nebo MLS větší než 3,7 mm na kontrolním CT přibližně 24 hodin po vzniku cévní mozkové příhody maligní infarkt, který byl zaznamenán u 21 pacientů. U pacientů s infarktem s méně atrofickým mozkem, definovaným poměrem bicaudátu menším než 0,16, je počáteční objem infarktu větší než 160 ml na DWI do 14 h po vzniku mozkové příhody vysoce prediktivní pro maligní průběh.

Spontánní ICH je nejčastějším podtypem hemoragické mozkové příhody. Rozhodnutí, zda a kdy ICH chirurgicky odstranit, obvykle závisí na objemu a lokalizaci hematomu . Podobně jako u traumatického hematomu se objem spontánní ICH odhaduje pomocí vzorce ABC . Ke kvantifikaci progrese masivního efektu po ICH se používá také MLS měřený na SP nebo epifýze . Zazulia et al. zjistili 17 případů progrese MLS, definované jako nárůst o více než 2 mm, u 76 pacientů, kteří měli opakované CT vyšetření po spontánní supratentoriální ICH . Z nich 10 se objevilo do 2 dnů a souviselo se zvětšením hematomu a 7 se objevilo později a souviselo s progresí edému. K progresi masového efektu v důsledku edému docházelo při větších objemech krvácení. Ve srovnání s epifyzárním MLS byl SP MLS citlivějším měřením. Klinický význam edému s pozdním nástupem a výsledek léčby pacienta však nebyl uveden.

Song et al. korelovali koma (GCS skóre 8 nebo méně) a anizokorii s CT nálezy u 118 pacientů se spontánní supratentoriální ICH . Univariační analýza ukázala, že objem hematomu, skóre intraventrikulárního krvácení a amplituda MLS souvisely s komatem a anizokorií. Průměrné hodnoty MLS byly 1,3, 5,9 a 10,1 mm u pacientů bez komatu, s komatem, ale bez anizokorie, a u pacientů s komatem i anizokorií. Autoři neuvádějí, zda byl k měření MLS použit nějaký konkrétní orientační bod. Třicetidenní mortalita byla 33,9 % a nebylo uvedeno, zda byl některý pacient operován. Kromě toho jejich klinické nálezy nesouvisely s výsledkem léčby.

Chronický subdurální hematom (cSDH) je tvořen hustou černou tekutinou podobnou motorovému oleji obsahující lyzovanou krevní sraženinu. Obvykle se vyskytuje u starších osob a vývoj od akutního SDH k cSDH trvá několik týdnů . Klinické příznaky a projevy cSDH jsou méně dramatické než u akutního SDH, který je v případě neléčení rychle smrtelný. Na CT snímcích se cSDH jeví jako kolekce s nízkým útlumem mimo mozek. MLS může být významný, zejména u pacientů s atrofickým mozkem. Klinicky se většina pacientů s cSDH projevuje bolestmi hlavy nebo mírnou slabostí končetin (hemiparézou) i při velkém MLS. Oboustranná cSDH je běžná. Při ní dochází k posunutí střední čáry zpět do normální polohy, takže MLS je u těchto pacientů méně užitečná. K adekvátnímu zhodnocení masivního efektu je třeba doplnit další zobrazovací znaky.

Místo mortality koreluje MLS u pacientů s cSDH s dalšími proměnnými. Jukovic a Stojanovic hodnotili 83 pacientů s 53 jednostrannými a 30 oboustrannými cSDH, aby určili práh MLS pro hemiparézu . Autoři nepopsali, jakým způsobem MLS měřili. Jejich výsledky naznačují, že u jednostranné cSDH může být práh MLS na úrovni 10 mm; u oboustranné cSDH byl práh 4,5 mm. Zajímavé je, že pacienti s jednostrannou cSDH mají častěji jak hemiparézu (44 pacientů), tak MLS (48 pacientů), ale křivka operačních charakteristik přijímače byla menší než křivka získaná u pacientů s oboustrannou cSDH. Autoři neuvedli, jak byli jejich pacienti léčeni, ale zjistili hemiparézu kontralaterálně ke straně silnější vrstvy hematomu u bilaterálních cSDH. Někteří z jejich pacientů mohli mít asymetricky rozložené „bilaterální“ léze, které se klinicky a radiologicky chovají jako unilaterální cSDH.

U některých pacientů s cSDH dochází k poruše vědomí. Sucu et al. hodnotili 45 pacientů s cSDH, kteří podstoupili burr-hole nebo twist-drill kraniostomii . Porovnávali úroveň vědomí pacientů měřenou pomocí skóre GCS, MLS na epifýze a SP v předoperačním i časném pooperačním období. U všech pacientů byl MLS na epifýze téměř vždy menší než MLS na SP na předoperačních i pooperačních CT snímcích. Pooperační CT snímky byly hodnoceny těsně po odstranění drenážních katétrů, 2 až 4 dny po operaci. Ze 45 zařazených pacientů mělo 28 pacientů poruchu vědomí definovanou skóre GCS nižším než 15 bodů. Polovina z nich měla skóre GCS 13 (8 pacientů) a 14 (6 pacientů). U pacientů s cSDH a poruchou vědomí zjistili, že pravděpodobnost návratu GCS na hodnotu 15 po operaci se zvyšuje, pokud je SP MLS 10 mm nebo větší. Autoři dospěli k závěru, že evakuace cSDH pravděpodobně nepovede k obnovení vědomí, pokud související MLS není dostatečně velký, aby vysvětlil špatnou úroveň vědomí. Jinými slovy, malý MLS zvyšuje pravděpodobnost, že existuje samostatná příčina. V obou studiích o cSDH jsou prahové hodnoty MLS podstatně větší než u pacientů s TBI nebo infarktem MCA. Tyto rozdíly lze vysvětlit odlišnou patofyziologií a vyšším stupněm atrofie mozku u pacientů s cSDH.

Mozkový absces je definován jako fokální hnisavý proces v mozkovém parenchymu. V časnějších stadiích mozkového abscesu nazývaných cerebritida je hnisavá léze špatně ohraničená od okolního mozku. Když se abscesové pouzdro vytvoří v pozdějších stadiích, kontrastem zesílené CT a MRI snímky ukazují dobře ohraničený, obvykle hladký a tenký lem zesílení (ring enhancement) . Demir a kol. retrospektivně vyhodnotili CT a MRI snímky 96 pacientů s klinickou diagnózou mozkového abscesu . Shromáždili obrazové charakteristiky z hlediska počtu a umístění a velikosti lézí a přítomnosti a rozsahu perilesionálního edému a MLS. Podle toho byl sestaven index závažnosti zobrazovacích metod. U 86 z těchto pacientů byla provedena operace, většinou aspirace (72 pacientů). Autoři pravděpodobně měřili MLS v blízkosti SP nebo V3, jak ukazují jejich obrázky, ale podrobnosti neuvedli. MLS klasifikovali jako mírný (menší než 5 mm), středně těžký (mezi 5 a 10 mm) nebo těžký (větší než 10 mm) a poté sečetli skóre získané z ostatních parametrů. Prokázali negativní korelaci mezi zobrazovacím indexem závažnosti a počátečním GCS. Byl zjištěn významný rozdíl mezi klinickými a zobrazovacími parametry pacientů s nepříznivým průběhem ve srovnání s pacienty s dobrým zotavením.

Po DC pro TBI nebo maligní infarkt MCA mají pacienti velké defekty lebky. Po odeznění edému mozku podstupují kranioplastiku kvůli ochraně a kosmetice. Kromě určení, zda je nutná DC, byl MLS použit také k předpovědi neurologického zlepšení po kranioplastice. Lin a kol. zařadili 56 pacientů po kranioplastice, 35 s MLS od 1 do 12 mm a 21 bez MLS, a analyzovali jejich klinické charakteristiky. Čtyřicet šest jejich pacientů mělo DC pro TBI nebo spontánní ICH a 10 pro velký infarkt nebo intrakraniální infekci . Všichni z nich podstoupili velkou jednostrannou DC s průměrem lebečního defektu větším než 100 mm. Jeden rok po kranioplastice došlo k významnému zlepšení skóre GCS, svalové síly paží a svalové síly nohou. Významně větší zlepšení skóre GCS bylo pozorováno ve skupině MLS. Osm pacientů ve skupině MLS mělo zapadlý mozek, což znamená větší předcházející lézi způsobenou TBI nebo cévní mozkovou příhodou. Velké mozkové inzulty jsou často spojeny se syndromem propadlého mozku (ST) po DC, kdy edém mozku časem ustupuje. Autoři přisuzují neurologické zlepšení vymizení ST, ale neuvádějí, kolik z 9 pacientů se zlepšením MLS a GCS skóre mělo zapadlý mozek.

2.2. Zlepšení neurologického stavu u pacientů s MLS a GCS skóre. Magnetická rezonance

MRI je technika, která vytváří tomografické obrazy pomocí magnetického pole a rádiových vln . Poskytuje vynikající kontrast měkkých tkání, podstatně lepší než jakákoli jiná zobrazovací metoda včetně CT a USG. U všech pacientů, u nichž přichází v úvahu intrakraniální novotvar nebo infekce, je MRI s kontrastem preferovaným vyšetřením, protože tyto léze lze identifikovat jako abnormální enhancement. Vzhledem k tomu, že signál MRI je velmi slabý, je často nutná delší doba zobrazování a spolupráce pacienta, což ji činí méně vhodnou pro vyšetření nestabilních pacientů. Axiální obrazy MRI, rekonstruované pomocí standardních ortogonálních rovin, tedy axiální, sagitální a koronální, se mírně liší od svých CT protějšků, které jsou rekonstruovány rovnoběžně s orbitomeatální linií. Navzdory tomuto rozdílu je měření MLS na snímcích MRI a na snímcích CT v podstatě stejný proces. Jakmile je vybrán řez obsahující příslušný anatomický orientační bod, lze MLS určit měřením vzdálenosti mezi touto strukturou a iML nebo polovinou šířky intrakraniálního prostoru, jak je popsáno v části 1.3.

V porovnání s CT detekuje MRI DWI infarktový objem během několika prvních hodin, což umožňuje včasnou identifikaci postiženého území a předpověď otoku mozku, včetně maligního infarktu MCA. CT však zůstává základem v diagnostice otoku mozku při následném zobrazování, když dojde ke klinickému zhoršení. V prospektivní, multicentrické, observační kohortové studii Thomalla et al. studovali pacienty s akutním infarktem MCA pomocí technik MRI včetně DWI, perfuzního zobrazení a MR-angiografie do 6 hodin od vzniku příznaků . Ze 140 zařazených pacientů se u 27 vyvinul maligní infarkt MCA, definovaný jako zhoršení skóre NIHSS a rozsáhlý infarkt MCA na následné MRI nebo CT nejméně dvou třetin jeho teritoria s kompresí komor nebo MLS. V této studii se MLS používá spíše jako koncový bod než jako prediktor výsledku. Jakmile je zjištěn spolu s velkým infarktem na MRI nebo CT, lze diagnostikovat maligní infarkt MCA. Kvantitativní definice MLS však nebyla uvedena. Přestože CT je nejbezpečnějším vyšetřením u nestabilních pacientů se zhoršením neurologického stavu, u některých pacientů mohl být MLS zjištěn na následné MRI ještě před klinickým zhoršením. Předem stanovená prahová hodnota objemu léze na DWI větší než 82 ml předpovídala maligní infekci s vysokou specificitou, ale senzitivita byla nízká. Autoři dospěli k závěru, že u podskupiny pacientů s malým počátečním objemem léze DWI je nutné opakované diagnostické vyšetření. Ze stejného důvodu provedli Park et al. také rutinní sledování CT s měřením MLS, jak je popsáno výše v části 2.1 .

Mozková žilní trombóza (CVT) je vzácný podtyp cévní mozkové příhody s velmi variabilním klinickým průběhem. Yii et al. provedli retrospektivní studii 106 po sobě jdoucích pacientů se zobrazovacími metodami potvrzenou CVT v letech 1997-2010 . Jejich studie ukázala, že žilní infarkty a hyperintenzita na DWI byly spojeny s klinickým zhoršením. Ostatní zobrazovací znaky, včetně parenchymového krvácení, vazogenního edému, MLS a lokalizace trombózy, nebyly prediktivní pro klinické zhoršení. Tyto výsledky naznačily, že CVT má jiný přirozený průběh než infarkt MCA.

Intrakraniální novotvar a absces mohou mít podobný subakutní průběh a fokální neurologický deficit. Absces i nádor mají perifokální (okolní) edém, ale první z nich má tendenci mít prstencovité zesílení na CT a MRI obrazech, zatímco druhý může být solidní nebo cystický se silnou, nepravidelnou stěnou. Demir a kol. provedli MRI s kontrastem u pacientů s klinickou diagnózou mozkového abscesu, pokud nebyla kontraindikace . Na MRI lze MLS měřit stejnou technikou jako na CT. Tyto výsledky lze přímo porovnat a shromáždit dohromady pro další statistickou analýzu, jak je popsáno v části 2.1.

Baris et al. přezkoumali MRI snímky 40 pacientů s primárními a 40 s metastatickými intraaxiálními supratentoriálními nádory mozku . Skupina supratentoriálních primárních solitárních mozkových nádorů byla také rozdělena na podskupinu multiformního glioblastomu (GBM) (24 pacientů) a podskupinu jiných než GBM (16 pacientů). Byly měřeny MLS, objem nádoru, objem perifokálního edému a poměr edému k nádoru. Patologické diagnózy primárních nádorů jiných než GBM zahrnují nádory nižšího stupně, méně agresivní podtyp. Autoři použili axiální snímky FLAIR k měření subfalcinální herniace, která se zdála být synonymem MLS. Neuvedli však, zda byl použit nějaký specifický orientační bod, například SP. Stupeň MLS byl klasifikován jako herniace 1. stupně, pokud byl MLS menší než 5 mm, a jako herniace 2. stupně, pokud byl MLS větší. Jejich výsledky ukázaly, že MLS a objem nádoru ve skupině primárního nádoru byly větší než ve skupině metastáz, zatímco objem edému vzhledem k objemu nádoru byl menší. MLS větší než 5 mm byl častější u primárních nádorů. Vzhledem k tomu, že větší nádory mají větší MLS a menší dodatečný prostor pro edém, může k těmto rozdílům přispívat rozdíl ve velikosti nádorů mezi skupinami.

V porovnání s maligními nádory mají benigní nádory mozku odlišné biologické chování a přirozenou historii. Zeidman a kol. přezkoumali 21 osob, které měly sériové snímky MRI mozku, aby určili rychlost růstu neoperovaných meningeomů . Rozhodnutí nepodstoupit operaci zahrnovalo absenci souvisejících neurologických symptomů nebo příznaků a obavu z vysokého operačního rizika neurologického postižení. Došli k závěru, že průměrná volumetrická rychlost růstu byla významně vyšší než planimetrická rychlost růstu. Zaznamenali sice také speciální zobrazovací charakteristiky včetně kalcifikace, T2 hypointenzity, durálního ocasu, masového efektu a MLS, ale žádná z nich nebyla v korelaci s rychlostí růstu. Vzhledem k tomu, že meningeomy jsou většinou benigní pomalu rostoucí nádory, ICP zůstává normální, dokud se nádor velmi nezvětší. Proto MLS hraje malou roli při sledování pacientů s meningeomy.

2.3. Ultrazvuk

US zobrazování se provádí technikou pulzního echa. Americký snímač přeměňuje elektrickou energii na krátký vysokofrekvenční zvukový impuls, který se přenáší do tkání pacienta, a poté se stává přijímačem, který detekuje ozvěny odražené zvukové energie. Místo zobrazování celého anatomického objemu a rekonstrukce standardizovaných axiálních, sagitálních a koronálních řezů se US snímky vytvářejí v libovolné anatomické rovině nastavením orientace a úhlu snímače a polohy pacienta. Vizualizace anatomických struktur pomocí US je omezena kostmi a strukturami obsahujícími plyn, jako je lebka a střeva.

S výjimkou kojenců není US diagnostickým nástrojem první volby pro zobrazování mozku. U pacientů s neurologickým onemocněním se nejprve provádí CT nebo MRI vyšetření. Poté může být US použita k posouzení karotid nebo k posouzení intrakraniálních cév pomocí transkraniální barevné dopplerovské sonografické techniky (TCCS). Důležitou výhodou US je pohodlí při vyšetření u lůžka, což je užitečné pro nestabilní pacienty, kteří mohou mít ventilátory, monitory a intravenózní pumpy, což činí transport těžkopádným a riskantním .

Seidel et al. provedli vyšetření TCCS u lůžka ke studiu průtokových vzorců MCA u pacientů s cévní mozkovou příhodou . Došli k závěru, že TCCS může poskytnout rychlé a spolehlivé údaje týkající se podtypu a mechanismu cévní mozkové příhody bezprostředně po jejím vzniku, ale u 17 z jejich 84 pacientů nebylo možné vyšetření provést z důvodu nedostatečného časového akustického okna. Kromě toho byli také průkopníky měření MLS pomocí US s podporou TCCS . Po identifikaci tepen Willisova kruhu byla hloubka insonačního okna upravena tak, aby byl viditelný střední mozek ve středu obrazu a kontralaterální lebka. Z této pozice byl snímač nakloněn o 10 stupňů nahoru, aby bylo možné identifikovat V3 pomocí jeho hyperechogenních okrajů a okolního hypoechogenního thalamu a hyperechogenní epifýzy. Přestože je US skenovací rovina poněkud nakloněná, je přibližně vodorovná. Vzdálenosti mezi US sondou a středem V3 byly měřeny z obou stran hlavy. Tyto dvě vzdálenosti, a , pak lze použít k výpočtu MLS podle vzorce . Matematicky je tento vzorec stejný jako vzorec pro MLS popsaný v části 1.3.

U mozků s degenerativním onemocněním je možné najít V3 a změřit jeho průměr pomocí transkraniálního B-mode snímku . Při kompresi komor však TCCS nepomáhá najít V3 a změřit MLS. Proto v následujících kapitolách používáme termín „US“ pro označení celého procesu měření včetně identifikace arteriálního toku pomocí TCCS. K ověření měření MLS pomocí US se jako zlatý standard používá odpovídající CT snímek v daném časovém okně, obvykle v řádu hodin . Vzhledem k tomu, že rovina snímání US je přibližně horizontální, sonografické měření MLS a měření MLS na CT se obvykle porovnávalo přímo bez jakékoli transformace nebo konverze.

Stolz a kol. provedli prospektivní nábor 61 pacientů se supratentoriálním infarktem (45 pacientů) nebo intracerebrálním krvácením (16 pacientů) . Celkem 122 sonografických měření MLS u lůžka pacienta bylo porovnáno s CT daty ve 12hodinovém časovém okně. Celkový korelační koeficient byl 0,93. U 50 US měření provedených ve 3hodinovém časovém okně byla korelace ještě lepší. Celkový 95% interval spolehlivosti rozdílu MLS mezi měřeními TCCS a CT byl ±1,78 mm. Všechny rozdíly byly menší než 2 mm. Kromě potvrzení svých výsledků autoři dospěli k závěru, že US je vhodná zejména pro kriticky nemocné pacienty, kteří nejsou schopni transportu. Neuvádějí, zda byl některý pacient vyloučen z důvodu nedostatečného temporálního akustického okna.

Po potvrzení přesnosti sonografického měření MLS zařadili tito autoři 42 pacientů s akutní, těžkou hemisférickou mozkovou příhodou definovanou jako pacienty se skóre na Skandinávské škále mozkové příhody nižším než 35 bodů . Při přijetí bylo provedeno CT a karotická duplexní sonografie. TCCS byla provedena 8 ± 3, 16 ± 3, 24 ± 3, 32 ± 3 a 40 ± 3 hodiny po vzniku mozkové příhody. Velikost infarktu byla stanovena z následného CT. Dvanáct pacientů zemřelo v důsledku mozkové herniace, 28 jich přežilo. Dva muži dostali DC 27 a 30 hodin po mrtvici a přežili. Z další analýzy byli vyloučeni. MLS byl významně vyšší ve skupině s herniací již 16 hodin po vzniku cévní mozkové příhody. Mortalita byla 100 %, pokud byl sonografický MLS větší než 2,5, 3,5, 4,0 a 5,0 mm po 16, 24, 32 a 40 hodinách. Šestnáct ze 42 pacientů bylo během prvních 48 hodin sedováno a uměle ventilováno, což velmi ztěžovalo klinické monitorování. Autoři navrhli, že monitorování MLS pomocí TCCS u lůžka je diagnostickou alternativou u kriticky nemocných pacientů, které nelze jinak adekvátně monitorovat.

Tang et al. hodnotili 51 po sobě jdoucích pacientů s akutní spontánní supratentoriální ICH pomocí US . Osmnáct pacientů bylo vyloučeno pro špatné temporální akustické kostní okno alespoň na jedné straně lebky. Kromě MLS měřili také index pulzatility (PI) MCA a porovnávali jej s údaji z CT, včetně MLS a objemu hematomu vypočteného podle vzorce. Korelační koeficient mezi MLS pomocí US a pomocí CT byl 0,91. Ve srovnání s pacienty s ICH o objemu menším než 25 ml měli ti s větším objemem větší MLS a vyšší PI ipsilaterální MCA. Při použití US byl MLS citlivější a specifičtější než PI při detekci velké ICH a předpovědi špatného výsledku. Autoři potvrdili přesnost sonografického měření MLS a také dospěli k závěru, že sledování MLS pomocí US může odhalit expanzi hematomu a předpovědět krátkodobý funkční výsledek. Uvedli pacienta, u kterého byla expanze hematomu zjištěna pomocí US a potvrzena následným CT, ale zda byli i další pacienti s podobným průběhem, neuvedli.

Llompart Pou et al. prospektivně provedli 60 vyšetření TCCS u lůžka 41 pacientů s TBI s průměrným časovým intervalem mezi vyšetřením CT lebky a TCCS 322 ± 216 min . Podle Marshallovy (TCDB) klasifikace bylo 11 z jejich 60 CT studií typu V (evakuovaná hmota). Autoři však neuvedli další podrobnosti o provedených operacích. Žádný pacient nebyl vyloučen z důvodu nedostatečného akustického okna. Korelační koeficient mezi MLS naměřeným pomocí CT a pomocí TCCS byl 0,88. Rozdíly mezi nimi se pohybovaly od +2,33 do -2,07 mm s průměrem 0,12 mm. V žádné podskupině nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly. Autoři dospěli k podobnému závěru, že sonografické měření MLS je přesné a vhodné pro sledování u lůžka pacienta s TBI.

Sonografické měření MLS s použitím V3 jako orientačního bodu je přesné ve srovnání s CT řezy na úrovni V3 . Přímé srovnání sonografických údajů MLS s CT údaji MLS naměřenými na SP je však nevhodné, protože maximální předozadní průměr V3 je kaudální (dolní) a zadní vůči SP. Motuel et al. provedli prospektivní studii na 52 po sobě jdoucích pacientech neurochirurgické jednotky intenzivní péče a z nich 31 bylo přijato pro těžkou TBI . Sedm pacientů podstoupilo operaci k odstranění intrakraniální masy. Sonografické měření MLS bylo provedeno co nejdříve před nebo po CT s použitím V3 jako orientačního bodu. Kromě porovnání s údaji o CT MLS na V3 (metoda 1) autoři také porovnávali své sonografické údaje o MLS se „standardními“ údaji o CT MLS na SP (metoda 2). Korelační koeficient byl 0,76 pro metodu 1 a 0,81 pro metodu 2. Rozdíl mezi US a CT měřením činil v průměru 0,1 mm pro metodu 1 a 0,9 mm pro metodu 2.

Ačkoli to nebylo statisticky významné, autoři uvádějí o něco menší MLS naměřený pomocí CT s použitím V3 jako orientačního bodu (4,2 ± 5,5 mm) ve srovnání s MLS získaným pomocí SP (4,7 ± 6,7 mm). Vztah mezi MLS a ICP byl zkoumán na základě výsledků 30 pacientů s invazivním monitorováním ICP. Nebyla zjištěna žádná významná korelace mezi ICP a MLS hodnoceným pomocí všech tří metod. Tyto výsledky naznačují, že MLS není v subfalcinálním prostoru jednotný a že při určování MLS v různých anatomických markerech hrají roli anatomická omezení. Podobně byly zjištěny také rozdíly mezi MLS určeným pomocí SP a MLS pomocí epifýzy měřeným na CT snímcích, i když jsou na stejném řezu . Na základě těchto výsledků se zdá, že měření MLS jsou srovnatelná pouze při použití stejného orientačního bodu.

3. Algoritmy pro automatizované měření posunu střední čáry

Systémy počítačem podporované zobrazovací diagnostiky mají významný potenciál pro pomoc lidským odborníkům při hodnocení snímků mozku. Kromě identifikace intrakraniálních lézí by mělo být důležitou součástí těchto systémů měření MLS. V této části podáváme přehled algoritmů, které mohou automaticky měřit MLS. Většina z nich je založena na snímcích CT, ale lze je snadno upravit tak, aby fungovaly i na snímcích MRI.

Pro lidského specialistu je měření MLS na snímcích dané studie poměrně jednoduché. Po vybrání správného axiálního řezu nebo úrovně a nalezení referenčního bodu určeného buď iML, nebo středem šířky intrakraniálního prostoru lze MLS změřit jako kolmou vzdálenost mezi orientačním bodem (SP nebo epifýzou) a referenčním bodem. Počítačový systém může snadno měřit vzdálenosti na digitálních snímcích. Před vlastním měřením MLS je však třeba použít specializované techniky předzpracování a extrakce příznaků k nalezení relevantních bodů na vstupních snímcích. Řada metod, které detekují neporušenou midsagitální rovinu (iMSP) na kompletní CT studii mozku, může být použita k poskytnutí informací o iML na jediném řezu použitém k měření MLS. Navíc k měření „standardizovaného“ MLS na úrovni FM je třeba správný řez správně identifikovat ručně nebo automaticky.

Algoritmy, které měří MLS, se dělí na dva typy: založené na symetrii a založené na orientačních bodech. U algoritmů založených na symetrii není nutné rozpoznávat specifické anatomické orientační body. Místo toho se hledá křivka spojující všechny posunuté a deformované struktury. Vzhledem k tomu, že některé struktury, jako je SP a epifýza, jsou posunuty intrakraniální hmotou, zatímco jiné, jako jsou komory a corpus callosum, jsou deformovány, používáme pro souhrnný popis této křivky termín „deformovaná střední linie (dML)“ . V algoritmech založených na orientačních bodech se nejprve rozpoznávají konkrétní struktury, často části postranních komor. V rámci daných (ventrikulárních) oblastí se identifikuje SP nebo jiný orientační bod a podle toho se změří MLS.

3.1. Metody založené na symetrii

Liao a spol. navrhli automatizovanou metodu rozpoznávání dML na CT řezech na úrovni FM . Jak je znázorněno na obrázku 2b), dML byla rozložena na tři segmenty: horní a dolní přímý segment (černé čáry) představující části tvrdého falx cerebri oddělující dvě mozkové hemisféry a centrální zakřivený segment tvořený kvadratickou Beziérovou křivkou (bílá křivka), který představuje zasahující měkkou mozkovou tkáň. Autoři předpokládali, že dML je křivka s maximální bilaterální symetrií, vypočtená minimalizací součtu čtverců rozdílů ve všech pixelech střední linie v horizontálním (levopravém) rozsahu 24 mm. Pro další zjednodušení výpočtu předpokládali, že horní a dolní falxové segmenty jsou nepohyblivé, čímž se z nich staly vertikální linie. K odvození optimálních hodnot čtyř proměnných určujících polohy tří kontrolních bodů Beziérovy křivky byl použit genetický algoritmus. Algoritmus byl třikrát opakován s maximálně přípustnými hodnotami MLS nastavenými na 15, 22,5 a 30 mm. Pokud byly výsledky stabilní, byla MLS po zjištění dML snadno určena polohou centrálního řídicího bodu. V opačném případě byly považovány za neúspěšné.

Náš algoritmus byl vyhodnocen na patologických snímcích 81 po sobě jdoucích pacientů léčených v jednom institutu po dobu jednoho roku. Padesát čtyři z těchto pacientů mělo TBI a 25 spontánní ICH. Náš algoritmus byl schopen změřit MLS u 65 (80 %) pacientů. U 62 (95 %) z nich byl rozdíl menší než 1 mm. Všechny tři nepřesné výsledky se vyskytly u snímků s MLS větším než 10 mm. Ačkoli úspěšnost měření MLS klesala s rostoucím MLS, většina pacientů s MLS větším než 5 mm byla změřena správně. Hlavní nevýhodou našeho algoritmu byla vyšší míra selhání u snímků spontánní ICH, která se často vyskytuje v bazálních gangliích v blízkosti střední čáry. S využitím údajů o ručně a automaticky změřeném MLS jsme také provedli analýzu výsledků u pacientů s TBI . Ačkoli to nebylo statisticky významné, zdálo se, že MLS je prediktorem mortality. Predikce úmrtí při použití MLS 3,5 mm jako prahové hodnoty byla 76 % senzitivní (13/17) a 71 % (24/34) specifická. Pro predikci mortality neměl náš automatický algoritmus horší výsledky než manuální měření MLS.

Chen et al. navrhli automatickou metodu odhadu dML na snímcích MRI u pacientů s gliomy . Autoři zkonstruovali rozšířený Voigtův model, který předpovídal umístění dML na axiálním řezu nesoucím maximální průměr nádoru pomocí velikosti a umístění léze. Použili koeficient elasticity a koeficient viskozity mozkové tkáně z literatury. Navrhli složenou metriku lokální symetrie kombinující lokální symetrii intenzity a lokální symetrii gradientu intenzity, která zpřesňuje predikovanou střední čáru v rámci lokálního okna, jehož velikost je určena podle modelu dírkové kamery. Bez teoretického důkazu autoři empiricky vyzkoušeli různé hodnoty modulačního faktoru a kandidát s maximálním součtem složené lokální symetrie byl v každém případě považován za „predikovanou“ dML. Poté byl tento dML zpřesněn a vyhlazen podle lokální symetrie.

Navržená metoda byla ověřena na 30 sadách dat MRI z výzvy Multimodal Brain Tumor Segmentation challenge na konferenci MICCAI 2013. Autoři ručně vybrali axiální řez s maximálním MLS, přičemž jej považují za odpovídající řezu s maximálním poměrem nádoru k mozku. MLS na těchto řezech MRI se pohyboval mezi 0 a 6 mm. Přestože vymezený dML nebyl na úrovni běžně používané pro „standardizované“ hodnocení MLS a hodnocení výsledků, autoři získali přesné výsledky. V porovnání s ručně vytyčenými dML jejich metoda poskytla průměrný rozdíl 0,61 ± 0,27 mm a průměrný maximální rozdíl 1,89 ± 1,18 mm.

3.2. Metody založené na orientačních bodech

Yuh et al. vyvinuli sadu počítačových algoritmů v programovém prostředí MATLAB 7.0.1 k vyhodnocení CT na důkaz TBI . Zdá se, že algoritmus nejprve detekoval lebku a iMSP, ale podrobnosti nebyly uvedeny. Poté byly pomocí vhodných prahových hodnot hustoty CT, prostorového filtrování a shlukové analýzy detekovány pixely krve a mozkomíšního moku. Jakmile jsou pixely obsahující krev identifikovány, jsou klasifikovány jako EDH, SDH, ICH, SAH nebo IVH podle jejich umístění vzhledem k lebce. Pro výpočet MLS byla posouzena symetrie pixelů mozkomíšního moku v postranních komorách vzhledem k iML určené osou symetrie lebky. Pro určení stavu bazálních cisteren byl vypočten objem shluku pixelů bazálního mozkomíšního moku. Autoři však neuvedli, jak byly pixely CSF identifikovány jako komory nebo cisterny. Software byl poté aplikován na validační vzorek více než 200 pacientů hodnocených pro podezření na akutní TBI. Automatická detekce přítomnosti alespoň jednoho radiologického příznaku akutní TBI prokázala vysokou citlivost 98 %. Autoři neuvedli výsledky kvantitativního měření MLS. Pro detekci MLS větších než 5 mm uvedli senzitivitu 100 % a specificitu 98 %. Vzhledem k tomu, že bylo pouze 9 pacientů s takovým nálezem a další 4 pacienti mají falešně pozitivní výsledky, byla míra pozitivní predikce jejich metody detekce MLS pouze 70 %.

Xiao a kol. navrhli postup, který může měřit MLS rozpoznáním SP v rámci dané CT studie . Všechny řezy studie byly vloženy do systému předzpracování, který rozpoznal lebku a iMSP a zbavil všechny extrakraniální oblasti pomocí kombinace filtrů v přístupu s více rozlišeními. Poté byl ze všech komorových oblastí vybrán řez obsahující FHs a SP pomocí expertních pravidel a metody binární množiny úrovní s více rozlišeními. IML byl definován jako průsečík mezi iMSP, vypočteným pomocí Liuovy metody , a rovinou daného řezu. Nakonec byla SP rozpoznána jako izodenzní úsečka v rámci hypodenzních FH pomocí Houghovy transformace vážené opakovanou morfologickou erozí. Nejvzdálenější bod na SP jako kolmice od iML byl použit k měření MLS. Obvykle to byl nejzadnější bod.

Náš systém byl testován na snímcích 96 po sobě jdoucích pacientů přijatých na neurochirurgickou jednotku intenzivní péče . Výsledky byly vyhodnoceny lidskými experty. Náš algoritmus nerozpoznal FH na snímcích 16 pacientů, všichni s velkým intrakraniálním hematomem (13 SDH, 1 EDH a 2 ICH) s výraznou deformací mozku. Ve 2 případech s cavum septum pellucidum, kde má SP oddělené oba své lístky, náš algoritmus rozpoznal pouze jeden z obou lístků. U zbývajících 78 pacientů je průměrný rozdíl mezi automatickým a manuálním měřením MLS 0,23 ± 0,52 mm. Výrazně vychýlený SP byl úspěšně rozpoznán a MLS do 30 mm byl přesně změřen. Rozdíl mezi automaticky a manuálně naměřeným MLS byl menší než 1 mm v 70 ze 78 případů a menší než 0,5 mm v 60 případech. Chyba se nezvyšovala s větším MLS. Naše metoda je robustní a lze ji použít v pohotovostních i rutinních podmínkách. Třicet pacientů podstoupilo operaci. Jejich průměrný MLS byl mnohem větší než u pacientů bez operace (9,2 ± 7,1 oproti 1,7 ± 1,3 mm, ), což potvrzuje užitečnost MLS pro vedení okamžitého chirurgického zákroku.

Chen a kol. představili automatizovaný systém založený na CT snímcích, který dokáže odhadnout MLS a provést screening zvýšeného ICP . Jejich metoda vycházela z jejich předchozí práce o detekci komor . Pixely CSF byly detekovány pomocí modelu Gaussovy směsi pro každý CT řez, který klasifikoval pixely do čtyř typů tkání: kost nebo hematom, šedá hmota, bílá hmota a CSF. Na základě těchto pixelů byly detekovány komory pomocí kritérií velikosti a umístění. Pro odhad MLS autoři nejprve provedli odhad iML na základě symetrie lebky, falxu a interhemisférického sulku. Poté byla provedena segmentace komor z CT skenu, která byla použita jako vodítko pro identifikaci dML pomocí tvarové shody. Autoři se domnívali, že tyto postupy napodobují proces měření prováděný lékaři, a při hodnocení prokázali slibné výsledky.

Soubory CT dat obsahující 391 řezů od 17 pacientů s TBI byly testovány pro detekci iML a dML, stejně jako pro měření MLS a odhad ICP. U většiny řezů (více než 80 %) byly chyby mezi iML odhadnutou jejich metodickým rámcem a manuální anotací přibližně 2 pixely, tedy asi 1 mm. U dML nad 80 % byl rozdíl menší než 2,25 mm za předpokladu, že kvalita segmentace komor je relativně dobrá, definovaná jako výsledek segmentace umožňující manuální měření MLS. Jinými slovy, metoda také selhala, když komory nebylo možné identifikovat kvůli výrazné deformaci mozku.

Liu a kol. představili další metodu založenou na orientačních bodech pro automatickou detekci a kvantifikaci posunu MLS na snímcích TBI CT . Po diskretizaci histogramu byly pixely se snímky klasifikovány jako lebka, hematom, mozek nebo CSF. „Střední řez“, pravděpodobně řez na úrovni FM, byl detekován ze všech snímků v dané studii pomocí mapy pravděpodobnosti obsahující FH, V3 a perimesencefalickou cisternu. Na tomto řezu byly v daném rozsahu na základě tloušťky lebky zjištěny přední a zadní úponky falx. K detekci oblastí CSF a orientačních pixelů v nich byl použit proces shlukování Gaussovy směsi. Více kandidátů falxů bylo detekováno pomocí směrového jednoduchého spojitého řetězce po detekci hran. Prostorové vztahy mezi těmito markery byly vycvičeny z údajů od 200 pacientů. Pravděpodobnostní rozdělení se naučilo z tréninkových dat ze středního řezu 200 pacientů pomocí modelu Gaussovy směsi.

Autoři testovali svou metodu na experimentálním souboru dat obsahujícím 565 pacientů s přibližně 12 CT řezy na pacienta. Zda se tréninková data překrývají s testovacími daty, neuvedli. Více než 100 pacientů mělo MLS větší než 5 mm. Jejich metoda dosáhla maximální chyby vzdálenosti 4,7 ± 5,1 mm. Autor dospěl k závěru, že jejich metoda překonala předchozí metody, zejména v případech velkých MLS a chybějících komor.

4. Novější aplikace: Kromě pomoci při diagnostice a vedení léčby

4.1. Měření posunu střední čáry po léčbě

Intrakraniální léze diagnostikované na CT nebo jiných snímcích se v průběhu času vyvíjejí. Jejich tvar a velikost se mění také v důsledku lékařské nebo chirurgické léčby. Po těchto zákrocích lze MLS stále měřit stejnými metodami popsanými v části 1.3. Pacientům podstupujícím DC jsou odstraněny části lebky, což ztěžuje měření šířky intrakraniálního prostoru. Nicméně iML lze stále identifikovat a použít k měření MLS. Po úspěšné léčbě by se měl MLS zmenšit. Definovali jsme středočárový návrat (MLR) následovně: MLR = , kde a označují MLS naměřený ze snímků po léčbě, resp. ze základních snímků. Dále jsme navrhli některé kvantitativní zobrazovací parametry pro hodnocení dekompresivního úsilí a dekompresivních účinků. Úsilí DC, objem kraniektomie, lze odhadnout pomocí metody ABC . Na druhé straně objem transkalvární herniace mozku (TCH), odpovídající efektu léčby vytvořenému odstraněním lebky a expanzivní duroplastikou, je modelován jako rozdíl mezi dvěma sférickými čepičkami .

Takeuchi et al. retrospektivně přezkoumali předoperační a pooperační CT snímky 186 po sobě jdoucích pacientů, kteří podstoupili operaci TBI, a zkoumali prognostické faktory nových CT nálezů objevujících se méně než 24 hodin po operaci . Ačkoli neexistovalo žádné standardizované nebo stanovené pravidlo pro načasování pooperačního vyšetření, 139 ze 186 pacientů mělo CT vyšetření do 1 hodiny po operaci, z toho 138 rutinně. Celkem 30 nových nálezů na pooperačním CT bylo pozorováno u 29 pacientů (15,6 %), včetně SDH u 11 pacientů (10 kontralaterálních, 1 ipsilaterální), kontuzí mozku u 11 (9 kontralaterálních, 2 ipsilaterální), kontralaterální EDH u 5 a ischemie celého mozku u 3. Autoři neuvedli pooperační MLS při následných CT vyšetřeních. Deset pacientů s novými nálezy podstoupilo celkem 11 následných operací a 7 z nich mělo DC. Jednorozměrná analýza ukázala, že GCS skóre 8 nebo méně, SDH jako primární indikace k operaci, MLS, obliterovaná bazální cisterna a DC byly významně spojeny s vyšším rizikem nových nálezů. Vzhledem k tomu, že DC byl proveden jako první zákrok u 26 z 29 pacientů s novými nálezy, z nichž 24 mělo odstranění SDH s masivním efektem včetně velkého (9,0 ± 5,7 mm) MLS a obliterace bazální cisterny, a tyto faktory spolu skutečně úzce souvisely. Vícenásobná logistická regresní analýza odhalila DC, nízké GCS a obliteraci bazální cisterny jako významné rizikové faktory.

Sucu et al. hodnotili 45 pacientů s cSDH, kteří podstoupili kraniostomii burr-hole nebo twist-drill . Ačkoli MLS měřili jak na předoperačních, tak na časných pooperačních CT snímcích, u 28 pacientů s poruchou vědomí před operací koreloval se zlepšením pouze předoperační MLS. U většiny pacientů však autoři pozorovali snížení MLS neboli MLR jak na SP, tak na epifýze. MLR pravděpodobně přispívá ke zlepšení jiných příznaků než obnovení vědomí, jako je hemiparéza nebo bolest hlavy. Měření samotného pooperačního MLS hraje u cSDH pravděpodobně menší roli, protože klinického zlepšení lze dosáhnout i při částečné evakuaci s ponecháním reziduální cSDH a MLS .

Jeon a kol. studovali 70 pacientů s maligním infarktem MCA, kteří podstoupili DC . MLS byl měřen na SP a epifýze na posledních předoperačních a pooperačních CT snímcích s průměrným mediánem intervalu 8,3 hodiny. Snížení MLS neboli MLR bylo po úpravě na věk, pohlaví, skóre NIHSS a předoperační MLS spojeno s vyšším pooperačním skóre GCS a nižší mortalitou po 6 měsících od mozkové příhody. Přední a zadní průměr kostních laloků vytvořených pomocí DC byl přibližně 130 mm. „Extrakraniální objem vyklenutí“, tedy objem mozkové tkáně mimo povrch tvořený okrajem lebečního okna vytvořeným pomocí DC, významně souvisel se snížením MLS. Pacienti se zmenšením MLS měli v průměru nejmenší objem infarktu a pacienti s progresí MLS největší. Tento rozdíl však nebyl významný. Zda větší DC může vést k větší redukci MLS, není dosud známo. Náš geometrický model TCH může místo měření extrakraniálního objemu výdutě poskytnout přesnější odhad o dekompresním účinku .

Missori a kol. hodnotili předoperační a časné pooperační CT snímky 73 pacientů s jednostranným DC . Časný pooperační MLS byl měřen na snímcích získaných během 3 pooperačních dnů. Důvodem DC byla hemoragická nebo ischemická cévní mozková příhoda u 48, TBI u 22 a infekce u 3. Jediným faktorem spojeným s přežitím 12 měsíců po operaci bylo snížení pooperačního MLS při SP z předoperačního průměru 9,2 ± 3,8 mm na 2,3 ± 2,7 mm u 42 přeživších pacientů. Na druhé straně se MLS snížil méně efektivně, z 11,5 ± 4,8 mm na 4,7 ± 4,8 mm, u 31 zemřelých pacientů. Autoři odstranili relativně malé kostní laloky s plochou 7643 mm2 u přeživších pacientů a 7372 mm2 u zemřelých pacientů. Navrhli, že někteří pacienti měli mít širší DC, aby se zvýšila pravděpodobnost přežití, pravděpodobně dalším snížením ICP a zmenšením MLS. Pro usnadnění předoperačního a intraoperačního rozhodování poskytuje náš vzorec snadnou metodu odhadu objemu navrhovaného kostního laloku, tedy dekompresního úsilí .

Kromě DC byl MLS použit také jako neuroanatomický prediktor probuzení u akutně komatózních pacientů. Kowalski et al. provedli prospektivní observační studii, která zahrnovala všechny pacienty s nově nastalým kómatem přijaté na jednotku intenzivní péče na neurologii v průběhu 12 po sobě jdoucích měsíců . CT snímky byly analyzovány nezávisle na sobě při nástupu kómatu, po probuzení a při následném sledování. MLS byl měřen na SP a epifýze. Z 85 studovaných pacientů byl průměrný věk 58 ± 16 let, 51 % tvořily ženy a 78 % mělo cerebrovaskulární etiologii kómatu. Autoři nepopsali, jak tyto pacienty léčili, zda medikamentózně, nebo chirurgicky. Celkem se probudilo 43 pacientů. Na CT vyšetřeném při nástupu kómatu byl rozsah pineálního MLS méně výrazný u těch pacientů, kteří se probudili. Doba, která uplynula mezi CT na počátku kómatu a následným CT, byla podobná u pacientů, kteří se probudili (medián 4 dny), i u těch, kteří se neprobudili (medián 3 dny). Při následném CT byl MLS menší než 6 mm na SP a epifýze spojen se vznikem kómatu. Zvrácení nebo omezení laterálního posunu mozku je spojeno s akutním probuzením u pacientů v komatu. Autoři navrhli, že MLS může být objektivním parametrem pro orientaci v prognóze a léčbě těchto pacientů. Dalšími nezávislými prediktory probuzení byly mladší věk, vyšší skóre GCS při vzniku kómatu a netraumatická etiologie kómatu.

4.2. Probuzení z kómatu v době, kdy je pacient v kómatu, je možné pouze v případě, že je v kómatu. Vývoj nových zobrazovacích znaků masového efektu

Podle studií TBI jsou perimesencefalická cisternální komprese a MLS zobrazovacími znaky reprezentujícími masový efekt. Podle definice je hmotnostní efekt, který sám o sobě způsobuje zvýšení ICP a zhoršení mozkové perfuze, sekundární k intrakraniálnímu masu, jako je EDH nebo SDH. Takové „sekundární poškození“ se patofyziologicky liší od poškození způsobeného intrakraniální hmotou neboli „primárního poškození“. Proto jsou vlastnosti intrakraniální masy, jako je její objem nebo tloušťka, a vlastnosti masového efektu považovány za různé proměnné, které nezávisle ovlivňují výsledky pacientů, a jsou uvedeny jako samostatné položky v pokynu . Mizutani a kol. provedli vícenásobnou regresní analýzu, aby prozkoumali vztah mezi počátečním ICP a nálezy prvního CT vyšetření u 100 po sobě jdoucích pacientů se středně těžkou až těžkou TBI . Byli schopni odhadnout ICP u 80 % pacientů. Mezi znaky CT, které přispěly k odhadu ICP, uvedené v pořadí podle důležitosti, patří cisternální komprese, velikost SDH, velikost komor, stav SAH, stav mozkové kontuze, MLS a komorový index. Tyto proměnné lze rozdělit na ty, které představují primární poranění, a ty, které představují sekundární poranění.

Quattrocchi et al. však zjistili interakci mezi velikostí hematomu a MLS . Při zohlednění výsledků pacientů a míry úmrtnosti jejich studie ukázala, že MLS neproporcionální k tloušťce intrakraniálního krvácení, měřeno radiálně od vnitřní stěny lebky, je velmi užitečným prediktorem špatného výsledku pacientů po TBI. Podobnou interakci znovu objevili Bartels et al. . Zjistili, že MLS ve vztahu k tloušťce SDH předpovídá úmrtnost. Celkem bylo zařazeno 59 pacientů, kteří podstoupili evakuaci SDH a intenzivní léčbu pro zvýšený ICP, z nichž 29 zemřelo. Zjistili silnou korelaci mezi MLS přesahující tloušťku hematomu o 3 mm a více a následnou mortalitou. U těchto 8 pacientů se ukázalo, že trauma mělo za následek větší poškození než jen akutní SDH. Podobně jako u velkých infarktů MCA způsobuje toto dodatečné poškození otok mozku, který zhoršuje MLS. Autoři dospěli k závěru, že vztah mezi MLS a tloušťkou hematomu by mohl být zahrnut jako samostatný faktor pro predikci výsledků.

Jelikož se MLS měří na SP, je jistě ovlivněn změnami tvaru a velikosti komor. Toth et al. provedli retrospektivní studii u 76 dospělých s těžkou tupou TBI vyžadující ventrikulostomii . Kvantifikovali objemy levé a pravé postranní komory pomocí počítačem asistovaného manuálního volumetrického měření. Šedesát pacientů nemělo na počátečním CT snímku žádnou nebo malou (méně než 5 mm) MLS. U 15 z nich se následně vyvinul MLS větší než 5 mm. Ukázalo se, že vstupní poměr velikosti laterální komory (LVR) větší než 1,67 předpovídá následný velký MLS se senzitivitou 73,3 % a specificitou 73,3 %. Došli k závěru, že analýza LVR je jednoduchá a rychle proveditelná a může umožnit dřívější intervence ke zmírnění pozdějších MLS. O tom, zda by ventrikulostomie změnila jejich měření, nediskutovali

5. Závěry a budoucí směry

Posun střední čáry je osvědčený složený zobrazovací znak, který lze měřit na CT, MRI a USG. Standardizace měření MLS usnadňuje komunikaci a porovnávání mezi různými hodnotiteli a umožňuje další automatizaci. Shrnuli jsme současný stav techniky měření MLS a jeho vztah k dalším klinickým a zobrazovacím parametrům. Byly přezkoumány charakteristiky, omezení a validace automatizovaných algoritmů, které pomáhají měřit MLS. Upozornili jsme také na nové zobrazovací parametry nebo jejich kombinace, které mohou vést k lepšímu pochopení posunu a deformace mozku i jejich klinických důsledků. Kromě zpřesnění současné praxe měření MLS na axiálních snímcích CT, MRI a USG poskytne vyhodnocení MLS na koronálních řezech nebo třídimenzionálních objemech další informace, které lze využít k optimalizaci lékařské nebo chirurgické léčby intrakraniální masy a jejího hmotnostního efektu.

Konflikty zájmů

Autoři prohlašují, že v souvislosti s publikací tohoto článku nedošlo k žádnému střetu zájmů.

Poděkování

Tato práce byla podpořena tchajwanským ministerstvem vědy a technologie (grant 106-2314-B-002-082).

Poděkování

Tato práce byla podpořena tchajwanským ministerstvem vědy a technologie (grant 106-2314-B-002-082).