Az agy középvonal eltolódásának mérése és automatizálása: A Review of Techniques and Algorithms

Abstract

Az agy középvonal-eltolódása (MLS) egy fontos jellemző, amely különböző képalkotó eljárásokkal mérhető, beleértve a röntgent, az ultrahangot, a komputertomográfiát és a mágneses rezonancia képalkotást. A koponyán belüli struktúrák középvonalának eltolódása segít a koponyán belüli elváltozások, különösen a traumás agysérülés, a stroke, az agydaganat és a tályog diagnosztizálásában. Mivel az MLS a megnövekedett intrakraniális nyomás jele, az intrakraniális tömeg vagy tömeghatás által okozott csökkent agyi perfúzió indikátora is. Áttekintjük azokat a tanulmányokat, amelyek az MLS-t használták az intrakraniális tömegben szenvedő betegek kimenetelének előrejelzésére. Néhány vizsgálatban az MLS-t a klinikai jellemzőkkel is összefüggésbe hozták. Az automatizált MLS-mérési algoritmusok jelentős potenciállal rendelkeznek az emberi szakértők segítésére az agyi képek értékelésében. A szimmetria-alapú algoritmusokban a deformált középvonalat detektálják, és az ideális középvonaltól való távolságát tekintik MLS-nek. A tájékozódási pont alapúaknál az MLS mérése specifikus anatómiai tájékozódási pontok azonosítását követően történt. Ezen algoritmusok validálása érdekében az algoritmusok segítségével végzett méréseket emberi szakértők által végzett MLS-mérésekkel hasonlították össze. Az MLS egy adott képalkotó vizsgálaton történő mérésén túlmenően az MLS újabb alkalmazásai között szerepelt a kezelés előtti és utáni többszörös MLS-mérés összehasonlítása, valamint a tömeghatást jelző további jellemzők kifejlesztése. Javaslatokat tesznek a jövőbeli kutatásokra.

1. Bevezetés

1.1. A középvonal-eltolódás mint képalkotó jellemző története

Az emberi fej nagyjából kétoldali szimmetria. Bár az agyféltekék között funkcionális különbségek vannak, a durva morfológia követi a szabályt . Mind a nagyagy, mind a kisagy szimmetrikus, mindkét féltekén hasonló méretű és alakú lebenyekkel, kamrákkal és mély magokkal. A finom szerkezeti aszimmetria nem játszik szerepet a klinikai diagnosztikai neuroradiológiában . A patológiai vizsgálatokból az orvosok már tudják, hogy a koponyán belüli tömeg agyi elmozdulást, majd sérvet, agytörzsi kompressziót és halált okozhat. Ezért már az idegrendszeri képalkotás kezdetétől fogva a középvonalbeli struktúrák eltolódására támaszkodnak a diagnózis segítésére. Kezdetben a sima röntgenfelvételen a meszes tobozmirigy eltolódását használták, majd a pneumoencefalográfiát és az angiográfiát .

Az ultrahang (US), a komputertomográfia (CT) és a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) feltalálása után a keresztmetszeti képalkotás lehetővé vált, jelentősen javult felbontással és szöveti kontrasztokkal . Míg az agy-gerincvelői folyadékot (CSF) tartalmazó harmadik kamra (V3, 1. ábra) könnyebben azonosítható az US-felvételeken , a legtöbb szerző az oldalkamrák frontális szarvai (FH) közötti vékony membrán, a septum pellucidum (SP, 1. ábra) elmozdulásának mértékét írja le az ideális középvonalhoz (iML) képest a CT-felvételeken . Akár a tobozmirigyet, a V3-at vagy az SP-t használják, az adott középvonal struktúrának az iML-től való eltérését középvonal-eltolódásnak (MLS) nevezzük. Mivel a szimmetria kulcsszerepet játszik az agy radiológiai értékelésében, a középvonal struktúrák bármilyen elmozdulása feltételezhetően tömeges elváltozást jelent azon az oldalon, ahonnan a középvonal eltolódott . Gyakorlati szempontból nincsenek olyan akut “szívó” agyi elváltozások, amelyek a középvonalat maguk felé húzzák.

1. ábra

Egy traumás agysérülésben szenvedő beteg komputertomográfiás képe, amelyen a középvonaleltolódás (ezen a képen 2 mm) és a különböző típusú intrakraniális vérzések mérésére használt anatómiai tájékozódási pontok láthatók. SP: septum pellucidum, V3: harmadik kamra (csak a legrostrálisabb rész látható), SDH: szubdurális hematóma, SAH: szubarachnoidális vérzés és EDH: epidurális hematóma.

1.2. A középvonal eltolódásának használata a tömeghatás mennyiségi mutatójaként a traumás betegek kimenetelének előrejelzésére

Alexander Monro már 1783-ban levezette, hogy a koponya egy “merev doboz”, amelyet egy “majdnem összenyomhatatlan agy” tölt meg, és hogy a teljes térfogata hajlamos állandó maradni . A doktrína szerint a koponya tartalmának (pl. agy, vér vagy liquor) bármilyen térfogatnövekedése megemeli az intrakraniális nyomást (ICP). Továbbá, ha e három elem közül az egyik térfogata növekszik, annak a másik két elem térfogatának rovására kell történnie. 1824-ben Kellie megerősítette Monro számos korai megfigyelését. E tan szerint a fokális intrakraniális patológia károsíthatja az összes intrakraniális struktúrát azáltal, hogy csökkenti a perfúziójukat a megnövekedett ICP miatt, ha minden kompenzációs mechanizmus kimerül. Az ilyen jelenséget “tömeghatásnak” nevezik.”

A NIH Traumatic Coma Data Bankban, egy nagy prospektív multicentrikus tanulmányban a szerzők 753 súlyos traumás fejsérülésben (TBI) szenvedő beteg kezdeti CT-vizsgálataiból származó adatokat vizsgáltak, amelyeket 8-as vagy annál kisebb Glasgow Coma Scale (GCS) pontszámként definiáltak . Amikor a CT-leleteket összefüggésbe hozták a megnövekedett ICP-vel és a halállal, a felvételek legfontosabb jellemzői az MLS, a perimesencephalicus cisztériumok kompressziója vagy obliterációja, valamint a subarachnoidalis vér jelenléte (subarachnoidalis vérzés, SAH) voltak . Számos későbbi vizsgálatban az MLS jelenléte összefüggött a megnövekedett ICP-vel és a rosszabb prognózissal ; azonban az intrakraniális elváltozások jelenlétével és más CT-paraméterekkel kölcsönhatás áll fenn, amint azt egy korábbi áttekintés összefoglalta . Az MLS a CT-n továbbra is az ICP nem invazív becslője a TBI betegeknél, mielőtt a műtét során ténylegesen megmérnék, és a Monro-Kellie doktrínát támogató képalkotó jellemzőnek tekintik. Az MLS és a TBI-betegek kimenetele között dózisfüggő kapcsolatot mutattak ki . Hasonló kapcsolat áll fenn az MLS és a tudatállapot között az akut félgömbtömegben szenvedő betegeknél is .

Bár a korábbi jelentésekben az osztályozási sémák igen változatosak voltak, az MLS egy kvantitatív mérés, amely elvégezhető nem megerősített vagy kontrasztanyaggal megerősített képeken. Lehetnek pozitív és negatív értékei, és 0-nak definiálható olyan alany esetében, akinél egyáltalán nincs elmozdulás. Mivel az MLS minden agyban mérhető, patológiával vagy anélkül, az agyi képek értékelésének szerves részévé vált. Az MLS azonban kevésbé alkalmas a tömeghatás ábrázolására, ha többszörös elváltozásról van szó. Másrészt a perimesencephalicus cisternális kompresszió képes a tömeghatás kimutatására kétoldali, többszörös vagy hátsó fossa léziók jelenlétében; de ez a legjobb esetben is csak félkvantitatív mérésnek tekinthető.

1.3. A középvonal-eltolódás mérésének szabványosítása

A TBI-betegek MLS-mérésének további csökkentése érdekében a Brain Trauma Foundation (BTF) 2006-ban javaslatot tett a CT-képalkotó eljárás szabványosított protokolljára. A hematóma térfogatának “” módszerrel történő becslésére és az MLS mérésére szabványosított módszereket javasoltak. Azt javasolták, hogy a foramen magnumtól a sellaig 5 mm-es axiális (vízszintes) szeleteket és a sella felett 10 mm-es szeleteket használjanak, párhuzamosan az orbitomeatális vonallal . Mivel az újabb CT-berendezések képesek izotróp voxelek előállítására, amelyek lehetővé teszik a kép rekonstrukcióját bármely anatómiai síkban a felbontás csökkenése nélkül, sok kórház ma már 5 mm-es szeleteket használ az eljárás során .

Egy adott axiális képen az MLS-t a Monro-fok (FM) szintjén mérik, amely az oldalkamrák FH-it a V3-mal összekötő csatorna, amint azt az 1. és 2. ábra mutatja. Az FM szintjén csak a V3 legfelülső része látható, amint azt a 2. ábra szemlélteti. A V3 legnagyobb elülső-hátsó átmérője általában caudalisan van ezen a szinten . A BTF-irányelv az MLS (“” a 2. a) ábrán) meghatározását úgy javasolta, hogy először az intrakraniális tér szélességét (“””), majd a csont és az SP közötti távolságot (“””) mérjük meg. Ezután az MLS meghatározható a . Az iránymutatásokban a BTF sürgősségi műtétet is ajánlott minden olyan traumás epidurális (EDH), szubdurális (SDH) vagy intracerebrális hematóma (ICH) esetén, amely 5 mm-nél nagyobb MLS-t okoz .

(a)

(b)

(a)
(b)

.

Mivel a koponya nem mindig szimmetrikus, és a beteg a CT-vizsgálat során nem biztos, hogy tökéletesen igazodik, sok szakember úgy méri az MLS-t, hogy először megrajzolja a falx legelülső és leghátsó látható pontjait összekötő iML-t (szaggatott vonal a 2(a) ábrán), majd az SP legtávolabbi pontját (a 2(a) ábrán a fehér vízszintes vonalszakasz jobb szélső pontja) az iML-re merőlegesnek méri. Ez a módszer spontán ICH-ban szenvedő betegeknél is magas megfigyelők közötti egyezést mutatott. Ráadásul az iML meghatározása egyszerűbb, mint a koponyán belüli tér szélességének meghatározása, ha a koponya műtét vagy trauma következtében deformálódott vagy eltávolították.

Az MLS-t, miután TBI betegeknél bizonyította prognosztikai értékét, széles körben használják a neurológiai betegségek értékelésében a tömeghatás indikátoraként. Mivel minden betegségnek megvan a maga természetes lefolyása, az MLS mérését és elemzését az elsődleges diagnózis kontextusában kell elvégezni, amint azt az 1. táblázatban táblázatba foglaltuk. Ebben a tanulmányban a 2. szakaszban áttekintjük az MLS mérésére általánosan használt képalkotó módszereket és azok alkalmazását különböző betegségekre. A 3. szakaszban áttekintjük az automatikus MLS-mérés algoritmusait, valamint azok előnyeit és korlátait. A 4. szakaszban áttekintjük az újabb alkalmazásokat, beleértve az MLS mérését a kezelés utáni képeken és a tömeghatás új jellemzőinek kifejlesztését, végül pedig záró megjegyzéseket teszünk.

2. Módszerek

2.1. Módszerek

. Számítógépes tomográfia

A CT számítógépet használ a keresztmetszeti képek rekonstruálására a páciens szövetének vékony szeletein keresztül történő röntgensugárzás méréséből . A nem kontrasztos CT a TBI képalkotó módszere, mivel széles körben elérhető, gyors képalkotás, kiváló csont részletesség, az egész test képalkotásának képessége többszörösen sérült betegeknél, alacsony kapcsolódó költségek, és a legtöbb orvosi eszközzel való kompatibilitás lehetővé teszi az instabil betegek vizsgálatát . A CT-felvételeken lehetőség van az MLS mérésére az SP, a tobozmirigy vagy a V3 mint anatómiai tájékozódási pont segítségével.

Az agyi CT-t általában akut neurológiai állapotokban, az MRI-t pedig szubakut vagy krónikus esetekben végzik. A TBI mellett a stroke egy másik fontos akut neurológiai állapot, amely agyi képalkotást igényel. A National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) pontszámot gyakran használják a neurológiai károsodás számszerűsítésére. A nem kontrasztos CT-vizsgálat a stroke-betegek első képalkotó vizsgálata, mivel képes azonosítani a hiperdenzív vérzést és megkülönböztetni azt az agyi infarktustól, ami a NIHSS pontszámmal együtt azonnali beavatkozást irányít. Az infarktus korai jelei a CT-n azonban finomak, és az infarktusos terület pontos azonosítása általában lehetetlen .

Az agyduzzanat kialakulása a nagyterületi iszkémiás stroke legfélelmetesebb életveszélyes következménye. Az 1996-ban bevezetett rosszindulatú középső agyi artéria (MCA) infarktus kifejezést eredetileg úgy definiálták, mint a teljes MCA-területen vagy még nagyobb területeken bekövetkező infarktus, amely a CT-n 48 órán belül csökkent attenuációjú területként (hipodenzitás) jelenik meg . A neurológiai állapotromlás a legtöbb betegnél általában 72-96 órán belül következik be, de néhány betegnél a következő néhány napban is előfordulhat romlás . A CT az instabil, duzzanatos MCA-infarktusban szenvedő, utóvizsgálatot igénylő, instabil betegek esetében is a választás. A radiológiai romlás mércéjeként általában az MLS mértékét használják. A meghatározás azonban tanulmányonként eltérő . Ha rosszindulatú MCA-infarktust diagnosztizáltak, a dekompresszív craniectomia (DC) expanzív duroplasztikával az egyetlen hatékony kezelés. A DC-t önmagában vagy a hematóma eltávolításával együtt is gyakran végzik a TBI után megnövekedett ICP-vel rendelkező betegeknél .

Pullicino és munkatársai 118 egymást követő, súlyos akut hemiszferikus stroke-ban szenvedő betegnél a kezdetektől számított 48 órán belül végzett axiális CT-n számos paramétert mértek . A 14 napos halálozás nyers kockázati tényezői, amelyek 46 betegnél fordultak elő, a 400 ml vagy nagyobb léziós térfogat, a 9 mm-es vagy nagyobb SP MLS, a 4 mm-es vagy nagyobb pineális MLS, az intraventrikuláris vérzés és a felvételkori kóma voltak. Csak az SP MLS korrelált szignifikánsan a túléléssel a többváltozós elemzésben, de a két MLS mérés magasan korrelált, a korrelációs együttható 0,82 volt.

Lam és munkatársai 55 akut kiterjedt MCA infarktusban szenvedő betegnél elemezték a tünetek megjelenését követő 24 órán belül végzett axiális CT jellemzőit . A szerzők az MLS mérésüket 3 csoportba sorolták: nincs MLS, 10 mm-nél kisebb MLS és 10 mm-nél nagyobb MLS. Azt sem írták le, hogy melyik tájékozódási pontot használták az MLS mérésére. Az egyetlen magyarázó változó elemzése azt mutatta, hogy az NIHSS, az MLS jelenléte, a 10 mm-nél nagyobb MLS, az infarktus kiterjedése, a hydrocephalus jelenléte, a subarachnoidalis tér vagy a cella media kiürülése és a kortikomedulláris differenciálódás elvesztése összefüggött a 30 napos mortalitással (14 beteg). A logisztikus regressziós elemzés azt mutatta, hogy az infarktus kiterjedése és az NIHSS voltak az egyetlen független előrejelző tényezők. Mivel az agyödéma általában később alakul ki, a szerzők a “korai” MLS-t az első napon igen specifikus, de érzéketlen jelnek tekintették.

Park és munkatársai 61 betegnél a stroke kezdetét követő 14 órán belüli diffúzió-súlyozott MRI-t (DWI) és 24 ± 4 órával a CT-t használták az infarktustérfogat és az MLS SP-nél történő értékelésére. Az agysorvadás mértékét is értékelték a bicaudate-arány segítségével. Az akut féltekei infarktussal jelentkező betegek esetében a 220 ml-nél nagyobb infarktustérfogat vagy a 3,7 mm-nél nagyobb MLS a körülbelül 24 órával a stroke kezdetét követő CT-n a rosszindulatú infarktust jelzi előre, amit 21 betegnél észleltek. A kevésbé atrófiás agyú infarktusos betegek esetében, akiket a 0,16-nál kisebb bicaudate-arány határoz meg, a stroke kezdetét követő 14 órán belüli DWI-n a 160 ml-nél nagyobb kezdeti infarktustérfogat erősen előrejelzi a rosszindulatú lefolyást.

A spontán ICH a vérzéses stroke leggyakoribb altípusa. A döntés arról, hogy az ICH sebészi eltávolítása szükséges-e és mikor, általában a hematóma térfogatától és elhelyezkedésétől függ . A traumás hematómához hasonlóan a spontán ICH térfogatát az ABC-képlet segítségével becsüljük meg . A SP-nél vagy a tobozmirigynél mért MLS-t is használják az ICH utáni tömeghatás progressziójának számszerűsítésére. Zazulia és munkatársai 17 esetben találtak 2 mm-nél nagyobb növekedésként definiált MLS-progressziót 76 olyan betegnél, akiknél spontán supratentoriális ICH után ismételt CT-vizsgálatot végeztek . Ezek közül 10 2 napon belül történt, és a hematóma megnagyobbodásához kapcsolódott, 7 pedig később történt, és az ödéma progressziójához kapcsolódott. Az ödéma miatti tömeghatás progressziója nagyobb vérzésmennyiségek esetén következett be. A pineális MLS-hez képest az SP MLS érzékenyebb mérés volt. A későn jelentkező ödéma klinikai jelentőségéről és a betegek kimeneteléről azonban nem számoltak be.

Song és munkatársai 118 spontán supratentoriális ICH-ban szenvedő betegnél korrelálták a kómát (8-as vagy annál kisebb GCS pontszám) és az anisocoriát a CT-leletekkel . Az univariáns elemzés kimutatta, hogy a hematóma térfogata, az intraventrikuláris vérzés pontszáma és az MLS amplitúdója összefüggött a kómával és az anizokóriával. Az átlagos MLS 1,3, 5,9 és 10,1 mm volt a kóma nélküli betegeknél, a kómás, de nem anizokoriás betegeknél, illetve a kómás és anizokoriás betegeknél. A szerzők nem említették, hogy az MLS méréséhez használtak-e valamilyen meghatározott tájékozódási pontot. A 30 napos mortalitás 33,9% volt, és arról nem számoltak be, hogy bármelyik betegnél végeztek-e műtétet. Ezenkívül klinikai leletük nem korrelált a kimenetellel.

A krónikus szubdurális hematóma (cSDH) sűrű, fekete, motorolajszerű folyadékból áll, amely lizált vérrögöt tartalmaz. Általában időseknél fordul elő, és az akut SDH-ból cSDH-vá alakulása több hétig tart . A cSDH klinikai tünetei és jelei kevésbé drámaiak, mint az akut SDH-é, amely kezeletlenül gyorsan halálos kimenetelű. A CT-felvételeken a cSDH az agyon kívüli, alacsony csillapítású gyűlésként jelenik meg. Az MLS jelentős lehet, különösen atrófiás agyú betegeknél. Klinikailag a legtöbb cSDH-s beteg fejfájással vagy enyhe végtaggyengeséggel (hemiparézissel) jelentkezik, még nagy MLS esetén is. Gyakori a kétoldali cSDH. Ha ez bekövetkezik, a középvonal visszatolódik a normál helyzetébe, így az MLS kevésbé hasznos az ilyen betegeknél. A tömeghatás megfelelő értékeléséhez más képalkotó jellemzőket is hozzá kell adni.

A mortalitás helyett az MLS más változókkal korrelál a cSDH-s betegeknél. Jukovic és Stojanovic 83 beteget értékeltek 53 egyoldali és 30 kétoldali cSDH-val, hogy meghatározzák a hemiparesis MLS küszöbértékét . A szerzők nem írták le, hogyan mérték az MLS-t. Eredményeik azt sugallták, hogy egyoldali cSDH esetén az MLS küszöbértéke 10 mm lehet; kétoldali cSDH esetén a küszöbérték 4,5 mm volt. Érdekes módon az egyoldali cSDH-ban szenvedő betegeknél nagyobb valószínűséggel fordul elő mind a hemiparézis (44 beteg), mind az MLS (48 beteg), de a vevői működési jelleggörbe kisebb volt, mint a kétoldali cSDH-ban szenvedő betegek esetében. A szerzők nem számoltak be arról, hogy betegeiket hogyan kezelték, de kétoldali cSDH esetén a vastagabb hematómaréteg oldalával kontralaterálisan hemiparézist találtak. Néhány betegüknek aszimmetrikusan eloszló “bilaterális” elváltozása lehet, amely klinikailag és radiológiailag úgy viselkedik, mint az egyoldali cSDH.

A cSDH-ban szenvedő betegek egy részénél a tudatállapot károsodott. Sucu és munkatársai 45 cSDH-s beteget értékeltek, akiknél burr-hole vagy twist-drill craniostomiát végeztek . Összehasonlították a betegek GCS pontszámmal mért tudatszintjét, az MLS-t a tobozmirigynél és az SP-t mind a preoperatív, mind a korai posztoperatív időszakban. Minden betegnél a tobozmirigy MLS majdnem mindig kisebb volt, mint az SP MLS mind a preoperatív, mind a posztoperatív CT-felvételeken. A posztoperatív CT-felvételeket közvetlenül a drénkatéterek eltávolítása után, 2-4 nappal a műtét után értékelték. A 45 bevont beteg közül 28-nak volt 15-nél kisebb GCS-pontszámmal meghatározott tudatzavara. A betegek felének GCS-értéke 13 (8 beteg) és 14 (6 beteg) volt. A cSDH-s és tudatzavaros betegeknél azt találták, hogy a műtét után a GCS 15-re való visszatérésének valószínűsége megnőtt, ha az SP MLS 10 mm vagy nagyobb volt. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy a cSDH kiürítése valószínűleg nem állítja helyre a tudatállapotot, ha a kapcsolódó MLS nem elég nagy ahhoz, hogy megmagyarázza a rossz tudatállapotot. Más szóval, a kis MLS valószínűbbé teszi, hogy külön ok áll fenn. A cSDH-val kapcsolatos mindkét vizsgálatban az MLS küszöbértékek lényegesen nagyobbak, mint a TBI vagy MCA infarktusos betegeknél használtak. Ezek a különbségek a cSDH-betegek eltérő patofiziológiájával és az agyi atrófia magasabb fokával magyarázhatók.

Az agytályogot az agyparenchimán belüli fokális gennyes folyamatként definiálják. A cerebritisnek nevezett agytályog korábbi stádiumaiban a gennyes elváltozás rosszul elhatárolódik a környező agytól. Amikor a tályogkapszula a későbbi stádiumokban kialakul, a kontrasztanyaggal dúsított CT- és MRI-vizsgálatok jól körülhatárolt, általában sima és vékony dúsító peremet (gyűrűs dúsítás) mutatnak. Demir és munkatársai 96 olyan beteg CT- és MRI-felvételét értékelték retrospektív módon, akiknél klinikai diagnózissal agytályogot diagnosztizáltak . Összegyűjtötték a képalkotási jellemzőket az elváltozások száma, elhelyezkedése és mérete, valamint a periléziós ödéma és az MLS jelenléte és kiterjedése tekintetében. Ennek megfelelően képalkotási súlyossági indexet állítottak fel. Ezek közül 86 betegnél végeztek műtétet, többnyire aspirációt (72 betegnél). A szerzők valószínűleg megmérték az MLS-t az SP vagy a V3 közelében, ahogy az ábráikon látható, de részleteket nem közöltek. Az MLS-t enyhe (5 mm-nél kisebb), közepes (5 és 10 mm közötti) vagy súlyos (10 mm-nél nagyobb) kategóriába sorolták, majd összeadták az egyéb paraméterekből kapott pontszámokat. Negatív korrelációt mutattak ki a képalkotó súlyossági index és a kezdeti GCS között. Szignifikáns különbség volt a klinikai és képalkotó paraméterek között a kedvezőtlen eseményt szenvedett betegek és a jól gyógyuló betegek között.

A TBI vagy rosszindulatú MCA-infarktus miatt végzett DC után a betegek nagy koponyadefektusokkal rendelkeznek. Az agyödéma lecsengése után koponyaplasztikát végeznek rajtuk a védelem és a kozmézis érdekében. A DC szükségességének meghatározása mellett az MLS-t a koponyaplasztika utáni neurológiai javulás előrejelzésére is használták. Lin és munkatársai 56 koponyaplasztikai beteget vontak be, 35-öt 1 és 12 mm közötti MLS-szel és 21-et MLS nélkül, és elemezték klinikai jellemzőiket. Betegeik közül 46 betegnél TBI vagy spontán ICH, 10 betegnél pedig nagy infarktus vagy intrakraniális fertőzés miatt volt DC . Mindegyiküknél nagy egyoldali DC-t végeztek, 100 mm-nél nagyobb koponyadefektus átmérővel. Egy évvel a koponyaplasztika után szignifikáns javulást mutattak a GCS, a karizomerő és a lábizomerő pontszámokban. A GCS-pontszámban szignifikánsan nagyobb javulást figyeltek meg az MLS-csoportban. Az MLS-csoportban nyolc betegnél volt süllyedt agy, ami TBI vagy stroke okozta nagyobb előzménylézióra utal. A nagyméretű agyi inzultusok gyakran kapcsolódnak a DC utáni trepanált szindrómához (ST), amikor az agyödéma idővel megszűnik. A szerzők a neurológiai javulást az ST feloldódásának tulajdonítják, de nem számoltak be arról, hogy a 9 beteg közül, akiknél az MLS és a GCS-pontszám javult, hánynak volt süllyedt agya.

2.2. Mágneses rezonancia képalkotás

A MRI olyan technika, amely mágneses mezők és rádióhullámok segítségével tomográfiás képeket készít . Kiváló lágyszöveti kontrasztot biztosít, lényegesen jobbat, mint bármely más képalkotó módszernél, beleértve a CT-t és az US-t is. Minden olyan betegnél, akinél intrakraniális daganat vagy fertőzés jöhet szóba, a kontrasztanyaggal megerősített MRI az előnyben részesített vizsgálat, mivel ezek az elváltozások kóros fokozódásként azonosíthatók. Mivel az MRI-jel nagyon gyenge, gyakran hosszabb képalkotási időre és a beteg együttműködésére van szükség, ezért kevésbé alkalmas instabil betegek vizsgálatára. A standard ortogonális síkok, nevezetesen az axiális, sagittális és koronális síkok segítségével rekonstruált axiális MRI-képek kissé más szöget zárnak be, mint a CT-képek, amelyeket az orbitomeatális vonallal párhuzamosan rekonstruálnak. E különbség ellenére az MLS mérése az MRI- és a CT-felvételeken lényegében ugyanaz a folyamat. A releváns anatómiai tájékozódási pontot tartalmazó szelet kiválasztása után az MLS meghatározható az adott struktúra és az iML, illetve az intrakraniális tér szélességének fele közötti távolság mérésével, az 1.3. szakaszban leírtak szerint.

A CT-vel összehasonlítva az MRI DWI az első néhány órán belül kimutatja az infarktusos térfogatot, lehetővé téve az érintett terület korai azonosítását és az agyduzzanat előrejelzését, beleértve a rosszindulatú MCA-infarktust is. A CT azonban továbbra is főszerepet játszik az agyduzzanat diagnosztizálásában a követéses képalkotás során, ha klinikai rosszabbodás következik be. Egy prospektív, multicentrikus, megfigyeléses kohorszvizsgálatban Thomalla és munkatársai akut MCA-infarktusban szenvedő betegeket vizsgáltak MRI-technikákkal, beleértve a DWI-t, a perfúziós képalkotást és az MR-angiográfiát a tünetek megjelenését követő 6 órán belül . A 140 bevont beteg közül 27-nél alakult ki rosszindulatú MCA-infarktus, amelyet NIHSS-pontszám romlásként és nagy MCA-infarktusként definiáltak az utólagos MRI- vagy CT-vizsgálaton a terület legalább kétharmadán, a kamrák vagy az MLS kompressziójával. Ebben a vizsgálatban az MLS-t inkább végpontként, mint kimenetel-előrejelzőként használták. Ha az MRI-n vagy CT-n nagy infarktussal együtt észlelik, diagnosztizálható a rosszindulatú MCA-infarktus. Az MLS kvantitatív meghatározását azonban nem adták meg. Bár a CT a legbiztonságosabb vizsgálat a neurológiai állapotromlással járó instabil betegek esetében, egyes betegeknél az MLS-t a klinikai állapotromlást megelőzően a követéses MRI-n is kimutathatják. A 82 ml-nél nagyobb DWI-lézió térfogatának előre meghatározott küszöbértéke magas specificitással, de alacsony szenzitivitással jelezte előre a rosszindulatú fertőzést. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy a kis kezdeti DWI-léziós térfogattal rendelkező betegek egy alcsoportjában ismételt diagnosztikai vizsgálatokra van szükség. Ugyanezen okból Park és munkatársai a korábban a 2.1. szakaszban leírtak szerint rutinszerű CT-követést végeztek MLS-méréssel .

Az agyi vénás trombózis (CVT) ritka stroke altípus, igen változatos klinikai lefolyással. Yii és munkatársai 1997 és 2010 között 106 egymást követő, képalkotó eljárással megerősített CVT-ben szenvedő beteg retrospektív vizsgálatát végezték el . Tanulmányuk kimutatta, hogy a vénás infarktusok és a DWI hiperintenzitás összefüggésbe hozható a klinikai állapotromlással. Más képalkotó jellemzők, beleértve a parenchymás vérzést, a vasogén ödémát, az MLS-t és a trombózis helyét, nem jelezték előre a klinikai állapotromlást. Ezek az eredmények azt jelezték, hogy a CVT természetes lefolyása eltér az MCA-infarktustól.

Az intrakraniális neoplazma és a tályog hasonló szubakut előzményekkel és fokális neurológiai deficittel járhat. Mind a tályog, mind a tumor perifokális (környéki) ödéma, de az előbbi általában gyűrűs fokozódást mutat a CT- és MRI-felvételeken, míg az utóbbi lehet szilárd vagy cisztás, vastag, szabálytalan falú. Demir és munkatársai kontrasztanyaggal megerősített MRI-t végeztek olyan betegeknél, akiknél klinikai diagnózissal agytályogot diagnosztizáltak, ha nem volt ellenjavallat . Az MRI-n az MLS ugyanolyan technikával mérhető, mint a CT-n. Ezek az eredmények közvetlenül összehasonlíthatók és összegyűjthetők a további statisztikai elemzéshez, amint azt a 2.1. szakaszban leírtuk.

Baris és munkatársai 40 primer és 40 metasztatikus intraaxiális szupratentoriális agydaganatban szenvedő beteg MRI-képét tekintették át . A szupratentoriális primer szoliter agydaganatos csoportot glioblastoma multiforme (GBM) alcsoportra (24 beteg) és a nem-GBM alcsoportra (16 beteg) is felosztották. Megmérték az MLS-t, a tumor térfogatát, a perifokális ödéma térfogatát és az ödéma és a tumor arányát. A GBM-től eltérő primer tumorok patológiai diagnózisai közé tartoznak az alacsonyabb fokú, kevésbé agresszív altípusú tumorok. A szerzők axiális FLAIR-felvételeket használtak a subfalcine hernia mérésére, amely szinonimának tűnt az MLS-sel. Arról azonban nem számoltak be, hogy használtak-e valamilyen konkrét tájékozódási pontot, például az SP-t. Az MLS mértékét 1. fokozatú sérvnek minősítették, ha az MLS kisebb volt 5 mm-nél, és 2. fokozatú sérvnek, ha az MLS nagyobb volt. Eredményeik azt mutatták, hogy az MLS és a tumortérfogat az elsődleges tumorcsoportban nagyobb volt, mint a metasztáziscsoportban, míg a tumortérfogathoz viszonyított ödéma térfogata kisebb volt. Az 5 mm-nél nagyobb MLS gyakoribb volt a primer tumorokban. Mivel a nagyobb tumoroknak nagyobb az MLS-ük és kisebb az ödéma számára rendelkezésre álló további tér, a csoportok közötti tumorméretbeli különbség hozzájárulhat ezekhez a különbségekhez.

A rosszindulatú daganatokhoz képest a jóindulatú agydaganatok biológiai viselkedése és természetes története eltérő. Zeidman és munkatársai 21 olyan személyt tekintettek át, akiknek sorozatos MRI-agyvizsgálatokat végeztek, hogy meghatározzák a nem operált meningeómák növekedési ütemét . A műtét mellőzéséről szóló döntésben szerepelt a kapcsolódó neurológiai tünetek vagy jelek hiánya és a neurológiai károsodás magas műtéti kockázata miatti aggodalom. Arra a következtetésre jutottak, hogy az átlagos volumetrikus növekedési ráta szignifikánsan nagyobb volt, mint a planimetrikus növekedési ráta. Bár speciális képalkotó jellemzőket is rögzítettek, beleértve a meszesedést, a T2 hipointenzitást, a duralis farok, a tömeghatást és az MLS-t, ezek egyike sem korrelált a növekedési rátával. Mivel a meningeómák többnyire jóindulatú, lassan növekvő daganatok, az ICP normális marad, amíg a daganat nagyon nagyra nem nő. Ezért az MLS kevés szerepet játszik a meningeomás betegek követésében.

2.3. Ultrahang

US képalkotás impulzus-echo technikával történik. Az amerikai transzducer az elektromos energiát rövid, nagyfrekvenciás hangimpulzussá alakítja, amelyet a beteg szöveteibe továbbít, majd vevőkészülékké válik, és érzékeli a visszavert hangenergia visszhangját. A teljes anatómiai térfogat leképezése és a standardizált axiális, sagittális és koronális szeletek rekonstruálása helyett az US-felvételek bármely anatómiai síkban elkészíthetők a transzducer orientációjának és szögének, valamint a beteg helyzetének beállításával. Az anatómiai struktúrák US-vel történő megjelenítését korlátozzák a csontok és az olyan gáztartalmú struktúrák, mint a koponya és a belek.

A csecsemők kivételével az US nem az első vonalbeli diagnosztikai eszköz az agy képalkotására. A neurológiai betegségben szenvedő betegeket először CT- vagy MRI-vizsgálatnak vetik alá. Ezután az US használható a karotiszok értékelésére vagy az intrakraniális erek transzkraniális színes Doppler-szonográfiával (TCCS) történő értékelésére. Az US fontos előnye az ágy melletti vizsgálat kényelme, ami hasznos az instabil betegeknél, akiknél lélegeztetőgép, monitorok és intravénás pumpák lehetnek, ami a szállítást nehézkessé és kockázatossá teszi .

Seidel és munkatársai ágy melletti TCCS-vizsgálatot végeztek az MCA áramlási mintázatának tanulmányozására stroke-betegeknél . Arra a következtetésre jutottak, hogy a TCCS gyors és megbízható adatokat szolgáltathat a stroke altípusára és mechanizmusára vonatkozóan közvetlenül a kialakulása után, de a vizsgálatot 84 betegük közül 17-nél nem lehetett elvégezni az elégtelen időbeli akusztikai ablak miatt. Ezenkívül úttörő munkát végeztek az MLS mérésében is az US segítségével, a TCCS segítségével . A Willis-kör artériáinak azonosítása után az inzonációs ablak mélységét úgy állították be, hogy a kép közepén lévő középagy és a kontralaterális koponya láthatóvá váljon. Ebből a pozícióból a transzducert 10 fokkal felfelé döntöttük, hogy a V3-at a hiperechogén peremei, valamint a környező hipoechogén talamusz és hiperechogén tobozmirigy segítségével azonosítsuk. Bár kissé megdöntöttük, az USA pásztázási síkja megközelítőleg vízszintes. Az US-szonda és a V3 középpontja közötti távolságokat a fej mindkét oldaláról mértük. Ez a két távolság, és , felhasználható az MLS kiszámításához a képlet szerint. Matematikailag ez a képlet megegyezik az 1.3. pontban leírt MLS képlettel.

A degeneratív betegségben szenvedő agyakban a V3 megtalálása és átmérőjének mérése transzkraniális B-módú kép segítségével lehetséges. Ha azonban a kamrák összenyomódnak, a TCCS segít a V3 megtalálásában és az MLS mérésében. Ezért a következő szakaszokban az “US” kifejezést használjuk az egész mérési folyamatra, beleértve az artériás áramlás TCCS segítségével történő azonosítását is. Az US által végzett MLS-mérés validálásához egy adott időablakon, általában órákon belüli megfelelő CT-felvételt használunk arany standardként . Mivel az US pásztázási sík megközelítőleg vízszintes, a szonográfiás MLS és a CT MLS méréseket általában közvetlenül, transzformáció vagy konverzió nélkül hasonlították össze.

Stolz és munkatársai prospektív módon 61 beteget vettek fel supratentoriális infarktusban (45 beteg) vagy intracerebrális vérzésben (16 beteg) . Összesen 122 ágy melletti szonográfiás MLS-mérést hasonlítottak össze CT-adatokkal egy 12 órás időablakban. Az általános korrelációs együttható 0,93 volt. A 3 órás időablakon belül végzett 50 US-mérés esetében a korreláció még jobb volt. A TCCS- és CT-mérések közötti MLS-különbség teljes 95%-os konfidenciaintervalluma ±1,78 mm volt. Minden különbség 2 mm-nél kisebb volt. Eredményeik validálása mellett a szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy az US különösen alkalmas a szállításra alkalmatlan, kritikus állapotú betegek esetében. Arról nem számoltak be, hogy a nem megfelelő időbeli akusztikus ablak miatt kizártak-e bármelyik beteget.

A szonográfiás MLS-mérés pontosságának megerősítése után ezek a szerzők 42 akut, súlyos féltekei stroke-ban szenvedő beteget vontak be, akiket úgy definiáltak, hogy a skandináv stroke-skála pontszámai 35 pontnál kisebbek voltak . A felvételkor CT és carotis duplex szonográfiát végeztek. A TCCS-t 8 ± 3, 16 ± 3, 24 ± 3, 32 ± 3 és 40 ± 3 órával a stroke kezdete után végezték. Az infarktus méretét az utólagos CT alapján határozták meg. Betegeik közül tizenketten meghaltak az agysérv következtében, 28-an túlélték. Két férfi 27 és 30 órával a stroke után kapott DC-t és túlélte. Őket kizárták a további elemzésből. Az MLS szignifikánsan magasabb volt a sérvcsoportban már 16 órával a stroke kialakulása után. A mortalitás 100% volt, ha a szonográfiás MLS nagyobb volt, mint 2,5, 3,5, 4,0 és 5,0 mm 16, 24, 32 és 40 óra elteltével. A 42 betegből tizenhatot az első 48 órában szedáltak és mesterségesen lélegeztettek, ami rendkívül megnehezítette a klinikai megfigyelést. A szerzők azt javasolták, hogy az MLS ágy melletti TCCS monitorozása diagnosztikai alternatívát jelent olyan kritikusan beteg betegeknél, akiket egyébként nem lehet megfelelően monitorozni.

Tang és munkatársai 51 egymást követő, akut spontán supratentoriális ICH-ban szenvedő beteget értékeltek US segítségével . Tizennyolc beteget kizártak a koponya legalább egyik oldalán gyenge temporális akusztikus csontablakok miatt. Az MLS mellett megmérték az MCA pulzálhatósági indexét (PI) is, és összehasonlították a CT-adatokkal, beleértve az MLS-t és a képlet segítségével számított hematóma térfogatot. Az amerikai és a CT által mért MLS közötti korrelációs együttható 0,91 volt. A 25 ml-nél kisebb ICH-térfogatúakkal összehasonlítva a nagyobb térfogatúaknál nagyobb volt az MLS és magasabb az ipsilaterális MCA PI-je. Az US használatával az MLS érzékenyebb és specifikusabb volt, mint a PI a nagy ICH kimutatásában és a rossz kimenetel előrejelzésében. A szerzők megerősítették a szonográfiás MLS-mérés pontosságát, és arra a következtetésre jutottak, hogy az MLS US-sel történő monitorozása alkalmas a hematóma kiterjedésének kimutatására és a rövid távú funkcionális kimenetel előrejelzésére. Adtak egy olyan beteget, akinél a hematóma kiterjedését az US segítségével észlelték és az utólagos CT-vel megerősítették, de arról nem számoltak be, hogy voltak-e más, hasonló lefolyású betegek.

Llompart Pou és munkatársai prospektív módon 60 ágy melletti TCCS-vizsgálatot végeztek 41 TBI-betegen, a koponya CT és a TCCS-vizsgálatok közötti átlagos időintervallum 322 ± 216 perc volt . A Marshall (TCDB) osztályozás szerint 60 CT-vizsgálatukból 11 volt V. típusú (kiürített tömeg). A szerzők azonban nem közöltek további részleteket az elvégzett műtétekről. Egyetlen beteget sem zártak ki elégtelen akusztikai ablak miatt. A CT és a TCCS által mért MLS közötti korrelációs együttható 0,88 volt. A köztük lévő különbségek +2,33 és -2,07 mm között mozogtak, az átlag 0,12 mm volt. Egyik alcsoportban sem volt statisztikailag szignifikáns különbség. A szerzők hasonló következtetésre jutottak, miszerint a szonográfiás MLS-mérés pontos és alkalmas a TBI-betegek ágy melletti monitorozására.

A V3-at tájékozódási pontként használó szonográfiás MLS-mérés pontos a CT-szeletekhez képest a V3 szintjén . A szonográfiás MLS-adatok közvetlen összehasonlítása az SP-nél mért CT MLS-adatokkal azonban nem megfelelő, mivel a V3 maximális elülső-hátsó átmérője caudalisan (alulról) és az SP mögött van. Motuel és munkatársai prospektív vizsgálatot végeztek 52 egymást követő idegsebészeti intenzív osztályon fekvő betegen, és közülük 31-et súlyos TBI miatt vettek fel . Hét betegnél műtétet végeztek koponyán belüli tömeg eltávolítására. A CT előtt vagy után a lehető leghamarabb megmérték a szonográfiás MLS-t, a V3-at tájékozódási pontként használva. A szerzők amellett, hogy összehasonlították a CT MLS-adataival a V3-nál (1. módszer), a szonográfiás MLS-adataikat a “standard” CT MLS-adatokkal is összehasonlították az SP-nél (2. módszer). A korrelációs együttható az 1. módszer esetében 0,76, a 2. módszer esetében 0,81 volt. Az USA és a CT mérések közötti különbség átlagosan 0,1 mm volt az 1. módszer esetében és 0,9 mm a 2. módszer esetében.

A szerzők – bár statisztikailag nem szignifikánsan – a CT-vel mért, a V3-at tájékozódási pontként használó, kissé kisebb MLS-ről számoltak be (4,2 ± 5,5 mm), mint az SP-vel kapott MLS (4,7 ± 6,7 mm). Az MLS és az ICP közötti kapcsolatot az invazív ICP-monitorozással rendelkező 30 beteg eredményeinek vizsgálatával vizsgálták. Nem találtak szignifikáns korrelációt az ICP és az MLS között, ahogyan azt mindhárom módszerrel értékelték. Ezek az eredmények azt sugallták, hogy az MLS nem egységes az egész subfalcine térben, és az anatómiai korlátok szerepet játszanak az MLS meghatározásában a különböző anatómiai markereknél. Hasonlóképpen különbségek voltak az SP és a CT-felvételeken mért, a tobozmirigy segítségével meghatározott MLS között is, még akkor is, ha ugyanarról a szeletről van szó. Ezen eredmények alapján úgy tűnik, hogy az MLS mérések csak akkor hasonlíthatók össze, ha ugyanazt a tájékozódási pontot használják.

3. Algoritmusok az automatizált középvonaleltolódás méréséhez

A számítógépes képalkotó diagnosztikai rendszerek jelentős potenciállal rendelkeznek az emberi szakértők segítésére az agyi képek értékelésében. Az intrakraniális elváltozások azonosítása mellett az MLS mérésének fontos részét kell képeznie ezeknek a rendszereknek. Ebben a szakaszban az MLS automatikus mérésére alkalmas algoritmusokat tekintjük át. A legtöbbjük CT-képeken alapul, de könnyen módosítható, hogy MRI-képeken is működjön.

Egy emberi szakember számára az MLS mérése egy adott vizsgálat képein meglehetősen egyszerű. A megfelelő axiális szelet vagy szint kiválasztása és az iML vagy az intrakraniális tér szélességének középpontja által meghatározott referenciapont megtalálása után az MLS a tájékozódási pont (az SP vagy a tobozmirigy) és a referenciapont közötti merőleges távolságként mérhető. Egy számítógépes rendszer számára egyszerű a távolságok mérése a digitális képeken. Az MLS tényleges mérése előtt azonban speciális előfeldolgozási és jellemzőkivonási technikákat kell alkalmazni a bemeneti képeken a megfelelő pontok megtalálására. Számos olyan módszer, amely a teljes agyi CT-vizsgálaton az ép midsagittális síkot (iMSP) észleli, felhasználható arra, hogy információt szolgáltasson az iML-ről az MLS méréséhez használt egyetlen szeleten. Ezenkívül a “standardizált” MLS méréséhez az FM szintjén a megfelelő szeletet manuálisan vagy automatikusan helyesen kell azonosítani.

Az MLS mérésére szolgáló algoritmusokat két típusba sorolják: szimmetria-alapúak és tájékozódási pont-alapúak. A szimmetria-alapú algoritmusoknál a specifikus anatómiai tájékozódási pontok felismerése szükségtelen. Ehelyett az összes elmozdult és deformált struktúrát összekötő görbét keresik. Mivel egyes struktúrák, mint például az SP és a tobozmirigy, elmozdulnak egy intrakraniális tömeg miatt, míg mások, mint például a kamrák és a corpus callosum deformálódnak, a “deformált középvonal (dML)” kifejezést használjuk e görbe együttes leírására. A tájékozódási ponton alapuló algoritmusokban először bizonyos struktúrákat, gyakran az oldalsó kamrák részeit ismerik fel. Az adott (kamrai) régiókon belül azonosítják az SP-t vagy más tájékozódási pontot, és ennek megfelelően mérik az MLS-t.

3.1. Szimmetria-alapú módszerek

Liao és munkatársai egy automatizált módszert javasoltak a dML felismerésére CT szeleteken az FM szintjén . Amint a 2(b) ábrán látható, a dML-t három szegmensre bontották: a felső és az alsó egyenes szegmensre (fekete vonalak), amelyek a két agyféltekét elválasztó kemény falx cerebri részeit, valamint a középső, négyzetes Bezier-görbe által alkotott íves szegmensre (fehér görbe), amely a közbeeső lágy agyszövetet képviseli. A szerzők feltételezték, hogy a dML a maximális kétoldali szimmetriával rendelkező görbe, amelyet az összes középvonali képpont közötti különbségek összegzett négyzetének minimalizálásával számoltak ki egy 24 mm-es vízszintes (bal-jobb) tartományban. A számítás további egyszerűsítése érdekében a felső és alsó falx szegmenseket mozdulatlannak feltételezték, így azok függőleges vonallá váltak. A Bezier-görbe három vezérlőpontjának pozícióját meghatározó négy változó optimális értékének meghatározására genetikus algoritmust alkalmaztunk. Az algoritmust háromszor ismételtük meg úgy, hogy az MLS maximálisan megengedett értékeit 15, 22,5 és 30 mm-re állítottuk be. Ha az eredmények stabilak voltak, az MLS-t a dML detektálása után a központi vezérlőpont pozíciója alapján könnyen meg lehetett határozni. Ellenkező esetben sikertelennek tekintettük őket.

Az algoritmusunkat 81 egymást követő, egyetlen intézetben egy év alatt kezelt beteg patológiai képén értékeltük. E betegek közül ötvennégynek TBI-ja, 25-nek pedig spontán ICH-ja volt. Algoritmusunk 65 (80%) betegnél tudta mérni az MLS-t. Közülük 62 (95%) esetében a különbség kisebb volt, mint 1 mm. Mindhárom pontatlan eredmény 10 mm-nél nagyobb MLS-sel rendelkező képeken fordult elő. Bár az MLS mérés sikerességének aránya csökkent az MLS növekedésével, a legtöbb betegnél az 5 mm-nél nagyobb MLS-t helyesen mértük. Algoritmusunk egyik fő hátránya a spontán ICH-ról készült felvételek nagyobb hibaaránya volt, amely gyakran a középvonalhoz közeli bazális ganglionokban fordul elő. A manuálisan és automatikusan mért MLS-adatok felhasználásával TBI-betegeknél is végeztünk kimenetelelemzést . Bár statisztikailag nem volt szignifikáns, az MLS a mortalitás előrejelzőjének tűnt. A halálozás előrejelzése a 3,5 mm-es MLS-t küszöbértékként használva 76%-ban érzékeny (13/17) és 71%-ban (24/34) specifikus volt. A halálozás előrejelzésében az automatizált algoritmusunk nem teljesített rosszabbul, mint a manuális MLS-mérés.

Chen és munkatársai automatikus módszert javasoltak a dML becslésére MRI-képeken gliomás betegeknél . A szerzők egy továbbfejlesztett Voigt-modellt konstruáltak, amely az elváltozás méretének és helyének felhasználásával megjósolta a dML helyét a maximális tumorátmérőjű axiális szeleten. A szakirodalomból az agyszövet rugalmas együtthatóját és viszkozitási együtthatóját használták. A helyi intenzitásszimmetriát és a helyi intenzitásgradiens szimmetriát kombináló összetett helyi szimmetria metrikát javasoltak a megjósolt középvonal finomítására egy helyi ablakon belül, amelynek méretét egy lyukkamerás modell alapján határozták meg. A szerzők elméleti bizonyítás nélkül, empirikusan próbálták ki a modulációs faktor különböző értékeit, és az összetett lokális szimmetria maximális összegével rendelkező jelöltet minden esetben a “megjósolt” dML-nek tekintették. Ezután ezt a dML-t finomították és simították a helyi szimmetria szerint.

A javasolt módszert a MICCAI 2013 konferencián a Multimodális agydaganatok szegmentálása kihívás 30 MRI-adatkészletén validálták. A szerzők kézzel választották ki a maximális MLS-sel rendelkező axiális szeletet, miközben azt a maximális tumor-agy arányú szeletnek megfelelőnek tekintik. Az MLS ezeken az MRI-szeleteken 0 és 6 mm között mozgott. Bár a lehatárolt dML nem volt a “standardizált” MLS-értékeléshez és kimenetelértékeléshez általánosan használt szinten, a szerző mégis pontos eredményeket kapott. A manuálisan követett dML-ekkel összehasonlítva módszerük 0,61 ± 0,27 mm átlagos különbséget és 1,89 ± 1,18 mm átlagos maximális különbséget eredményezett.

3.2. Landmark-alapú módszerek

Yuh és munkatársai a MATLAB 7.0.1 programozási környezetben számítógépes algoritmusok sorozatát fejlesztették ki a CT értékelésére a TBI bizonyítékai szempontjából . Úgy tűnt, hogy az algoritmus először a koponyát és az iMSP-t észleli, de részleteket nem közöltek. Ezután a vér és a liquor képpontjait megfelelő CT-sűrűségi küszöbértékek, térbeli szűrés és klaszterelemzés segítségével detektálták. Miután a vért tartalmazó pixeleket azonosították, a koponyához viszonyított elhelyezkedésük alapján EDH, SDH, ICH, SAH vagy IVH kategóriába sorolták őket. Az MLS kiszámításához az oldalsó kamrákban lévő liquor pixelek szimmetriáját a koponya szimmetriatengelye által meghatározott iML-hez viszonyítva értékelték. A bazális liquor pixelek csoportjának térfogatát kiszámították a bazális cisztériumok állapotának meghatározásához. A szerzők azonban nem számoltak be arról, hogy a liquorpixeleket hogyan azonosították kamrákként vagy ciszternaként. A szoftvert ezután egy több mint 200 betegből álló validációs mintán alkalmazták, amelyet akut TBI gyanúja miatt vizsgáltak. Az akut TBI legalább egy radiológiai jelének automatikus felismerése magas, 98%-os érzékenységet mutatott. A szerzők nem számoltak be kvantitatív MLS mérési eredményekről. Az 5 mm-nél nagyobb MLS kimutatására 100%-os érzékenységről és 98%-os specificitásról számoltak be. Mivel csak 9 betegnél volt ilyen lelet és további 4 betegnél hamis pozitív eredmény, az általuk alkalmazott MLS kimutatási módszer pozitív előrejelzési aránya csak 70% volt.

Xiao és munkatársai olyan eljárást javasoltak, amely az adott CT vizsgálaton belül az SP felismerésével képes mérni az MLS-t . A vizsgálat összes szeletét betáplálták egy előfeldolgozó rendszerbe, amely felismerte a koponyát, és az iMSP-t és az összes extracranialis régiót lecsupaszította egy többfelbontású megközelítésben szűrők kombinációjával. Ezután az FH-kat és az SP-t tartalmazó szeletet az összes kamrai régióból szakértői szabályok és egy többfelbontású bináris szintkészlet módszer segítségével választották ki. Az iML-t a Liu módszerével kiszámított iMSP és az adott szelet síkja közötti metszéspontként határoztuk meg. Végül az SP-t Hough-transzformációval, ismételt morfológiai erózióval súlyozott, hipodens FH-kon belüli izodens vonalszakaszként ismertük fel. Az SP-nek az iML-re merőleges legtávolabbi pontját használták az MLS mérésére. Általában ez volt a leghátsó pont.

Rendszerünket 96 egymást követő, idegsebészeti intenzív osztályra felvett beteg képén teszteltük. Az eredményeket emberi szakértők értékelték. Algoritmusunk nem ismerte fel az FH-kat 16 beteg képén, mindannyian nagy intrakraniális hematómával (13 SDH, 1 EDH és 2 ICH) és kifejezett agyi deformációval. 2 esetben cavum septum pellucidummal, ahol az SP két levélkéje között elválasztás van, algoritmusunk a két levél közül csak az egyiket ismerte fel. A fennmaradó 78 betegnél az automatikus és a kézi MLS mérések közötti átlagos különbség 0,23 ± 0,52 mm. A markánsan deviált SP-t sikeresen felismertük, és az MLS-t 30 mm-ig pontosan mértük. Az automatikusan mért és a manuálisan mért MLS közötti különbség 78 esetből 70 esetben 1 mm-nél kisebb, 60 esetben pedig 0,5 mm-nél kisebb volt. A hiba nem nőtt a nagyobb MLS-sel. Módszerünk robusztus, és sürgősségi és rutin körülmények között is alkalmazható. Harminc betegnél végeztek műtétet. Átlagos MLS-ük jóval nagyobb volt, mint a műtét nélkülieké (9,2 ± 7,1 vs. 1,7 ± 1,3 mm, ), ami megerősíti az MLS hasznosságát az azonnali sebészeti beavatkozás irányítására.

Chen és munkatársai bemutattak egy CT-felvételeken alapuló automatizált rendszert, amely képes az MLS becslésére és a megnövekedett ICP szűrésére. Módszerük a kamra detektálásával kapcsolatos korábbi munkájukon alapult . A liquor pixeleket egy Gauss keverékmodell segítségével detektálták minden egyes CT szeletre, hogy a pixeleket négy szövettípusba sorolják: csont vagy hematóma, szürkeállomány, fehérállomány és liquor. E pixelek felhasználásával a kamrákat méret- és helymeghatározási kritériumok alapján detektáltuk. Az MLS becsléséhez a szerzők először iML becslést végeztek a koponya szimmetriája, a falx és az interhemiszférikus sulcus alapján. Ezután elvégezték a kamrák szegmentálását a CT-vizsgálatból, és ezt használták útmutatóként a dML azonosításához alakillesztés révén. A szerzők úgy vélték, hogy ezek az eljárások az orvosok által végzett mérési folyamatot utánozzák, és ígéretes eredményeket mutattak az értékelés során.

17 TBI-beteg 391 szeletet tartalmazó CT-adatsorát tesztelték az iML és dML felismerésére, valamint az MLS mérésére és az ICP becslésére. A legtöbb szeletnél (több mint 80%) a módszertani keretrendszerük által becsült iML és a kézi jegyzetelés közötti hiba 2 pixel, azaz körülbelül 1 mm körül volt. A dML esetében 80% felett kevesebb, mint 2,25 mm eltérés volt, feltéve, hogy a kamrai szegmentáció minősége viszonylag jó, amit úgy definiáltak, hogy a szegmentációs eredmény lehetővé teszi a kézi MLS-mérést. Más szóval, a módszer akkor is kudarcot vallott, amikor a kamrákat nem lehetett azonosítani a kifejezett agyi deformáció miatt.

Liu és munkatársai bemutattak egy másik tájékozódási ponton alapuló módszert az MLS eltolódás automatikus detektálására és számszerűsítésére TBI CT képeken . A hisztogram diszkretizálása után a képeken lévő pixeleket koponyának, hematómának, agynak vagy liquornak minősítették. A “középső szeletet”, valószínűleg az FM szintjén lévő szeletet az adott vizsgálat összes képéből az FH-kat, a V3-at és a perimesencephalicus ciszternát tartalmazó valószínűségi térkép segítségével detektálták. Ezen a szeleten a koponya vastagsága alapján egy adott tartományon belül detektálták az elülső és a hátsó falx-csatlakozásokat. Egy Gauss-keverék klaszterezési eljárást használtunk a CSF-régiók és az azokon belüli tájékozódási képpontok detektálására. A falx-jelöltek többszörös jelöltjeit az élek detektálását követő irányított egyetlen összefüggő lánc segítségével detektáltuk. Az e jelölők közötti térbeli kapcsolatokat 200 beteg adataiból képeztük ki. A valószínűségi eloszlást 200 beteg középső szeletének képzési adataiból tanulták meg egy Gauss-keverék modell segítségével.

A szerzők 565 beteget tartalmazó kísérleti adathalmazon tesztelték módszerüket, betegenként körülbelül 12 CT-szeletet tartalmazva. Arról, hogy a képzési adatok átfednek-e a tesztelési adatokkal, nem számoltak be. Több mint 100 betegnél volt 5 mm-nél nagyobb MLS. Módszerük 4,7 ± 5,1 mm maximális távolsági hibát ért el. A szerző arra a következtetésre jutott, hogy módszerük felülmúlta a korábbi módszereket, különösen a nagy ICH és a hiányzó kamrák esetében.

4. Újabb alkalmazások: A diagnózis segítésén és a kezelés irányításán túl

4.1. A kezelés utáni középvonaleltolódás mérése

A CT-n vagy más felvételeken diagnosztizált koponyaűri elváltozások idővel fejlődnek. Alakjuk és méretük az orvosi vagy sebészeti kezelés hatására is megváltozik. E kezelések után az MLS továbbra is mérhető az 1.3. szakaszban leírt módszerekkel. A DC-n átesett betegeknél a koponya egy részét eltávolítják, ami megnehezíti a koponyán belüli tér szélességének mérését. Az iML azonban továbbra is azonosítható és felhasználható az MLS mérésére. A sikeres kezelés után az MLS-nek csökkennie kell. A középvonali visszatérést (MLR) a következőképpen határoztuk meg: MLR = , ahol és az MLS a kezelés utáni, illetve a kiindulási képeken mért MLS-t jelöli. Ezenkívül javasoltunk néhány kvantitatív képalkotási paramétert a dekompressziós erőfeszítések és a dekompressziós hatások értékelésére. A DC erőfeszítése, a craniectomia térfogata az ABC-módszerrel becsülhető. Másrészt a transzkalvarialis agysérv (TCH) térfogata, amely megfelel a koponya eltávolítása és az expanzív duroplastika által létrehozott kezelési hatásnak, két gömbsapka közötti különbségként modellezhető .

Takeuchi és munkatársai visszamenőlegesen áttekintették 186 egymást követő, TBI miatt műtött beteg preoperatív és posztoperatív CT-képét, és vizsgálták a műtét után kevesebb mint 24 órával megjelenő új CT-leletek prognosztikai tényezőit . Bár a posztoperatív vizsgálat időzítésére vonatkozóan nem volt szabványosított vagy megállapított szabály, a 186 betegből 139 betegnél a műtétet követő 1 órán belül végeztek CT-t, beleértve 138 rutinellenőrzést. A posztoperatív CT-n 29 betegnél (15,6%) összesen 30 új leletet észleltek, köztük 11 betegnél SDH-t (10 kontralaterális, 1 ipsilaterális), 11 betegnél agyi kontúziót (9 kontralaterális, 2 ipsilaterális), 5 betegnél kontralaterális EDH-t és 3 betegnél teljes agyi iszkémiát. A szerzők nem számoltak be a posztoperatív MLS-ről az utólagos CT-vizsgálatokon. Tíz új leletet mutató betegnél összesen 11 utólagos műtétet végeztek, és közülük 7-nél volt DC. Az egyváltozós elemzés azt mutatta, hogy a 8-as vagy annál kisebb GCS-pontszám, az SDH mint a műtét elsődleges indikációja, az MLS, az obliterált bazális ciszterna és a DC szignifikánsan összefüggött az új leletek magasabb kockázatával. Mivel a 29 új leletet mutató beteg közül 26-nál első beavatkozásként DC-t végeztek, közülük 24-nél tömeghatással járó SDH eltávolítása történt, beleértve a nagy (9,0 ± 5,7 mm) MLS-t és a bazális ciszterna obliterációját, és ezek a tényezők valóban szoros kapcsolatban álltak egymással. A többszörös logisztikus regressziós elemzés a DC-t, az alacsony GCS-t és a bazális ciszterna obliterációt jelentős kockázati tényezőként mutatta ki.

Sucu és munkatársai 45 cSDH-s beteget értékeltek, akiknél burr-hole vagy twist-drill craniostomiát végeztek . Bár az MLS-t a műtét előtti és a korai posztoperatív CT-felvételeken is mérték, csak a műtét előtti MLS korrelált a javulással 28 olyan betegnél, akiknél a műtét előtt tudatzavar állt fenn. A szerzők azonban a legtöbb betegnél megfigyelték az MLS csökkenését vagy MLR-t mind az SP-nél, mind a tobozmirigynél. Az MLR valószínűleg hozzájárul a tudat helyreállásán kívüli tünetek, például a hemiparézis vagy a fejfájás javulásához. A posztoperatív MLS mérése önmagában valószínűleg kisebb szerepet játszik a cSDH-ban, mert a klinikai javulás még a maradék cSDH-t és MLS-t hagyó részleges kiürítéssel is elérhető .

Jeon és munkatársai 70 rosszindulatú MCA-infarktusos beteget vizsgáltak, akik DC-n estek át . Az MLS-t az SP-nél és a tobozmirigynél mérték az utolsó preoperatív és posztoperatív CT-felvételeken, átlagosan 8,3 órás medián intervallummal. Az MLS vagy MLR csökkenése magasabb posztoperatív GCS pontszámokkal és alacsonyabb mortalitással járt együtt a stroke-ot követő 6 hónapban, miután korrigálták az életkor, a nem, az NIHSS pontszám és a műtét előtti MLS értékeket. A DC-vel létrehozott csontlebenyek elülső-hátsó átmérője körülbelül 130 mm volt. Az “extracranialis kidudorodó térfogat”, az agyszövetnek a DC által létrehozott koponyaablak széle által alkotott felszínen túli térfogata szignifikánsan összefüggött az MLS csökkentésével. Átlagosan az MLS-redukcióval rendelkező betegeknél a legkisebb az infarktustérfogat, az MLS-progresszióval rendelkező betegeknél pedig a legnagyobb. A különbség azonban nem volt szignifikáns. Az, hogy a nagyobb DC nagyobb MLS-csökkenéshez vezethet-e, továbbra sem ismert. Az extracranialis kidudorodó térfogat mérése helyett a TCH geometriai modellünk pontosabb becslést adhat a dekompressziós hatásról .

Missori és munkatársai 73 egyoldali DC-ben szenvedő beteg preoperatív és korai posztoperatív CT képeit értékelték . A korai posztoperatív MLS-t a 3 posztoperatív napon belül készült felvételeken mérték. A DC oka 48 esetben vérzéses vagy ischaemiás stroke, 22 esetben TBI, 3 esetben pedig fertőzés volt. 12 hónappal a műtét után az egyetlen tényező, amely összefüggésbe hozható a túléléssel, a 42 túlélő betegnél a műtét előtti 9,2 ± 3,8 mm-es átlagról 2,3 ± 2,7 mm-re csökkent posztoperatív MLS volt SP-nél. Másrészt az MLS kevésbé hatékonyan, 11,5 ± 4,8 mm-ről 4,7 ± 4,8 mm-re csökkent 31 elhunyt betegnél. A szerzők viszonylag kis csontlebenyeket távolítottak el, amelyek felülete 7643 mm2 volt a túlélő betegeknél és 7372 mm2 az elhunyt betegeknél. Azt javasolták, hogy néhány betegnél szélesebb DC-t kellett volna alkalmazni a túlélés valószínűségének növelése érdekében, valószínűleg az ICP további csökkentése és az MLS csökkentése révén. A műtét előtti és intraoperatív döntéshozatal elősegítése érdekében képletünk egyszerű módszert nyújt a javasolt csontlebeny térfogatának, azaz a dekompressziós erőfeszítésnek a becslésére .

A DC mellett az MLS-t is használták az ébredés neuroanatómiai előrejelzőjeként akut kómás betegeknél. Kowalski és munkatársai prospektív megfigyeléses vizsgálatot végeztek, amelybe az összes újonnan kezdődő kómás beteget bevonták, akiket 12 egymást követő hónapon keresztül vettek fel a neurológiai intenzív osztályra . A CT-vizsgálatokat egymástól függetlenül elemezték a kóma kezdetén, az ébredés után és az utánkövetéskor. Az MLS-t az SP-nél és a tobozmirigynél mérték. A 85 vizsgált beteg átlagéletkora 58 ± 16 év volt, 51%-uk nő volt, és 78%-uknál a kóma cerebrovaszkuláris etiológiájú volt. A szerzők nem írták le, hogyan kezelték ezeket a betegeket, sem orvosilag, sem sebészileg. Összesen 43 beteg ébredt fel. A kóma kezdetén vizsgált CT-n a tobozmirigy MLS kiterjedése kevésbé volt kifejezett azoknál a betegeknél, akik felébredtek. A kóma kezdetén végzett CT és az azt követő CT között eltelt idő hasonló volt azoknál a betegeknél, akik felébredtek (medián 4 nap), és azoknál, akik nem ébredtek fel (medián 3 nap). Az utóvizsgálati CT-n a 6 mm-nél kisebb MLS az SP-nél és a tobozmirigynél összefüggésbe hozható volt a kóma kialakulásával. Az agy laterális elmozdulásának visszafordulása vagy korlátozása a kómás betegek akut felébredéséhez kapcsolódik. A szerzők szerint az MLS objektív paraméter lehet a prognózis és a kezelés irányítására ezeknél a betegeknél. Az ébredés további független prediktora volt a fiatalabb életkor, a magasabb GCS-pontszám a kóma kezdetén és a nem traumás kóma etiológiája.

4.2. A tömeghatás új képalkotó jellemzőinek kifejlesztése

A TBI-vizsgálatokból származó perimesencephalicus cisternális kompresszió és az MLS a tömeghatást reprezentáló képalkotó jellemzők. Definíció szerint a tömeghatás, amely önmagában megnövekedett ICP-t és károsodott agyi perfúziót okoz, másodlagos az intrakraniális tömeghez, például EDH-hoz vagy SDH-hoz képest. Az ilyen “másodlagos sérülés” patofiziológiailag különbözik az intrakraniális tömeg által okozott károsodástól, vagyis az “elsődleges sérüléstől”. Ezért az intrakraniális tömeg jellemzőit, mint például a térfogatát vagy vastagságát, és a tömeghatás jellemzőit különböző változóként kezelik, amelyek egymástól függetlenül befolyásolják a beteg kimenetelét, és külön tételként szerepelnek az iránymutatásban . Mizutani és munkatársai többszörös regressziós elemzést végeztek a kezdeti ICP és az első CT-vizsgálat leletei közötti kapcsolat vizsgálatára 100 egymást követő közepesen súlyos és súlyos TBI-beteg esetében . A betegek 80%-ánál meg tudták becsülni az ICP-t. Fontossági sorrendben felsorolva, az ICP becsléséhez hozzájáruló CT-jellemzők közé tartozott a cisternális kompresszió, az SDH mérete, a kamra mérete, a SAH állapota, az agyi kontúzió állapota, az MLS és a kamrai index. Ezek a változók csoportosíthatók az elsődleges sérülést és a másodlagos sérülést jelentő változókra.

A Quattrocchi és munkatársai azonban interakciót találtak a hematóma mérete és az MLS között . A betegek kimenetelét és a halálozási arányokat figyelembe véve tanulmányuk azt jelezte, hogy a koponya belső táblájától sugárirányban mért, a koponyaűri vérzés vastagságával aránytalan MLS a TBI-t követő rossz betegkimenetel igen hasznos előrejelzője. Hasonló kölcsönhatást fedeztek fel újra Bartels és munkatársai . Azt találták, hogy az MLS az SDH vastagságával összefüggésben előre jelezte a halálozást. Összesen 59 olyan beteget vontak be a vizsgálatba, akiknél SDH-eltávolítást és intenzív kezelést alkalmaztak a megnövekedett ICP miatt, és akik közül 29-en meghaltak. Erős összefüggést találtak a hematóma vastagságát 3 mm-rel vagy annál nagyobb mértékben meghaladó MLS és a későbbi halálozás között. E 8 beteg esetében úgy tűnt, hogy a trauma az akut SDH-nál több károsodást eredményezett. A nagy MCA-infarktusokhoz hasonlóan ez a további károsodás az agy duzzanatát okozza, ami súlyosbítja az MLS-t. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy az MLS és a hematóma vastagsága közötti kapcsolatot külön tényezőként lehet bevonni a kimenetel előrejelzésébe.

Mivel az MLS-t az SP-nél mérik, minden bizonnyal befolyásolják a kamra alakjának és méretének változásai. Toth és munkatársai retrospektív vizsgálatot végeztek 76 felnőtt, súlyos, tompa TBI-ben szenvedő, kamraiulosztómiát igénylő személyen . Számítógépes manuális volumetriás mérésekkel számszerűsítették a bal és jobb oldalkamra térfogatát. Hatvan betegnél a kezdeti CT-vizsgálaton nem volt MLS vagy kicsi (5 mm-nél kisebb) volt. Ezek közül 15 betegnél később 5 mm-nél nagyobb MLS alakult ki. Az 1,67-nél nagyobb felvételi oldalkamra méretarány (LVR) 73,3%-os szenzitivitással és 73,3%-os specificitással jelezte előre a későbbi nagy MLS-t. Arra a következtetésre jutottak, hogy az LVR-elemzés egyszerűen és gyorsan elvégezhető, és lehetővé teheti a korábbi beavatkozásokat a későbbi MLS mérséklésére. Azt, hogy a ventriculostomia módosítaná-e a mérésüket, nem tárgyalták.

5. Következtetések és jövőbeli irányok

A középvonaleltolódás egy jól bevált összetett képalkotó jel, amely CT-n, MRI-n és US-n mérhető. Az MLS mérésének szabványosítása megkönnyíti a különböző értékelők közötti kommunikációt és összehasonlítást, és lehetővé teszi a további automatizálást. Összefoglaltuk az MLS-mérés jelenlegi állását és annak más klinikai és képalkotó paraméterekkel való kapcsolatát. Áttekintettük az MLS mérését segítő automatizált algoritmusok jellemzőit, korlátait és validálását. Kiemeltük továbbá azokat az új képalkotó paramétereket vagy azok kombinációit, amelyek az agyi elmozdulás és deformáció jobb megértéséhez, valamint klinikai következményeikhez vezethetnek. Az MLS axiális CT-, MRI- és US-felvételeken történő mérésének jelenlegi gyakorlatának finomítása mellett az MLS koronális szeleteken vagy 3-dimenziós térfogatokon történő értékelése további információkkal fog szolgálni, amelyek felhasználhatók az intrakraniális tömeg és a tömeghatás orvosi vagy sebészeti kezelésének optimalizálásához.

Érdekütközések

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek érdekellentétek e cikk publikálásával kapcsolatban.

Köszönet

Ezt a munkát a tajvani Tudományos és Technológiai Minisztérium támogatta (106-2314-B-002-082-es támogatás).