Meting van de Midline Shift van de hersenen en de automatisering ervan: A Review of Techniques and Algorithms

2. Methoden

2.1. Computertomografie

CT maakt gebruik van een computer om dwarsdoorsnedebeelden te reconstrueren aan de hand van metingen van de transmissie van röntgenstralen door dunne plakjes weefsel van de patiënt. Niet-contrast CT-scan is de beeldvormende modaliteit bij uitstek voor TBI vanwege de brede beschikbaarheid, snelle beeldvorming acquisitie, superieure bot detail, mogelijkheid van het hele lichaam beeldvorming in meervoudig gewonde patiënten, lage bijbehorende kosten, en compatibiliteit met de meeste medische apparatuur waardoor onderzoek van instabiele patiënten . Op CT-beelden is het mogelijk om de MLS te meten met behulp van de SP, de pijnappelklier, of de V3 als een anatomisch oriëntatiepunt.

Over het algemeen wordt hersen-CT uitgevoerd voor acute neurologische aandoeningen en MRI voor subacute of chronische gevallen. Naast TBI, is beroerte een andere belangrijke acute neurologische aandoening waarvoor beeldvorming van de hersenen nodig is. De National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) score wordt vaak gebruikt om de neurologische stoornissen te kwantificeren. Niet-contrast CT-scan is de voorkeur van de eerste beeldvormende studie voor patiënten met een beroerte, omdat het hyperdense bloeding kan identificeren en te onderscheiden van een herseninfarct, leidend tot onmiddellijke interventie samen met NIHSS score. Echter, vroege tekenen van infarcten op CT zijn subtiel en nauwkeurige identificatie van het geïnfarcteerde gebied is meestal onmogelijk.

Het ontstaan van zwelling van de hersenen is het meest gevreesde levensbedreigende gevolg van een groot-territorium ischemische beroerte. De term kwaadaardig midden cerebraal slagader (MCA) infarct, geïntroduceerd in 1996, werd oorspronkelijk gedefinieerd als infarct van het gehele MCA gebied, of zelfs grotere gebieden, verschijnend als gebieden van verminderde attenuatie (hypodensiteiten) op CT binnen 48 uur . Neurologische achteruitgang treedt gewoonlijk op bij de meeste patiënten binnen 72 tot 96 uur, maar bij sommige patiënten kan de achteruitgang in de volgende paar dagen optreden. CT is ook de modaliteit bij uitstek voor onstabiele patiënten met MCA-infarcten met zwelling waarvoor vervolgbeeldvorming nodig is. De graad van MLS wordt algemeen gebruikt als maatstaf voor radiografische verslechtering. De definitie varieert echter van studie tot studie. Zodra de diagnose van een kwaadaardig MCA-infarct is gesteld, is decompressieve craniectomie (DC) met expansieve duroplastie de enige doeltreffende behandeling. DC wordt ook vaak alleen uitgevoerd of in combinatie met hematoomverwijdering bij patiënten met een verhoogde ICP na TBI.

Pullicino et al. maten verschillende parameters op axiale CT uitgevoerd binnen 48 uur na het begin bij 118 opeenvolgende patiënten met een ernstig acuut hemisferisch herseninfarct. Ruwe risicofactoren voor 14-dagen mortaliteit, die optrad bij 46 patiënten, waren een laesievolume van 400 ml of groter, een SP MLS van 9 mm of groter, een pijnappelklier MLS van 4 mm of groter, intraventriculaire bloeding, en coma bij opname. Alleen de SP MLS was significant gecorreleerd met overleving in multivariate analyse, maar de twee MLS-metingen waren sterk gecorreleerd met een correlatiecoëfficiënt van 0,82.

Lam et al. analyseerden kenmerken op axiale CT uitgevoerd binnen 24 uur na het begin van het symptoom bij 55 patiënten met een acuut uitgebreid MCA-infarct . De auteurs categoriseerden hun MLS-meting in 3 groepen: geen MLS, MLS kleiner dan 10 mm, en MLS groter dan 10 mm. Zij hebben ook niet beschreven welk oriëntatiepunt werd gebruikt om de MLS te meten. Analyse met één verklarende variabele toonde aan dat NIHSS, aanwezigheid van MLS, MLS groter dan 10 mm, omvang van het infarct, aanwezigheid van hydrocephalus, effacement van de subarachnoïdale ruimte of cella media, en verlies van corticomedullaire differentiatie geassocieerd waren met de 30-dagen mortaliteit (14 patiënten). Logistische regressie analyse toonde aan dat de mate van infarct en NIHSS de enige onafhankelijke voorspellers waren. Omdat hersenoedeem zich gewoonlijk later ontwikkelt, beschouwden de auteurs “vroege” MLS op de eerste dag als een zeer specifiek maar ongevoelig teken.

Park et al. gebruikten diffusie-gewogen MRI (DWI) binnen 14 uur en CT 24 ± 4 uur na het begin van de beroerte bij 61 patiënten om het infarctvolume en MLS bij SP te beoordelen. De graad van hersenatrofie werd ook geëvalueerd met behulp van de bicaudate ratio. Voor de patiënten die zich presenteerden met een acuut hemisferisch infarct, voorspelt een infarctvolume groter dan 220 ml of MLS groter dan 3,7 mm op de follow-up CT ongeveer 24 uur na het begin van de beroerte een kwaadaardig infarct, dat werd waargenomen bij 21 patiënten. Voor infarctpatiënten met minder atrofische hersenen, gedefinieerd door een bicaudate ratio van minder dan 0,16, is een initieel infarctvolume groter dan 160 ml op een DWI binnen 14 uur na het begin van de beroerte in hoge mate voorspellend voor een kwaadaardig beloop.

Spontane ICH is het meest voorkomende subtype van hemorrhagische beroerte. De beslissing over of en wanneer ICH chirurgisch te verwijderen hangt meestal af van het hematoomvolume en de locatie. Net als bij traumatische hematomen wordt het volume van spontane ICH geschat met behulp van de ABC-formule. De MLS gemeten bij de SP of de pijnappelklier wordt ook gebruikt om de progressie van het massa-effect na ICH te kwantificeren. Zazulia et al. vonden 17 gevallen van MLS progressie, gedefinieerd als een toename van meer dan 2 mm, bij 76 patiënten met herhaalde CT scans na spontane supratentoriale ICH. Daarvan traden er 10 op binnen 2 dagen en werden geassocieerd met hematoomvergroting, en 7 traden later op en werden geassocieerd met oedeemprogressie. Progressie van het massa-effect als gevolg van oedeem trad op met grotere bloedingsvolumes. Vergeleken met de pijnappelklier MLS, was de SP MLS een meer gevoelige meting. De klinische betekenis van laat beginnend oedeem en de uitkomst voor de patiënt werden echter niet gerapporteerd.

Song et al. correleerden coma (GCS score van 8 of minder) en anisocoria met CT-bevindingen bij 118 patiënten met spontane supratentoriale ICH . Univariate analyse toonde aan dat hematoom volume, de score van intraventriculaire bloeding, en de amplitude van de MLS gerelateerd waren aan coma en anisocoria. De gemiddelde MLS waren 1,3, 5,9, en 10,1 mm bij patiënten zonder coma, die met coma maar niet anisocoria, en die met zowel coma en anisocoria, respectievelijk. De auteurs vermeldden niet of een specifiek oriëntatiepunt werd gebruikt om de MLS te meten. De 30-dagen mortaliteit was 33,9% en of er patiënten geopereerd waren werd niet vermeld. Bovendien waren hun klinische bevindingen niet gecorreleerd met het resultaat.

Chronic subdural hematoma (cSDH) bestaat uit dikke zwarte vloeistof zoals motorolie die gelyseerde bloedklonter bevat. Het wordt meestal aangetroffen bij ouderen en de evolutie van acute SDH naar cSDH duurt enkele weken. De klinische symptomen en tekenen van cSDH zijn minder dramatisch dan die van acute SDH, dat snel dodelijk is als het niet wordt behandeld. Op CT-beelden verschijnt cSDH als een verzameling van lage-attenuatie buiten de hersenen. De MLS kan aanzienlijk zijn, vooral bij patiënten met atrofische hersenen. Klinisch presenteren de meeste patiënten met cSDH zich met hoofdpijn of lichte zwakte van de ledematen (hemiparese), zelfs met een groot MLS. Bilaterale cSDH komt vaak voor. Wanneer dit optreedt, wordt de middellijn teruggeduwd in zijn normale positie, waardoor de MLS bij dergelijke patiënten minder bruikbaar wordt. Andere beeldvormingskenmerken moeten worden toegevoegd om het massa-effect adequaat te evalueren.

In plaats van mortaliteit is MLS gecorreleerd met andere variabelen bij patiënten met cSDH. Jukovic en Stojanovic evalueerden 83 patiënten met 53 unilaterale en 30 bilaterale cSDH’s om de MLS-drempel voor hemiparese te bepalen . De auteurs hebben niet beschreven hoe zij de MLS hebben gemeten. Hun resultaten suggereerden dat bij unilaterale cSDH de drempel van MLS bij 10 mm zou kunnen liggen; bij bilaterale cSDH was de drempel 4,5 mm. Interessant is dat patiënten met unilaterale cSDH meer kans hebben op zowel hemiparese (44 patiënten) als MLS (48 patiënten), maar de receiver operating characteristic curve was kleiner dan die afgeleid van bilaterale cSDH-patiënten. De auteurs meldden niet hoe hun patiënten waren behandeld, maar vonden hemiparese contralateraal aan de kant van de dikkere hematomenlaag in bilaterale cSDHs. Sommige van hun patiënten hebben mogelijk asymmetrisch verdeelde “bilaterale” laesies die zich klinisch en radiologisch gedragen als unilaterale cSDH.

Bij sommige patiënten met cSDH is het bewustzijn gestoord. Sucu et al. evalueerden 45 patiënten met cSDH die een burr-hole of twist-drill craniostomie ondergingen. Zij vergeleken het bewustzijnsniveau van de patiënten gemeten met GCS score, MLS bij de pijnappelklier, en de SP zowel in de preoperatieve als in de vroege postoperatieve periode. Bij elke patiënt was de pijnappelklier MLS bijna altijd kleiner dan de SP MLS op zowel pre- als postoperatieve CT-beelden. De postoperatieve CT scans werden geëvalueerd net na verwijdering van de drainage katheters, 2 tot 4 dagen postoperatief. Van de 45 geïncludeerde patiënten hadden er 28 een verminderd bewustzijn, gedefinieerd door een GCS score van minder dan 15. De helft van hen had GCS-scores van 13 (8 patiënten) en 14 (6 patiënten). Bij patiënten met cSDH en verminderd bewustzijn vonden zij dat de kans op terugkeer van GCS naar 15 na de operatie groter was als de SP MLS 10 mm of groter was. De auteurs concludeerden dat het onwaarschijnlijk is dat cSDH-evacuatie het bewustzijn herstelt als de bijbehorende MLS niet groot genoeg is om een slecht bewustzijnsniveau te verklaren. Met andere woorden, een kleine MLS maakt het waarschijnlijker dat er een aparte oorzaak is. In beide studies over cSDH zijn de MLS-drempels aanzienlijk groter dan die welke worden gebruikt bij TBI- of MCA-infarctpatiënten. Dergelijke verschillen kunnen worden verklaard door een andere pathofysiologie en een hogere graad van hersenatrofie bij cSDH-patiënten.

Hersenabces wordt gedefinieerd als een focaal suppuratief proces binnen het hersenparenchym. In vroegere stadia van hersenabces, cerebritis genoemd, is de etterende laesie slecht afgebakend van de omringende hersenen. Wanneer het abceskapsel zich in latere stadia vormt, vertonen CT- en MRI-scans met contrastversterking een goed gedefinieerde, meestal gladde en dunne rand van verrijking (ringversterking). Demir et al. evalueerden retrospectief CT- en MRI-beelden van 96 patiënten met klinische diagnoses van hersenabcessen. Zij verzamelden beeldvormingskenmerken in termen van het aantal en de locatie en grootte van de laesies en de aanwezigheid en omvang van perilesionaal oedeem en de MLS. Een index voor de ernst van de beeldvorming werd dienovereenkomstig samengesteld. Van deze patiënten ondergingen 86 een operatie, meestal aspiratie (72 patiënten). De auteurs hebben waarschijnlijk de MLS gemeten in de buurt van de SP of de V3, zoals blijkt uit hun figuren, maar details werden niet verstrekt. Zij classificeerden MLS als mild (kleiner dan 5 mm), matig (tussen 5 en 10 mm), of ernstig (groter dan 10 mm) en telden vervolgens de scores verkregen uit andere parameters bij elkaar op. Zij toonden een negatieve correlatie aan tussen de beeldvormingsernstigheidsindex en de initiële GCS. Er was een significant verschil tussen de klinische en beeldvormingsparameters van patiënten met een adverse event vergeleken met patiënten met een goed herstel.

Na DC voor TBI of maligne MCA-infarct, hebben patiënten grote schedelafwijkingen. Zij ondergaan cranioplastiek nadat het hersenoedeem is afgenomen voor bescherming en cosmesis. Naast het bepalen of DC nodig is, werd MLS ook gebruikt om neurologische verbetering na cranioplastie te voorspellen. Lin et al. namen 56 cranioplastiepatiënten op, 35 met MLS variërend van 1 tot 12 mm en 21 zonder MLS, en analyseerden hun klinische karakteristieken. Zesenveertig van hun patiënten hadden DC voor TBI of spontane ICH en 10 voor een groot infarct of intracraniële infectie. Allen hadden grote unilaterale DC ondergaan met schedel defect diameters groter dan 100 mm. Er waren significante verbeteringen in GCS, armspierkracht, en beenspierkracht scores één jaar na cranioplastie. Een significant grotere verbetering in de GCS score werd waargenomen in de MLS groep. Acht patiënten in de MLS groep hadden verzonken hersenen, wat grotere antecedente laesie veroorzaakt door TBI of beroerte impliceert. Grote herseninsulten worden vaak in verband gebracht met het syndroom van de doorboorde hersenen (ST) na DC wanneer hersenoedeem met de tijd oplost. De auteurs schrijven neurologische verbetering toe aan resolutie van ST, maar zij rapporteerden niet hoeveel van de 9 patiënten met MLS en GCS scoreverbetering gezonken hersenen hadden.

2.2. Magnetic Resonance Imaging

MRI is een techniek die tomografische beelden produceert door middel van magnetische velden en radiogolven . Zij levert een uitstekend contrast van de weke delen, aanzienlijk beter dan alle andere beeldvormingsmodaliteiten met inbegrip van CT en US. Bij elke patiënt bij wie een intracraniële neoplasma of infectie een rol speelt, verdient MRI met contrastversterking de voorkeur omdat deze laesies kunnen worden geïdentificeerd als abnormale verrijking. Omdat het MRI-signaal zeer zwak is, zijn een langere beeldvormingstijd en de medewerking van de patiënt vaak vereist, waardoor het minder geschikt is voor het onderzoek van onstabiele patiënten. Gereconstrueerd met gebruikmaking van standaard orthogonale vlakken, namelijk axiaal, sagittaal en coronaal, maken de axiale MRI-beelden een enigszins andere hoek dan hun CT-tegenhangers, die parallel aan de orbitomeatale lijn worden gereconstrueerd. Ondanks dit verschil is het meten van de MLS op MRI-beelden en op CT-beelden in wezen hetzelfde proces. Zodra de plak met het relevante anatomische oriëntatiepunt is geselecteerd, kan de MLS worden bepaald door de afstand te meten tussen die structuur en de iML, of de helft van de breedte van de intracraniële ruimte, zoals beschreven in paragraaf 1.3.

Vergeleken met CT detecteert MRI DWI het geïnfarcteerde volume binnen de eerste paar uur, waardoor vroegtijdige identificatie van het betrokken gebied en voorspelling van hersenzwelling, met inbegrip van maligne MCA-infarct. CT blijft echter de belangrijkste methode voor het diagnosticeren van hersenzwelling bij follow-up beeldvorming wanneer klinische verslechtering optreedt. In een prospectieve, multicenter, observationele cohortstudie bestudeerden Thomalla et al. patiënten met een acuut MCA-infarct met MRI-technieken waaronder DWI, perfusiebeeldvorming en MR-angiografie binnen 6 uur na het begin van de symptomen. Van de 140 geïncludeerde patiënten ontwikkelden 27 een kwaadaardig MCA-infarct, gedefinieerd als verslechtering van de NIHSS-score en een groot MCA-infarct op follow-up-MRI of CT van ten minste tweederde van zijn territorium met compressie van de ventrikels of MLS. In deze studie wordt MLS gebruikt als een eindpunt en niet als een uitkomstvoorspeller. Wanneer het samen met een groot infarct op MRI of CT wordt gedetecteerd, kan een kwaadaardig MCA-infarct worden gediagnosticeerd. Een kwantitatieve definitie van MLS werd echter niet gegeven. Hoewel CT het veiligste onderzoek is voor onstabiele patiënten met neurologische verslechtering, kan bij sommige patiënten MLS worden gedetecteerd op follow-up MRI voordat de klinische verslechtering optreedt. De voorgespecificeerde drempel van een DWI laesievolume groter dan 82 ml voorspelde een kwaadaardige infectie met hoge specificiteit, maar de sensitiviteit was laag. De auteurs concluderen dat bij een subset van patiënten met kleine initiële DWI laesie volumes herhaalde diagnostische testen nodig zijn. Om dezelfde reden werd routinematige CT-follow-up met MLS-meting ook uitgevoerd door Park et al. zoals eerder beschreven in Paragraaf 2.1 .

Cerebrale veneuze trombose (CVT) is een zeldzaam beroerte subtype met een zeer variabel klinisch beloop. Yii et al. voerden een retrospectieve studie uit van 106 opeenvolgende patiënten met beeldvormingsbevestigde CVT van 1997 tot 2010 . Hun studie toonde aan dat veneuze infarcten en hyperintensiteit op DWI geassocieerd waren met klinische verslechtering. Andere beeldvormingskenmerken, waaronder parenchymale bloeding, vasogeen oedeem, MLS en de locatie van de trombose, waren niet voorspellend voor klinische achteruitgang. Deze resultaten gaven aan dat CVT een andere natuurlijke geschiedenis heeft dan MCA-infarct.

Intracranieel neoplasma en abces kunnen een vergelijkbare subacute geschiedenis en focale neurologische uitval hebben. Zowel abces als tumor hebben perifocaal (omringend) oedeem, maar de eerste heeft de neiging om ringversterking te hebben op CT- en MRI-beelden, terwijl de laatste solide of cystisch kan zijn met dikke, onregelmatige wand. Demir et al. hebben MRI met contrastversterking verricht bij patiënten met de klinische diagnose hersenabces, wanneer er geen contra-indicatie was. Op MRI kan MLS worden gemeten met dezelfde techniek als op CT. Deze resultaten kunnen direct worden vergeleken en verzameld voor verdere statistische analyse, zoals beschreven in paragraaf 2.1.

Baris et al. beoordeelden de MRI-beelden van 40 patiënten met primaire en 40 met metastatische intra-axiale supratentoriale hersentumoren . Supratentoriale primaire solitaire hersentumorgroep werd ook onderverdeeld in glioblastoma multiforme (GBM) subgroep (24 patiënten) en andere-dan-GBM subgroep (16 patiënten). MLS, tumor volume, perifocaal oedeem volume, en de verhouding van oedeem tot tumor werden gemeten. De pathologische diagnoses van primaire tumoren anders dan GBM omvatten tumoren van lagere graad, minder agressief subtype. De auteurs gebruikten axiale FLAIR beelden om subfalciene herniatie te meten, die synoniem leek te zijn met MLS. Zij meldden echter niet of een specifiek herkenningspunt, zoals de SP, werd gebruikt. De graad van MLS werd gecategoriseerd als graad 1 herniatie wanneer MLS kleiner was dan 5 mm en als graad 2 herniatie wanneer MLS groter was. Hun resultaten toonden aan dat MLS en tumorvolume van de primaire tumorgroep groter waren dan van de metastasegroep, terwijl het oedeemvolume ten opzichte van het tumorvolume kleiner was. MLS groter dan 5 mm kwam vaker voor bij primaire tumoren. Aangezien grotere tumoren grotere MLS hebben en kleinere extra ruimte voor oedeem, kan verschil in tumorgrootte tussen groepen bijdragen aan deze verschillen.

Vergeleken met kwaadaardige tumoren, hebben goedaardige hersentumoren verschillend biologisch gedrag en natuurlijke geschiedenis. Zeidman et al. onderzochten 21 personen die seriële MRI hersenscans hadden om de groeisnelheid van niet-geopereerde meningiomen te bepalen. De beslissing om niet te opereren omvatte afwezigheid van gerelateerde neurologische symptomen of tekenen en bezorgdheid over een hoog operatierisico van neurologische beschadiging. Zij concludeerden dat de gemiddelde volumetrische groeisnelheid significant groter was dan de planimetrische groeisnelheid. Hoewel zij ook speciale beeldvormingskenmerken registreerden, waaronder calcificatie, T2 hypointensiteit, durale staart, massa-effect en MLS, was geen van deze gecorreleerd met de groeisnelheid. Aangezien meningeomen meestal goedaardige traaggroeiende tumoren zijn, blijft de ICP normaal tot de tumor zeer groot wordt. Daarom speelt MLS weinig rol bij het volgen van meningioompatiënten.

2.3. Echografie

US beeldvorming wordt uitgevoerd met behulp van de pulse-echo techniek. De US-transducer zet elektrische energie om in een korte hoogfrequente geluidspuls die naar het weefsel van de patiënt wordt gezonden, en wordt vervolgens een ontvanger die echo’s van gereflecteerde geluidsenergie detecteert. In plaats van het gehele anatomische volume in beeld te brengen en gestandaardiseerde axiale, sagittale en coronale doorsneden te reconstrueren, worden US-beelden geproduceerd in elk anatomisch vlak door de oriëntatie en de hoek van de transducer en de positie van de patiënt aan te passen. Visualisatie van anatomische structuren door US wordt beperkt door bot en door gas bevattende structuren zoals de schedel en de ingewanden.

Behalve bij zuigelingen, is US niet het eerstelijns diagnostisch instrument voor beeldvorming van de hersenen. Patiënten met neurologische aandoeningen ondergaan eerst een CT- of MRI-onderzoek. Daarna kan US worden gebruikt om de carotiden te evalueren of om de intracraniële vaten te evalueren met transcraniële color Doppler sonografie (TCCS) technieken. Een belangrijk voordeel van US is het gemak van onderzoek aan het bed, wat nuttig is voor onstabiele patiënten die beademingsapparatuur, monitoren en intraveneuze pompen kunnen hebben, waardoor het vervoer zowel omslachtig als riskant is.

Seidel et al. voerden bedside TCCS onderzoek uit om MCA stroompatronen bij patiënten met een beroerte te bestuderen. Zij concludeerden dat TCCS snelle en betrouwbare gegevens kan verschaffen over het subtype en het mechanisme van een beroerte onmiddellijk na het begin, maar het onderzoek kon niet worden uitgevoerd als gevolg van onvoldoende temporele akoestische venster in 17 van hun 84 patiënten. Bovendien verrichtten zij ook pionierswerk op het gebied van MLS-meting met behulp van US, ondersteund door TCCS. Na identificatie van de slagaders van de cirkel van Willis, werd de diepte van het insonatievenster aangepast zodat de middenhersenen in het midden van het beeld en de contralaterale schedel zichtbaar werden. Vanuit deze positie werd de transducer 10 graden naar boven gekanteld om de V3 te identificeren met behulp van zijn hyperechoïde randen en de omliggende hypoechogene thalamus en hyperechoïde pijnappelklier. Hoewel enigszins gekanteld, is het US scanvlak ongeveer horizontaal. De afstanden tussen de US probe en het centrum van de V3 werden gemeten vanaf beide zijden van het hoofd. Deze twee afstanden, en , kunnen dan worden gebruikt om MLS te berekenen volgens de formule . Mathematisch, deze formule is hetzelfde als de MLS formule beschreven in paragraaf 1.3.

In hersenen met degeneratieve ziekten, is het mogelijk om de V3 te vinden en de diameter te meten met behulp van transcraniële B-mode beeld . Echter, wanneer de ventrikels zijn gecomprimeerd, TCCS helpt wel het vinden van de V3 en het meten van de MLS. Daarom gebruiken we de term “US” om het hele meetproces inclusief arteriële stroom identificatie met behulp van TCCS in de volgende secties te vertegenwoordigen. Om de MLS meting door US te valideren, wordt een corresponderend CT beeld binnen een bepaald tijdsvenster, meestal uren, gebruikt als de gouden standaard. Omdat het US scanvlak ongeveer horizontaal is, werden sonografische MLS en CT MLS metingen meestal direct vergeleken zonder enige transformatie of conversie.

Stolz et al. rekruteerden prospectief 61 patiënten met supratentoriaal infarct (45 patiënten) of intracerebrale bloeding (16 patiënten) . In totaal werden 122 bedside sonografische metingen van MLS vergeleken met CT-gegevens in een tijdvenster van 12 uur. De totale correlatiecoëfficiënt was 0,93. Voor de 50 US-metingen die binnen een tijdvenster van 3 uur werden verricht, was de correlatie nog beter. Het totale 95%-betrouwbaarheidsinterval van het MLS-verschil tussen TCCS- en CT-metingen bedroeg ±1,78 mm. Alle verschillen waren minder dan 2 mm. Naast het valideren van hun resultaten, concludeerden de auteurs dat US bijzonder geschikt is voor kritisch zieke patiënten die niet geschikt zijn voor transport. Zij rapporteerden niet of een patiënt was uitgesloten vanwege onvoldoende temporele akoestische venster.

Na bevestiging van de nauwkeurigheid van sonografische MLS meting, deze auteurs ingeschreven 42 met acute, ernstige hemisferische beroerte gedefinieerd als met Scandinavische beroerte schaalscores van minder dan 35 punten . CT en carotis duplex sonografie werden uitgevoerd bij opname. TCCS werd uitgevoerd 8 ± 3, 16 ± 3, 24 ± 3, 32 ± 3, en 40 ± 3 uur na het begin van de beroerte. De grootte van het infarct werd bepaald aan de hand van follow-up CT. Twaalf van hun patiënten overleden als gevolg van cerebrale herniatie en 28 overleefden. Twee mannen kregen DC 27 en 30 uur na de beroerte en overleefden. Zij werden uitgesloten van verdere analyse. MLS was significant hoger in de herniation groep vanaf 16 uur na het begin van de beroerte. De mortaliteit was 100% wanneer de sonografische MLS groter was dan 2,5, 3,5, 4,0, en 5,0 mm na respectievelijk 16, 24, 32, en 40 uur. Zestien van de 42 patiënten waren gesedeerd en kunstmatig beademd gedurende de eerste 48 uur, wat klinische controle uiterst moeilijk maakte. De auteurs stelden voor dat bedside TCCS-monitoring van MLS een diagnostisch alternatief is bij kritisch zieke patiënten, die anders niet adequaat kunnen worden gemonitord.

Tang et al. evalueerden 51 opeenvolgende patiënten met acute spontane supratentoriale ICH met behulp van US . Achttien patiënten werden geëxcludeerd vanwege slechte temporale akoestische botvensters aan ten minste één zijde van de schedel. Naast MLS maten zij ook de pulsatiliteitsindex (PI) van het MCA en vergeleken deze met CT-gegevens, waaronder MLS en hematoomvolume berekend met de formule. De correlatiecoëfficiënt tussen de MLS door US en door CT was 0,91. Vergeleken met ICH met een volume van minder dan 25 mL, hadden degenen met een groter volume een grotere MLS en een hogere PI van het ipsilaterale MCA. Bij gebruik van US, was MLS meer sensitief en specifiek dan PI in het detecteren van grote ICH en het voorspellen van slechte uitkomst. De auteurs bevestigden de nauwkeurigheid van sonografische MLS meting en concludeerden ook dat het monitoren van MLS door US hematoom uitbreiding kan detecteren en functionele uitkomst op korte termijn kan voorspellen. Zij leverden een patiënt wiens hematoomuitbreiding werd gedetecteerd door US en bevestigd door follow-up CT, maar of er andere patiënten waren met een vergelijkbaar verloop werd niet gerapporteerd.

Lompart Pou et al. voerden prospectief 60 bedside TCCS-onderzoeken uit bij 41 TBI-patiënten met een gemiddeld tijdsinterval tussen craniale CT- en TCCS-onderzoeken van 322 ± 216 min . Volgens de Marshall (TCDB) classificatie, waren 11 van hun 60 CT onderzoeken type V (geëvacueerde massa). De auteurs rapporteerden echter geen verdere details over de uitgevoerde operaties. Geen enkele patiënt werd uitgesloten wegens een onvoldoende akoestisch venster. De correlatiecoëfficiënt tussen de MLS gemeten door CT en door TCCS was 0,88. De onderlinge verschillen varieerden van +2,33 tot -2,07 mm met een gemiddelde van 0,12 mm. Er waren geen statistisch significante verschillen in enige subgroep. De auteurs kwamen tot een soortgelijke conclusie dat sonografische MLS-meting nauwkeurig is en geschikt voor bedside monitoring bij TBI-patiënten.

Sonografische MLS-metingen waarbij de V3 als oriëntatiepunt wordt gebruikt, zijn nauwkeurig in vergelijking met CT-doorsneden ter hoogte van de V3 . Een directe vergelijking van sonografische MLS-gegevens met CT MLS-gegevens gemeten ter hoogte van de SP is echter ongeschikt omdat de maximale anterior-posterior diameter van de V3 caudaal (inferior) en posterior van de SP ligt. Motuel et al. voerden een prospectieve studie uit bij 52 opeenvolgende neurochirurgische intensive care patiënten, en van hen waren er 31 opgenomen voor ernstig TBI . Zeven patiënten hadden een operatie ondergaan om een intracraniële massa te verwijderen. Sonografische MLS werd zo snel mogelijk voor of na CT gemeten met gebruik van de V3 als oriëntatiepunt. Naast de vergelijking met CT MLS gegevens bij de V3 (methode 1), vergeleken de auteurs hun sonografische MLS gegevens ook met “standaard” CT MLS gegevens bij de SP (methode 2). De correlatiecoëfficiënt bedroeg 0,76 voor methode 1 en 0,81 voor methode 2. Het verschil tussen US- en CT-metingen bedroeg gemiddeld 0,1 mm voor methode 1 en 0,9 mm voor methode 2.

Hoewel niet statistisch significant, rapporteerden de auteurs een iets kleinere MLS gemeten door CT met gebruik van de V3 als oriëntatiepunt (4,2 ± 5,5 mm) in vergelijking met MLS verkregen met gebruik van de SP (4,7 ± 6,7 mm). De relatie tussen MLS en ICP werd bestudeerd door de resultaten te onderzoeken van de 30 patiënten met invasieve ICP monitoring. Er werd geen significante correlatie gevonden tussen ICP en MLS zoals beoordeeld met alle drie methoden. Dergelijke resultaten suggereerden dat MLS niet uniform is over de subfalciene ruimte en dat anatomische beperkingen een rol spelen bij het bepalen van MLS op verschillende anatomische markers. Evenzo waren er verschillen tussen het MLS bepaald met behulp van de SP en het MLS met behulp van de pijnappelklier zoals gemeten op CT-beelden, zelfs wanneer zij op dezelfde slice liggen. Op basis van deze resultaten lijken MLS-metingen alleen vergelijkbaar te zijn wanneer hetzelfde herkenningspunt wordt gebruikt.

3. Algoritmen voor geautomatiseerde middellijnverschuivingsmeting

Computer-ondersteunde beeldvormingsdiagnosesystemen hebben aanzienlijke mogelijkheden om menselijke deskundigen te helpen bij het evalueren van hersenbeelden. Naast het identificeren van intracraniële laesies, moet de meting van MLS een belangrijk onderdeel van deze systemen zijn. In deze sectie bespreken we algoritmen die MLS automatisch kunnen meten. De meeste van hen zijn gebaseerd op CT-beelden, maar kunnen gemakkelijk worden aangepast om te werken op MRI-beelden.

Voor een menselijke specialist, het meten van de MLS op beelden van een bepaalde studie is vrij eenvoudig. Na het kiezen van de juiste axiale slice of level en het vinden van het referentiepunt bepaald door ofwel de iML of door het middelpunt van de breedte van de intracraniële ruimte, kan MLS worden gemeten als de loodrechte afstand tussen het landmark (de SP of de pijnappelklier) en het referentiepunt. Het is gemakkelijk voor een computersysteem om afstanden te meten op digitale beelden. Er moeten echter gespecialiseerde voorbewerkings- en eigenschap-extractietechnieken worden toegepast om de relevante punten op de invoerbeelden te vinden voordat de MLS daadwerkelijk wordt gemeten. Een aantal methoden die het intacte midsagittale vlak (iMSP) op een volledig CT-onderzoek van de hersenen detecteren, kan worden gebruikt om informatie te verschaffen over het iML op het enkele plakje dat wordt gebruikt om het MLS te meten. Bovendien moet, om het “gestandaardiseerde” MLS ter hoogte van de FM te meten, de juiste slice handmatig of automatisch correct worden geïdentificeerd.

Algoritmen die MLS meten worden in twee typen ingedeeld: symmetriegebaseerde en landmarkgebaseerde. Bij op symmetrie gebaseerde algoritmen is herkenning van specifieke anatomische oriëntatiepunten niet nodig. In plaats daarvan wordt gezocht naar een kromme die alle verplaatste en vervormde structuren verbindt. Aangezien sommige structuren, zoals de SP en de pineale verdrongen zijn door een intracraniële massa, terwijl andere, zoals de ventrikels en het corpus callosum, vervormd zijn, gebruiken wij de term “vervormde middellijn (dML)” om deze curve collectief te beschrijven. In op landmarks gebaseerde algoritmen worden eerst specifieke structuren, vaak delen van de laterale ventrikels, herkend. Binnen de gegeven (ventriculaire) gebieden wordt de SP of een ander oriëntatiepunt geïdentificeerd en wordt de MLS dienovereenkomstig gemeten.

3.1. Methoden op basis van symmetrie

Liao et al. stelden een geautomatiseerde methode voor om het dML op CT-doorsneden ter hoogte van de FM te herkennen. Zoals te zien is in figuur 2(b), werd het dML ontleed in drie segmenten: de bovenste en onderste rechte segmenten (zwarte lijnen) die delen van de harde falx cerebri vertegenwoordigen die twee hersenhelften van elkaar scheiden, en het centrale gebogen segment dat wordt gevormd door een kwadratische Bezier-curve (witte curve), die het tussenliggende zachte hersenweefsel vertegenwoordigt. De auteurs gingen ervan uit dat de dML de curve met maximale bilaterale symmetrie is, berekend door het gesommeerde kwadraat van de verschillen tussen alle middellijnpixels over een horizontaal (links-rechts) bereik van 24 mm zo klein mogelijk te maken. Om de berekening verder te vereenvoudigen, werd aangenomen dat de bovenste en onderste falxsegmenten onbeweeglijk waren, waardoor ze verticale lijnen werden. Een genetisch algoritme werd toegepast om de optimale waarden af te leiden van de vier variabelen die de posities van de drie controlepunten van de Bezier curve bepalen. Het algoritme werd driemaal herhaald, waarbij de maximaal toegestane waarden van MLS werden gesteld op 15, 22,5 en 30 mm. Indien de resultaten stabiel waren, werd het MLS gemakkelijk bepaald door de positie van het centrale controlepunt na detectie van de dML. Anders werden zij als mislukkingen beschouwd.

Onze algoritme werd geëvalueerd op pathologische beelden van 81 opeenvolgende patiënten die in één instituut gedurende een periode van één jaar werden behandeld. Vierenvijftig van deze patiënten hadden TBI en 25 hadden spontane ICH. Ons algoritme was in staat om de MLS van 65 (80%) patiënten te meten. Bij 62 (95%) van hen was het verschil minder dan 1 mm. Alle drie onnauwkeurige resultaten traden op bij beelden met MLS groter dan 10 mm. Hoewel het succespercentage van MLS-metingen afnam met toenemende MLS, werden de meeste patiënten met MLS groter dan 5 mm correct gemeten. Een belangrijk nadeel van ons algoritme was de hogere faalratio bij beelden van spontane ICH, die vaak optreedt bij basale ganglia nabij de middellijn. Met behulp van handmatig en automatisch gemeten MLS-gegevens, hebben we ook uitkomstanalyses uitgevoerd bij TBI-patiënten. Hoewel niet statistisch significant, leek MLS een voorspeller te zijn voor mortaliteit. Voorspelling van overlijden met een MLS van 3,5 mm als drempel was 76% gevoelig (13/17) en 71% (24/34) specifiek. Voor het voorspellen van sterfte presteerde ons geautomatiseerde algoritme niet slechter dan handmatige MLS-meting.

Chen et al. stelden een automatische methode voor om de dML te schatten op MRI-beelden bij glioompatiënten. De auteurs construeerden een verbeterd Voigt-model dat de locatie van het dML op de axiale plak met maximale tumordiameter voorspelde met behulp van de grootte en locatie van de laesie. Zij gebruikten een elastische coëfficiënt en een viscositeitscoëfficiënt van hersenweefsel uit de literatuur. Een samengestelde lokale symmetriemethode, die lokale intensiteitssymmetrie en lokale intensiteitsgradiënt-symmetrie combineert, wordt voorgesteld om de voorspelde middellijn te verfijnen binnen een lokaal venster waarvan de grootte wordt bepaald aan de hand van een pinhole-cameramodel. Zonder theoretisch bewijs probeerden de auteurs empirisch verschillende waarden van de modulatiefactor uit en de kandidaat met de maximale som van de samengestelde lokale symmetrie werd in elk geval als de “voorspelde” dML behandeld. Vervolgens werd deze dML verfijnd en afgevlakt op basis van lokale symmetrie.

De voorgestelde methode werd gevalideerd op 30 MRI-gegevenssets van Multimodale Hersentumor Segmentatie-uitdaging in MICCAI 2013 conferentie. De auteurs kozen handmatig de axiale plak met maximale MLS, terwijl ze deze beschouwen als overeenkomend met de plak met maximale tumor-naar-hersenen ratio. De MLS op deze MRI-plakken varieerde tussen 0 en 6 mm. Hoewel de begrensde dML niet op het niveau lag dat gewoonlijk wordt gebruikt voor “gestandaardiseerde” MLS-evaluatie en uitkomstbeoordeling, verkreeg de auteur toch nauwkeurige resultaten. Vergeleken met handmatig getraceerde dML’s leverde hun methode een gemiddeld verschil van 0,61 ± 0,27 mm op en een gemiddeld maximaal verschil van 1,89 ± 1,18 mm.

3.2. Landmark-Based Methods

Yuh et al. ontwikkelden een reeks computeralgoritmen, binnen de MATLAB 7.0.1 programmeeromgeving om CT te evalueren op aanwijzingen van TBI . Het algoritme leek eerst de schedel en het iMSP te detecteren, maar details werden niet verstrekt. Vervolgens werden bloed- en CSF-pixels gedetecteerd met behulp van geschikte CT-dichtheidsdrempels, ruimtelijke filtering en clusteranalyse. Zodra pixels die bloed bevatten zijn geïdentificeerd, zijn ze geclassificeerd als EDH, SDH, ICH, SAH, of IVH op basis van hun locatie ten opzichte van de schedel. Om de MLS te berekenen, werd de symmetrie van de cerebrospinale vloeistof pixels in de laterale ventrikels beoordeeld ten opzichte van de iML bepaald door de symmetrie-as van de schedel. Het volume van de cluster van basale CSF-pixels werd berekend om de status van de basale cisternen te bepalen. De auteurs hebben echter niet gerapporteerd hoe de CSF-pixels als ventrikels of cisternen werden geïdentificeerd. De software werd vervolgens toegepast op een validatie steekproef van meer dan 200 patiënten geëvalueerd voor verdenking van acute TBI. Geautomatiseerde detectie van de aanwezigheid van ten minste één radiologisch teken van acute TBI toonde een hoge sensitiviteit van 98%. De auteurs hebben geen kwantitatieve MLS-meetresultaten gerapporteerd. Zij rapporteerden een sensitiviteit van 100% en een specificiteit van 98% voor het detecteren van MLS groter dan 5 mm. Aangezien er slechts 9 patiënten met dergelijke bevindingen waren en nog eens 4 patiënten vals-positieve resultaten hebben, was het positieve voorspellingspercentage van hun MLS-detectiemethode slechts 70%.

Xiao et al. stelden een procedure voor die MLS kan meten door de SP binnen de gegeven CT-studie te herkennen. Alle plakjes van de studie werden ingevoerd in een preprocessing systeem dat de schedel herkende, en de iMSP en ontdaan van alle extracraniële regio’s met behulp van een combinatie van filters in een multiresolutie aanpak. Vervolgens werd de slice die de FHs en de SP bevat geselecteerd uit alle ventriculaire regio’s door expert regels en een multiresolutie binaire level set methode. De iML werd gedefinieerd als de doorsnede tussen de iMSP, berekend met Liu’s methode, en het vlak van die slice. Tenslotte wordt de SP herkend als een isodense lijnsegment binnen hypodense FH’s met behulp van Hough-transformatie, gewogen door herhaalde morfologische erosie. Het verste punt op de SP als loodrecht op de iML werd gebruikt om de MLS te meten. Gewoonlijk was dit het meest posterieure punt.

Ons systeem werd getest op beelden van 96 opeenvolgende patiënten die waren opgenomen in de neurochirurgische intensive care unit . De resultaten zijn geëvalueerd door menselijke experts. Ons algoritme slaagde er niet in om FH’s te herkennen in beelden van 16 patiënten, allemaal met grote intracraniële hematomen (13 SDH’s, 1 EDH, en 2 ICH’s) met duidelijke hersendeformatie. In 2 gevallen met cavum septum pellucidum, waar SP een scheiding heeft tussen de twee folders, herkende ons algoritme slechts één van de twee folders. Bij de overige 78 patiënten is het gemiddelde verschil tussen automatische en manuele MLS-metingen 0,23 ± 0,52 mm. Duidelijk afwijkende SP werd met succes herkend en MLS tot 30 mm werd nauwkeurig gemeten. Het verschil tussen automatisch gemeten en handmatig gemeten MLS was minder dan 1 mm in 70 van de 78 gevallen en minder dan 0,5 mm in 60. De fout nam niet toe naarmate het MLS groter werd. Onze methode is robuust en kan worden toegepast in spoed- en routinesituaties. Dertig patiënten ondergingen een operatie. Hun gemiddelde MLS was veel groter dan die zonder operatie (9,2 ± 7,1 versus 1,7 ± 1,3 mm, ), wat het nut van MLS voor het begeleiden van onmiddellijke chirurgische interventie bevestigt.

Chen et al. presenteerden een geautomatiseerd systeem op basis van CT-beelden dat de MLS kan schatten en kan screenen op verhoogde ICP . Hun methode was gebaseerd op hun eerdere werk van ventrikel detectie . De CSF pixels werden gedetecteerd met behulp van een Gaussiaans mengsel model voor elke CT slice om de pixels te classificeren in vier weefseltypes: bot of hematoom, grijze stof, witte stof, en CSF. Met behulp van deze pixels, werden de ventrikels gedetecteerd met behulp van grootte en locatie criteria. Om de MLS schatten, de auteurs eerst uitgevoerd iML schatting op basis van de schedel symmetrie, falx, en interhemisferische sulcus. Vervolgens werd segmentatie van de ventrikels van de CT-scan uitgevoerd en gebruikt als een gids voor de identificatie van de dML door vorm matching. De auteurs beschouwden deze processen als het nabootsen van het meetproces door artsen en toonden veelbelovende resultaten in de evaluatie.

CT-gegevenssets met 391 schijfjes van 17 TBI-patiënten werden getest voor iML- en dML-detectie, evenals MLS-meting en ICP-schatting. In de meeste doorsneden (meer dan 80%) bedroegen de fouten tussen de door hun methodekader geschatte iML en de handmatige annotatie ongeveer 2 pixels, of ongeveer 1 mm. Voor de dML, meer dan 80% heeft minder dan 2,25 mm verschil op voorwaarde dat de kwaliteit van de ventriculaire segmentatie is relatief goed, gedefinieerd als een segmentatie resultaat waardoor handmatige MLS meting. Met andere woorden, de methode faalde ook wanneer de ventrikels niet konden worden geïdentificeerd als gevolg van duidelijke vervorming van de hersenen.

Liu et al. presenteerde een andere landmark-gebaseerde methode voor het automatisch detecteren en kwantificeren van MLS-verschuiving op TBI CT-beelden . Na discretisatie van histogram, werden pixels met de beelden geclassificeerd als schedel, hematoom, hersenen, of CSF. De “middelste slice,” waarschijnlijk de slice op het niveau van de FM, werd gedetecteerd uit alle beelden in de gegeven studie met behulp van een waarschijnlijkheid kaart die de FHs, de V3, en de perimesencephalic cisterne. Op die plak, werden de anterior en posterior falx bijlagen gedetecteerd binnen een bepaald bereik op basis van schedel dikte. Een Gaussisch mengsel clustering proces werd gebruikt om de CSF regio’s en landmark pixels binnen hen te detecteren. Meerdere kandidaten van falx kandidaten werden gedetecteerd met behulp van directionele single connected chain na rand detectie. De ruimtelijke relaties tussen deze markers werden getraind op basis van gegevens van 200 patiënten. De kansverdeling is geleerd uit trainingsgegevens van de middelste slice van 200 patiënten met behulp van een Gaussiaans mengselmodel.

De auteurs testten hun methode op een experimentele dataset met 565 patiënten met ongeveer 12 CT-slices per patiënt. Of de trainingsdata overlapten met de testdata werd niet gerapporteerd. Meer dan 100 patiënten hadden MLS groter dan 5 mm. Hun methode bereikte een maximale afstandsfout van 4,7 ± 5,1 mm. De auteur concludeerde dat hun methode beter presteerde dan vorige methoden, vooral in de gevallen van grote ICH en ontbrekende ventrikels.

4. Nieuwere toepassingen: Verder dan het helpen van diagnose en behandeling

4.1. Measurement of Posttreatment Midline Shift

Intracraniële laesies gediagnosticeerd op CT of andere beelden evolueren in de tijd. Hun vorm en grootte worden ook veranderd door medische of chirurgische behandelingen. Na deze behandelingen kan MLS nog steeds worden gemeten met dezelfde methoden als beschreven in paragraaf 1.3. Bij patiënten die DC ondergaan, worden delen van de schedel verwijderd, waardoor het moeilijk wordt de breedte van de intracraniële ruimte te meten. Het iML kan echter nog steeds worden geïdentificeerd en gebruikt om het MLS te meten. Na succesvolle behandeling zou de MLS moeten afnemen. Wij hebben de midline return (MLR) als volgt gedefinieerd: MLR = , waarbij en de MLS aanduiden, gemeten op de beelden na de behandeling en op die van de basislijn, respectievelijk. Bovendien stelden we een aantal kwantitatieve beeldvormende parameters voor de evaluatie van decompressieve inspanningen en decompressieve effecten. De inspanning van DC, de craniectomie volume, kan worden geschat met behulp van de ABC-methode . Aan de andere kant wordt het transcalvariale hersenhernia (TCH) volume, dat overeenkomt met het behandelingseffect gecreëerd door schedelverwijdering en expansieve duroplastie, gemodelleerd als verschil tussen twee bolvormige kappen.

Takeuchi et al. beoordeelden retrospectief preoperatieve en postoperatieve CT-beelden van 186 opeenvolgende patiënten die een operatie ondergingen voor TBI en onderzochten de prognostische factoren van nieuwe CT-bevindingen die minder dan 24 uur na de operatie verschenen . Hoewel er geen gestandaardiseerde of vastgestelde regel was voor de timing van de postoperatieve scan, hadden 139 van 186 patiënten een CT binnen 1 uur na de operatie, waaronder 138 routine follow-up. In totaal werden 30 nieuwe bevindingen op de postoperatieve CT-scan waargenomen bij 29 patiënten (15,6%), waaronder SDH bij 11 patiënten (10 contralateraal, 1 ipsilateraal), hersenkneuzingen bij 11 (9 contralateraal, 2 ipsilateraal), contralaterale EDH bij 5, en ischemie van de gehele hersenen bij 3. De auteurs rapporteerden geen postoperatieve MLS op follow-up CT-onderzoeken. Tien patiënten met nieuwe bevindingen ondergingen in totaal 11 vervolgoperaties, en 7 van hen hadden DC. Een univariate analyse toonde aan dat GCS score van 8 of minder, SDH als de primaire indicatie voor chirurgie, MLS, uitgezette basale cisterne, en DC significant geassocieerd waren met een hoger risico op nieuwe bevindingen. Aangezien DC werd uitgevoerd als de eerste procedure bij 26 van de 29 patiënten met nieuwe bevindingen, hadden 24 van hen verwijdering van SDH met massa-effect, waaronder grote (9,0 ± 5,7 mm) MLS en vernietiging van de basale cisterne, en deze factoren waren inderdaad nauw met elkaar verbonden. Meervoudige logistische regressieanalyse onthulde DC, laag GCS, en basale cisterne obliteratie als significante risicofactoren.

Sucu et al. evalueerden 45 patiënten met cSDH die een burr-hole of twist-drill craniostomie ondergingen. Hoewel MLS zowel in de preoperatieve als in de vroege postoperatieve CT-beelden werd gemeten, correleerde alleen de preoperatieve MLS met verbetering bij 28 patiënten met een verminderd bewustzijn vóór de operatie. Echter, de auteurs observeerden MLS reductie, of MLR, bij zowel SP als pijnappelklier bij de meeste patiënten. De MLR dragen waarschijnlijk bij aan verbeteringen van andere symptomen dan het herstel van het bewustzijn, zoals hemiparese of hoofdpijn. Het meten van postoperatieve MLS alleen speelt waarschijnlijk een kleinere rol bij cSDH omdat klinische verbetering kan worden bereikt zelfs met gedeeltelijke evacuatie waarbij residuele cSDH en MLS overblijven .

Jeon et al. onderzochten 70 patiënten met maligne MCA infarct die DC ondergingen . MLS werd gemeten bij de SP en de pijnappelklier op de laatste preoperatieve en postoperatieve CT-beelden met een gemiddeld mediaan interval van 8,3 uur. Vermindering van MLS, of MLR, was geassocieerd met hogere postoperatieve GCS scores en lagere mortaliteit op 6 maanden na beroerte na correctie voor leeftijd, geslacht, NIHSS score, en preoperatieve MLS. De anterior-posterior diameters van de botflappen gecreëerd door DC waren ongeveer 130 mm. Het “extracraniële uitpuilende volume”, het volume van het hersenweefsel buiten het oppervlak gevormd door de schedelraamrand gecreëerd door DC, was significant gerelateerd aan MLS reductie. Gemiddeld hebben patiënten met MLS reductie het kleinste infarctvolume en patiënten met MLS progressie het grootste. Het verschil was echter niet significant. Of grotere DC kunnen leiden tot grotere MLS reductie blijft onbekend. In plaats van het extracraniële uitstulpingsvolume te meten, kan ons geometrisch model van de TCH een nauwkeuriger schatting geven over het decompressieve effect.

Missori et al. evalueerden preoperatieve en vroege postoperatieve CT-beelden van 73 patiënten met unilaterale DC . De vroege postoperatieve MLS werd gemeten op beelden verkregen binnen 3 postoperatieve dagen. De redenen voor DC waren hemorragische of ischemische beroerte bij 48, TBI bij 22, en infectie bij 3. De enige factor die geassocieerd was met overleving 12 maanden na de operatie was een verminderde postoperatieve MLS bij SP van een preoperatief gemiddelde van 9,2 ± 3,8 mm tot 2,3 ± 2,7 mm bij 42 overlevende patiënten. Aan de andere kant verminderde de MLS minder effectief, van 11,5 ± 4,8 mm tot 4,7 ± 4,8 mm, bij 31 overleden patiënten. De auteurs verwijderden relatief kleine botflappen, met oppervlakken van 7643 mm2 bij overlevende patiënten en 7372 mm2 bij overleden patiënten. Zij suggereerden dat sommige patiënten een bredere DC hadden moeten hebben om de overlevingskans te vergroten, waarschijnlijk door de ICP verder te verlagen en de MLS te verkleinen. Om pre- en intraoperatieve besluitvorming te helpen, biedt onze formule een eenvoudige methode voor het schatten van het volume van de voorgestelde botflap, dat wil zeggen, de decompressieve inspanning.

Naast DC werd MLS ook gebruikt als een neuro-anatomische voorspeller van ontwaken bij acuut comateuze patiënten. Kowalski et al. voerden een prospectieve observationele studie uit die alle nieuwe comapatiënten omvatte die gedurende 12 opeenvolgende maanden waren opgenomen op de Neurosciences Critical Care Unit . CT scans werden onafhankelijk geanalyseerd bij het begin van de coma, na het ontwaken, en bij follow-up. MLS werd gemeten bij de SP en de pijnappelklier. Van de 85 onderzochte patiënten was de gemiddelde leeftijd 58 ± 16 jaar, 51% was vrouw, en 78% had een cerebrovasculaire etiologie van coma. De auteurs beschreven niet hoe zij deze patiënten behandelden, noch medisch, noch chirurgisch. In totaal ontwaakten 43 patiënten. Op de CT die werd onderzocht bij het begin van het coma, was de mate van pijnappelklier MLS minder uitgesproken bij de patiënten die ontwaakten. De tijd die verstreek tussen de CT bij het begin van de coma en de follow-up CT was gelijk voor patiënten die ontwaakten (mediaan 4 dagen) en patiënten die niet ontwaakten (mediaan 3 dagen). Op de follow-up CT was MLS van minder dan 6 mm bij SP en pijnappelklier geassocieerd met het ontstaan van coma. Omkering of beperking van de laterale verplaatsing van de hersenen is geassocieerd met acuut ontwaken bij comateuze patiënten. De auteurs suggereerden dat MLS een objectieve parameter kan zijn om de prognose en behandeling van deze patiënten te sturen. Bijkomende onafhankelijke voorspellers van ontwaken waren jongere leeftijd, hogere GCS score bij aanvang van coma, en niet-traumatische coma etiologie.

4.2. Development of Novel Imaging Features of Mass Effect

Afgeleid van TBI-studies, zijn perimesencephalic cisternal compression en MLS beeldvormingskenmerken die massa-effect vertegenwoordigen. Per definitie is massa-effect, dat op zichzelf een verhoogde ICP en een verminderde cerebrale perfusie veroorzaakt, secundair aan intracraniële massa zoals EDH of SDH. Dergelijke “secundaire schade” is pathofysiologisch verschillend van schade die door de intracraniële massa, of “primaire schade”, wordt toegebracht. Daarom worden kenmerken van een intracraniële massa, zoals het volume of de dikte ervan, en die van het massa-effect, behandeld als verschillende variabelen die onafhankelijk van elkaar van invloed zijn op de resultaten voor de patiënt en als afzonderlijke items in een richtlijn worden vermeld. Mizutani et al. voerden meervoudige regressieanalyse uit om de relatie tussen initiële ICP en bevindingen van de eerste CT-scan te onderzoeken voor 100 opeenvolgende matig tot ernstig TBI-patiënten . Zij waren in staat om ICP te schatten bij 80% van de patiënten. De CT-kenmerken die bijdroegen aan de schatting van de ICP waren, gerangschikt in volgorde van belangrijkheid, cisternale compressie, grootte van SDH, ventriculaire grootte, status van SAH, status van cerebrale contusie, MLS en ventriculaire index. Deze variabelen kunnen worden gegroepeerd in variabelen die primair letsel vertegenwoordigen en variabelen die secundair letsel vertegenwoordigen.

Quattrocchi et al. vonden echter wel een interactie tussen hematoomgrootte en MLS . Wanneer het resultaat van de patiënt en het sterftecijfer in aanmerking worden genomen, gaf hun studie aan dat een MLS die niet in verhouding stond tot de dikte van de intracraniële bloeding, radiaal gemeten vanaf de binnenste tafel van de schedel, een zeer bruikbare voorspeller was van een slecht resultaat van de patiënt na TBI. Een soortgelijke interactie werd herontdekt door Bartels e.a. . Zij vonden dat MLS in relatie tot SDH dikte de mortaliteit voorspelde. In totaal werden 59 patiënten geïncludeerd die SDH-evacuatie en intensieve behandeling voor verhoogde ICP ondergingen, van wie er 29 overleden. Zij vonden een sterke correlatie tussen een MLS die de hematoomdikte met 3 mm of meer overschreed en de daaropvolgende mortaliteit. Bij deze 8 patiënten bleek dat het trauma resulteerde in meer schade dan alleen een acuut SDH. Net als bij grote MCA-infarcten veroorzaakt deze bijkomende schade een zwelling van de hersenen, waardoor het MLS verergert. De auteurs concludeerden dat de relatie tussen MLS en hematoomdikte zou kunnen worden opgenomen als een afzonderlijke factor voor uitkomstvoorspelling.

Omdat de MLS wordt gemeten bij de SP, wordt deze zeker beïnvloed door veranderingen in ventriculaire vormen en afmetingen. Toth et al. voerden een retrospectieve studie uit bij 76 volwassenen met een ernstig stomp TBI waarvoor een ventriculostomie nodig was. Zij kwantificeerden de linker en rechter laterale ventriculaire volumes door computerondersteunde manuele volumetrische metingen. Zestig patiënten hadden geen of kleine (minder dan 5 mm) MLS op de initiële CT-scan. Hiervan ontwikkelden 15 patiënten later een MLS groter dan 5 mm. Een toelatingsratio van de laterale ventriculaire grootte (LVR) van meer dan 1,67 bleek een later groot MLS te voorspellen met een sensitiviteit van 73,3% en een specificiteit van 73,3%. Zij concludeerden dat LVR-analyse eenvoudig en snel uit te voeren is en eerdere interventies mogelijk maakt om latere MLS te verminderen. Of ventriculostomie hun meting zou wijzigen werd niet besproken.

5. Conclusies en toekomstige richtingen

Midline shift is een goed bewezen samengesteld beeldvormend teken dat kan worden gemeten op CT, MRI, en US. Standaardisatie van MLS metingen vergemakkelijkt communicatie en vergelijking tussen verschillende beoordelaars en maakt verdere automatisering mogelijk. Wij hebben een overzicht gegeven van de huidige stand van de techniek op het gebied van MLS meting en de relatie met andere klinische en beeldvormende parameters. Kenmerken, beperkingen en validatie van geautomatiseerde algoritmen die helpen bij het meten van MLS werden herzien. Wij hebben ook de aandacht gevestigd op nieuwe beeldvormingsparameters of combinaties daarvan die kunnen leiden tot een beter begrip van de verplaatsing en vervorming van de hersenen, alsmede de klinische implicaties daarvan. Naast het verfijnen van de huidige praktijk van MLS-meting op axiale CT-, MRI- en US-beelden, zal het evalueren van MLS op coronale doorsneden of 3-dimensionale volumes verdere informatie opleveren die kan worden gebruikt voor het optimaliseren van medische of chirurgische behandelingen van intracraniële massa en het massa-effect daarvan.

Conflicts of Interest

De auteurs verklaren dat er geen belangenconflicten zijn met betrekking tot de publicatie van dit artikel.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door het Taiwanese ministerie van Wetenschap en Technologie (Grant 106-2314-B-002-082).