Măsurarea deplasării liniei mediane a creierului și automatizarea acesteia: O trecere în revistă a tehnicilor și algoritmilor

Abstract

Deplasarea liniei mediane (MLS) a creierului este o caracteristică importantă care poate fi măsurată cu ajutorul diferitelor modalități de imagistică, inclusiv raze X, ultrasunete, tomografie computerizată și imagistică prin rezonanță magnetică. Deplasarea structurilor intracraniene pe linia mediană ajută la diagnosticarea leziunilor intracraniene, în special a leziunilor cerebrale traumatice, a accidentelor vasculare cerebrale, a tumorilor cerebrale și a abceselor. Fiind un semn de presiune intracraniană crescută, MLS este, de asemenea, un indicator al perfuziei cerebrale reduse cauzată de o masă intracraniană sau de un efect de masă. Trecem în revistă studiile care au folosit MLS pentru a prezice rezultatele pacienților cu masă intracraniană. În unele studii, MLS a fost, de asemenea, corelat cu caracteristicile clinice. Algoritmii automatizați de măsurare a MLS au un potențial semnificativ pentru a asista experții umani în evaluarea imaginilor cerebrale. În cazul algoritmilor bazați pe simetrie, linia mediană deformată este detectată, iar distanța acesteia față de linia mediană ideală este considerată MLS. În cele bazate pe repere, MLS a fost măsurată în urma identificării unor repere anatomice specifice. Pentru a valida acești algoritmi, măsurătorile efectuate cu ajutorul acestor algoritmi au fost comparate cu măsurătorile MLS efectuate de experți umani. În plus față de măsurarea MLS pe un anumit studiu imagistic, au existat aplicații mai noi ale MLS care au inclus compararea mai multor măsurători MLS înainte și după tratament și dezvoltarea unor caracteristici suplimentare pentru a indica efectul de masă. Sunt oferite sugestii pentru cercetări viitoare.

1. Introducere

1.1. Istoricul deplasării liniei mediane ca trăsătură imagistică

Capul uman este aproximativ simetric bilateral. Deși există diferențe funcționale între emisferele creierului, morfologia brută urmează regula . Atât cerebelul cât și cerebelul sunt simetrice, cu lobi, ventricule și nuclei profunzi de dimensiuni și forme similare în ambele emisfere. Asimetria structurală subtilă nu joacă niciun rol în neuroradiologia clinică de diagnosticare . Din examinările patologice, medicii au știut deja că masa intracraniană poate provoca deplasarea creierului, urmată de hernie, compresie a trunchiului cerebral și deces. Prin urmare, ei se bazează pe deplasarea structurilor liniei mediane pentru a ajuta la diagnosticare încă de la începutul neuroimagisticii. Deplasarea glandei pineale calcificate pe radiografia simplă a fost folosită inițial, urmată de pneumoencefalografie și angiogramă .

După inventarea ultrasunetelor (US), a tomografiei computerizate (CT) și a imagisticii prin rezonanță magnetică (IRM), imagistica în secțiune transversală devine posibilă cu o rezoluție și un contrast tisular mult îmbunătățite . În timp ce al treilea ventricul (V3, figura 1) care conține lichidul cefalorahidian (LCR) este mai ușor de identificat pe imaginile US , majoritatea autorilor descriu gradul de deplasare a septum pellucidum (SP, figura 1), o membrană subțire între coarnele frontale (FHs) ale ventriculilor laterali, în raport cu linia mediană ideală (iML) pe imaginile CT . Indiferent dacă se utilizează glanda pineală, V3 sau SP, abaterea structurii liniei mediane date de la iML se numește deplasare a liniei mediane (MLS). Deoarece simetria joacă un rol esențial în evaluarea radiologică a creierului, se presupune că orice deplasare a structurilor liniei mediane reprezintă o leziune de masă pe partea de pe care este deplasată linia mediană . În scopuri practice, nu există leziuni cerebrale acute de „aspirație” care să atragă linia mediană spre ele însele.

Figura 1

O imagine tomografică computerizată de la un pacient cu leziuni cerebrale traumatice care arată reperele anatomice utilizate pentru a măsura deplasarea liniei mediane (2 mm în această imagine) și diferite tipuri de hemoragie intracraniană. SP: septum pellucidum, V3: al treilea ventricul (se arată doar partea cea mai rostrală), SDH: hematom subdural, SAH: hemoragie subarahnoidă și EDH: hematom epidural.

1.2. Utilizarea deplasării liniei mediane ca indicator cantitativ al efectului de masă pentru a prezice rezultatul la pacienții traumatizați

Încă din 1783 Alexander Monro a dedus că craniul este o „cutie rigidă” umplută cu un „creier aproape incompresibil” și că volumul său total tinde să rămână constant . Doctrina afirmă că orice creștere a volumului conținutului cranian (de exemplu, creier, sânge sau LCR) va crește presiunea intracraniană (PIC). Mai mult, dacă unul dintre aceste trei elemente crește în volum, acest lucru trebuie să se producă în detrimentul volumului celorlalte două elemente. În 1824, Kellie a confirmat multe dintre primele observații ale lui Monro . Conform acestei doctrine, patologia intracraniană focală poate afecta toate structurile intracraniene prin reducerea perfuziei acestora din cauza creșterii PIC, dacă toate mecanismele compensatorii sunt epuizate. Un astfel de fenomen se numește „efect de masă”.”

În NIH Traumatic Coma Data Bank, un studiu prospectiv multicentric de mare amploare, autorii au examinat datele derivate din scanările CT inițiale a 753 de pacienți cu traumatism cranian sever (TCC), definit ca un scor pe scala Glasgow Coma Scale (GCS) de 8 sau mai puțin . Atunci când constatările CT au fost legate de creșterea PIC și de deces, cele mai importante caracteristici ale scanărilor au fost MLS, compresia sau obliterarea cisternelor perimesencefalice și prezența sângelui subarahnoidian (hemoragie subarahnoidiană, SAH) . În multe studii ulterioare, prezența MLS a fost legată de creșterea PIC și de un prognostic mai prost; cu toate acestea, există o interacțiune cu prezența leziunilor intracraniene și a altor parametri CT, așa cum a fost rezumată într-o analiză anterioară . MLS pe CT continuă să fie un estimator neinvaziv al PIC la pacienții cu TCC înainte de a o măsura efectiv în timpul intervenției chirurgicale și este considerat o caracteristică imagistică care susține doctrina Monro-Kellie. A fost demonstrată o relație dependentă de doză între MLS și rezultatul pacienților cu TCC . O relație similară există, de asemenea, între MLS și starea de conștiență la pacienții cu masă hemisferică acută .

Deși schemele de clasificare au fost foarte variabile în rapoartele anterioare, MLS este o măsurătoare cantitativă care se poate face pe imagini neîmbunătățite sau îmbunătățite cu contrast. Ea poate avea valori pozitive și negative și poate fi definită ca 0 la un subiect care nu are nicio deplasare. Deoarece MLS poate fi măsurat în fiecare creier, cu sau fără patologie, acesta a devenit o parte integrantă în evaluarea imaginilor cerebrale. Cu toate acestea, MLS este mai puțin potrivit pentru a reprezenta efectul de masă atunci când există leziuni multiple . Pe de altă parte, compresia cisternală perimesencefalică este capabilă să evidențieze efectul de masă în prezența leziunilor bilaterale, multiple sau în fosa posterioară; dar este considerată în cel mai bun caz o măsurătoare semicantitativă.

1.3. Standardizarea măsurării deplasării liniei mediane

Pentru a diminua și mai mult variațiile în măsurarea MLS la pacienții cu TCC, Brain Trauma Foundation (BTF) a propus în 2006 un protocol standardizat al procedurii de imagistică CT. Au fost propuse metode standardizate de estimare a volumului hematomului prin metoda „” și de măsurare a MLS . Aceștia au sugerat utilizarea unor felii axiale (orizontale) de 5 mm de la foramen magnum până la sella și a unor felii de 10 mm deasupra sellei, paralele cu linia orbitomeatal . Deoarece scanerele CT mai noi sunt capabile să obțină voxeli izotropi care permit reconstrucția imaginii în orice plan anatomic fără pierderea rezoluției, multe spitale folosesc acum felii de 5 mm pe toată durata procedurii .

Pe o anumită imagine axială, MLS se măsoară la nivelul foramenului lui Monro (FM), care este canalul care leagă FH-urile ventriculilor laterali de V3, așa cum se arată în figurile 1 și 2. La nivelul FM, se poate vedea doar partea cea mai superioară a V3, așa cum este ilustrat în figura 2. Cel mai mare diametru antero-posterior al V3 este, de obicei, caudal la acest nivel . Ghidul BTF a sugerat determinarea MLS („” în figura 2(a)) prin măsurarea mai întâi a lățimii spațiului intracranian („”), urmată de măsurarea distanței de la os la SP („”). Apoi, MLS poate fi determinată prin calcularea . În liniile directoare, BTF a recomandat, de asemenea, intervenția chirurgicală de urgență pentru orice hematom traumatic epidural (EDH), subdural (SDH) sau intracerebral (ICH) care cauzează un MLS mai mare de 5 mm .

(a)

(b)

(a)
(b)

.

Figura 2

Evaluarea deplasării liniei mediane (MLS) pe o imagine a hematomului intracerebral (ICH) care comprimă creierul. (a) Deși determinarea MLS prin măsurarea mai întâi a lățimii spațiului intracranian () a fost sugerată de ghid, mulți neurochirurgi au măsurat-o prin trasarea mai întâi a liniei mediane ideale (linia punctată). (b) Modelul nostru computațional pentru linia mediană deformată a inclus o curbă Bezier pătratică (alb) între două segmente de linie (negru). Adaptat din .

Pentru că craniul nu este întotdeauna simetric și este posibil ca pacientul să nu fie perfect aliniat în timpul examinării CT, mulți specialiști măsoară MLS desenând mai întâi iML care unește punctele vizibile cele mai anterioare și posterioare de pe falx (linia punctată din figura 2(a)) și apoi măsurând cel mai îndepărtat punct de pe SP (punctul cel mai din dreapta al segmentului de linie orizontală albă din figura 2(a)) ca fiind perpendicular pe iML. S-a demonstrat, de asemenea, că o astfel de metodă are o concordanță inter-observator ridicată la pacienții cu ICH spontană . În plus, determinarea iML este mai ușoară decât determinarea lățimii spațiului intracranian atunci când craniul este deformat sau îndepărtat prin intervenție chirurgicală sau traumatism.

După ce și-a dovedit valoarea prognostică la pacienții cu TCC, MLS este utilizat pe scară largă în evaluarea bolilor neurologice ca indicator al efectului de masă. Deoarece fiecare boală are propria sa istorie naturală, măsurarea și analiza MLS trebuie efectuate în contextul diagnosticului primar, așa cum este tabelat în tabelul 1. În această lucrare, în secțiunea 2 trecem în revistă metodele imagistice utilizate în mod obișnuit pentru măsurarea MLS și aplicațiile acestora la diferite boli. În secțiunea 3, trecem în revistă algoritmii de măsurare automată a MLS, precum și avantajele și limitările acestora. În secțiunea 4 sunt trecute în revistă aplicații mai noi, inclusiv măsurători ale MLS pe imagini post-tratament și dezvoltarea unor caracteristici noi ale efectului de masă, iar în final sunt prezentate observații finale.

2. Metode

2.1. Tomografia computerizată

CT utilizează un computer pentru a reconstrui imagini în secțiune transversală din măsurători ale transmiterii razelor X prin felii subțiri de țesut al pacientului . Tomografia computerizată fără contrast este modalitatea imagistică de elecție pentru TCC datorită disponibilității pe scară largă, achiziției rapide a imaginilor, detaliilor osoase superioare, capacității de imagistică a întregului corp la pacienții cu leziuni multiple, costurilor scăzute asociate și compatibilității cu majoritatea dispozitivelor medicale care permit examinarea pacienților instabili . Pe imaginile CT, este posibil să se măsoare MLS folosind SP, glanda pineală sau V3 ca reper anatomic.

În general, CT cerebral se efectuează pentru afecțiuni neurologice acute, iar IRM pentru cazurile subacute sau cronice. În plus față de TCC, accidentul vascular cerebral este o altă afecțiune neurologică acută importantă care necesită imagistică cerebrală. Scorul National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) este adesea utilizat pentru a cuantifica afectarea neurologică. Tomografia computerizată fără contrast este studiul imagistic inițial preferat pentru pacienții cu AVC, deoarece poate identifica hemoragia hiperdensă și o poate diferenția de infarctul cerebral, orientând intervenția imediată împreună cu scorul NIHSS. Cu toate acestea, semnele timpurii ale infarctului pe CT sunt subtile și identificarea precisă a zonei infartuate este de obicei imposibilă .

Emergența tumefacției cerebrale este cea mai de temut consecință amenințătoare de viață a unui AVC ischemic cu teritoriu mare. Termenul de infarct malign al arterei cerebrale medii (ACM), introdus în 1996, a fost definit inițial ca infarct al întregului teritoriu al ACM, sau chiar al unor zone mai mari, care apar ca zone de atenuare scăzută (hipodensități) la CT în decurs de 48 de ore . Deteriorarea neurologică apare de obicei la majoritatea pacienților în decurs de 72 până la 96 de ore, dar unii pacienți pot suferi o deteriorare în următoarele câteva zile . CT este, de asemenea, modalitatea de alegere pentru pacienții instabili cu infarcte MCA cu tumefacție care necesită imagistică de urmărire. Gradul de MLS este utilizat în mod obișnuit ca punct de referință pentru deteriorarea radiografică. Cu toate acestea, definiția variază în funcție de studii . Odată ce este diagnosticat infarctul MCA malign, craniectomia decompresivă (DC) cu duroplastie expansivă este singurul tratament eficient. DC este, de asemenea, frecvent efectuată singură sau împreună cu îndepărtarea hematomului la pacienții cu PIC crescută după TCC .

Pullicino et al. au măsurat mai mulți parametri pe CT axial efectuat în termen de 48 de ore de la debut la 118 pacienți consecutivi cu accident vascular cerebral hemisferic acut sever . Factorii de risc brut pentru mortalitatea la 14 zile, care a avut loc la 46 de pacienți, au fost un volum al leziunii de 400 ml sau mai mare, un MLS SP de 9 mm sau mai mare, un MLS pineal de 4 mm sau mai mare, hemoragie intraventriculară și comă la admitere. Doar MLS SP a fost semnificativ corelat cu supraviețuirea în analiza multivariată, dar cele două măsurători MLS au fost foarte corelate, cu un coeficient de corelație de 0,82.

Lam et al. au analizat caracteristicile de pe tomografia computerizată axială efectuată în termen de 24 de ore de la debutul simptomelor la 55 de pacienți cu infarct acut extins al MCA . Autorii au clasificat măsurarea MLS în 3 grupe: fără MLS, MLS mai mică de 10 mm și MLS mai mare de 10 mm. De asemenea, ei nu au descris ce reper a fost folosit pentru a măsura MLS. Analiza unei singure variabile explicative a arătat că NIHSS, prezența MLS, MLS mai mare de 10 mm, extinderea infarctului, prezența hidrocefaliei, ștergerea spațiului subarahnoidian sau a celulei medii și pierderea diferențierii corticomedulare au fost asociate cu mortalitatea la 30 de zile (14 pacienți). Analiza de regresie logistică a arătat că amploarea infarctului și NIHSS au fost singurii predictori independenți. Deoarece edemul cerebral se dezvoltă de obicei mai târziu, autorii au considerat MLS „timpuriu” în prima zi ca fiind un semn extrem de specific, dar insensibil.

Park et al. au folosit RMN cu ponderare prin difuzie (DWI) în termen de 14 ore și CT la 24 ± 4 ore de la debutul accidentului vascular cerebral la 61 de pacienți pentru a evalua volumul infarctului și MLS la SP . Gradul de atrofie cerebrală a fost, de asemenea, evaluat cu ajutorul raportului bicaudat. Pentru pacienții care au prezentat un infarct hemisferic acut, un volum al infarctului mai mare de 220 ml sau MLS mai mare de 3,7 mm la CT de urmărire la aproximativ 24 de ore de la debutul accidentului vascular cerebral prezice infarctul malign, care a fost observat la 21 de pacienți. Pentru pacienții cu infarct cu creiere mai puțin atrofice, definite printr-un raport bicaudat mai mic de 0,16, un volum inițial al infarctului mai mare de 160 ml într-o DWI la 14 h de la debutul accidentului vascular cerebral este foarte predictiv pentru o evoluție malignă.

HIC spontană este cel mai frecvent subtip de accident vascular cerebral hemoragic. Decizia cu privire la dacă și când să se îndepărteze chirurgical HIC depinde de obicei de volumul și localizarea hematomului . La fel ca în cazul hematomului traumatic, volumul HIC spontană este estimat cu ajutorul formulei ABC . MLS măsurat la nivelul SP sau al glandei pineale este, de asemenea, utilizat pentru a cuantifica progresia efectului de masă după ICH. Zazulia et al. au găsit 17 cazuri de progresie a MLS, definită ca o creștere de peste 2 mm, la 76 de pacienți la care s-au efectuat tomografii repetate după o HIC supratentorială spontană . Dintre acestea, 10 au apărut în termen de 2 zile și au fost asociate cu mărirea hematomului, iar 7 au apărut mai târziu și au fost asociate cu progresia edemului. Progresia efectului de masă datorat edemului a apărut cu volume mai mari de hemoragie. Comparativ cu MLS pineal, MLS SP a fost o măsurătoare mai sensibilă. Cu toate acestea, nu au fost raportate semnificația clinică a edemului cu debut tardiv și rezultatul pacienților.

Song et al. au corelat coma (scor GCS de 8 sau mai puțin) și anisocoria cu rezultatele CT la 118 pacienți cu HIC supratentorială spontană . Analiza univariată a arătat că volumul hematomului, scorul hemoragiei intraventriculare și amplitudinea MLS au fost legate de comă și anisocorie. Media MLS a fost de 1,3, 5,9 și 10,1 mm la pacienții fără comă, la cei cu comă, dar fără anisocorie și, respectiv, la cei cu comă și anisocorie. Autorii nu au menționat dacă a fost folosit vreun punct de reper specificat pentru a măsura MLS. Mortalitatea la 30 de zile a fost de 33,9% și nu a fost raportat dacă vreun pacient a fost supus unei intervenții chirurgicale. În plus, constatările lor clinice nu au fost corelate cu rezultatul.

Hematomul subdural cronic (cSDH) este compus din lichid negru gros ca uleiul de motor care conține un cheag de sânge lizat. Se întâlnește de obicei la vârstnici și evoluția de la SDH acut la cSDH durează câteva săptămâni . Simptomele și semnele clinice ale cSDH sunt mai puțin dramatice decât cele ale SDH acut, care este rapid letal dacă nu este tratat. Pe imaginile CT, cSDH apare ca o colecție cu atenuare scăzută în afara creierului. MLS poate fi semnificativă, în special la pacienții cu creier atrofic. Din punct de vedere clinic, majoritatea pacienților cu cSDH prezintă cefalee sau slăbiciune ușoară a membrelor (hemipareză), chiar și cu MLS mare. Este frecventă cSDH bilaterală. Atunci când apare, linia mediană este împinsă înapoi în poziția sa normală, ceea ce face ca MLS să fie mai puțin utilă la astfel de pacienți. Trebuie adăugate alte caracteristici imagistice pentru a evalua în mod adecvat efectul de masă.

În loc de mortalitate, MLS este corelat cu alte variabile la pacienții cu cSDH. Jukovic și Stojanovic au evaluat 83 de pacienți cu 53 de cSDH unilaterale și 30 bilaterale pentru a determina pragul MLS pentru hemipareză . Autorii nu au descris modul în care au măsurat MLS. Rezultatele lor au sugerat că, în cazul cSDH unilaterale, pragul MLS ar putea fi la 10 mm; pentru cSDH bilaterale, pragul a fost de 4,5 mm. Este interesant faptul că pacienții cu cSDH unilaterală au o probabilitate mai mare de a avea atât hemipareză (44 de pacienți), cât și MLS (48 de pacienți), dar curba caracteristică de funcționare a receptorului a fost mai mică decât cea derivată de la pacienții cu cSDH bilaterală. Autorii nu au raportat modul în care pacienții lor au fost tratați, dar au constatat o hemipareză contralaterală față de partea cu stratul de hematom mai gros în cazul cSDH bilaterale. Unii dintre pacienții lor ar putea avea leziuni „bilaterale” distribuite asimetric, care se comportă clinic și radiologic ca o cSDH unilaterală.

La unii pacienți cu cSDH, conștiința este afectată. Sucu et al. au evaluat 45 de pacienți cu cSDH care au fost supuși unei craniostomii burr-hole sau twist-drill . Ei au comparat nivelul de conștiență al pacienților măsurat prin scorul GCS, MLS la nivelul glandei pineale și SP atât în perioada preoperatorie, cât și în perioada postoperatorie timpurie. La fiecare pacient, MLS-ul pineal a fost aproape întotdeauna mai mic decât MLS-ul SP atât pe imaginile CT pre și postoperatorii. Imaginile CT postoperatorii au fost evaluate imediat după îndepărtarea cateterelor de drenaj, la 2 până la 4 zile postoperator. Dintre cei 45 de pacienți incluși, 28 au avut tulburări de conștiență definite prin scorul GCS mai mic de 15. Jumătate dintre aceștia au avut scoruri GCS de 13 (8 pacienți) și 14 (6 pacienți). La pacienții cu cSDH și conștiență afectată, au constatat că probabilitatea ca GCS să revină la 15 după operație a fost crescută dacă SP MLS era de 10 mm sau mai mare. Autorii au concluzionat că este puțin probabil ca evacuarea cSDH să restabilească starea de conștiență dacă MLS asociat nu este suficient de mare pentru a explica un nivel scăzut de conștiență. Cu alte cuvinte, un MLS mic face mai probabilă existența unei cauze separate. În ambele studii privind cSDH, pragurile MLS sunt considerabil mai mari decât cele utilizate la pacienții cu TCC sau infarct MCA. Astfel de diferențe pot fi explicate printr-o fiziopatologie diferită și un grad mai mare de atrofie cerebrală la pacienții cu cSDH.

Abscesul cerebral este definit ca un proces supurativ focal în cadrul parenchimului cerebral. În stadiile incipiente ale abcesului cerebral numit cerebrită, leziunea supurativă este slab delimitată de creierul înconjurător. Atunci când se formează capsula abcesului în stadii mai târzii, scanările CT și RMN cu substanță de contrast evidențiază o jantă bine definită, de obicei netedă și subțire, de evidențiere (ring enhancement) . Demir et al. au evaluat retrospectiv imaginile CT și RMN la 96 de pacienți cu diagnostic clinic de abces cerebral . Ei au colectat caracteristicile imagistice în ceea ce privește numărul și localizarea și dimensiunea leziunilor, precum și prezența și extinderea edemului perilesional și a MLS. Un indice de severitate imagistică a fost construit în consecință. Dintre acești pacienți, 86 au fost supuși unei intervenții chirurgicale, în principal aspirație (72 de pacienți). Autorii au măsurat probabil MLS în apropierea SP sau a V3, așa cum se arată în figurile lor, dar nu au fost furnizate detalii. Ei au clasificat MLS ca fiind ușoară (mai mică de 5 mm), moderată (între 5 și 10 mm) sau severă (mai mare de 10 mm) și apoi au adunat scorurile obținute din alți parametri. Ei au arătat o corelație negativă între indicele de severitate imagistică și GCS inițial. A existat o diferență semnificativă între parametrii clinici și imagistici ai pacienților cu un eveniment advers comparativ cu pacienții cu o recuperare bună.

După DC pentru TCC sau infarct malign al ACM, pacienții au defecte craniene mari. Aceștia sunt supuși unei cranioplastii după ce edemul cerebral a cedat, pentru protecție și cosmesis. În plus față de a determina dacă este necesară DC, MLS a fost, de asemenea, utilizată pentru a prezice ameliorarea neurologică după cranioplastie. Lin et al. au înrolat 56 de pacienți cu cranioplastie, 35 cu MLS variind de la 1 la 12 mm și 21 fără MLS, și au analizat caracteristicile clinice ale acestora. Patruzeci și șase dintre pacienții lor au avut DC pentru TCC sau ICH spontană și 10 pentru infarct mare sau infecție intracraniană . Toți au fost supuși unei DC unilaterale mari, cu diametre ale defectului cranian mai mari de 100 mm. Au existat îmbunătățiri semnificative în ceea ce privește scorurile GCS, puterea musculară a brațelor și puterea musculară a picioarelor la un an după cranioplastie. O îmbunătățire semnificativ mai mare a scorului GCS a fost observată în grupul MLS. Opt pacienți din grupul MLS aveau creierul scufundat, ceea ce implică o leziune anterioară mai mare cauzată de TCC sau accident vascular cerebral. Leziunile cerebrale mari sunt frecvent legate de sindromul treflat (ST) după DC, atunci când edemul cerebral se rezolvă în timp. Autorii atribuie ameliorarea neurologică rezolvării ST, dar nu au raportat câți dintre cei 9 pacienți cu MLS și ameliorarea scorului GCS aveau creierul scufundat.

2.2. Imagistica prin rezonanță magnetică

IRM este o tehnică care produce imagini tomografice prin intermediul câmpurilor magnetice și al undelor radio . Ea oferă un contrast remarcabil al țesuturilor moi, substanțial mai bun decât orice altă modalitate de imagistică, inclusiv CT și US. La orice pacient la care se ia în considerare un neoplasm intracranian sau o infecție, IRM cu substanță de contrast este studiul preferat, deoarece aceste leziuni pot fi identificate sub forma unui accesoriu anormal. Deoarece semnalul RMN este foarte slab, este adesea necesar un timp de imagistică prelungit și cooperarea pacientului, ceea ce îl face mai puțin potrivit pentru examinarea pacienților instabili. Reconstruite cu ajutorul planurilor ortogonale standard, și anume, axial, sagital și coronal, imaginile IRM axiale au un unghi ușor diferit față de omologii lor CT, care sunt reconstruite paralel cu linia orbitomeatal. În ciuda acestei diferențe, măsurarea MLS pe imaginile RMN și pe imaginile CT este, în esență, același proces. Odată ce este selectată felia care conține reperul anatomic relevant, MLS poate fi determinată prin măsurarea distanței dintre structura respectivă și iML, sau jumătate din lățimea spațiului intracranian, așa cum este descris în secțiunea 1.3.

În comparație cu CT, IRM DWI detectează volumul infarct în primele câteva ore, permițând identificarea precoce a teritoriului implicat și predicția tumefacției cerebrale, inclusiv a infarctului malign al MCA. Cu toate acestea, CT rămâne principalul pilon în diagnosticarea tumefacției cerebrale la imagistica de urmărire atunci când apare o înrăutățire clinică. Într-un studiu de cohortă prospectiv, multicentric, observațional, Thomalla et al. au studiat pacienții cu infarct acut al MCA utilizând tehnici IRM, inclusiv DWI, imagistica de perfuzie și RM-angiografia în termen de 6 ore de la debutul simptomelor . Din 140 de pacienți incluși, 27 au dezvoltat un infarct MCA malign, definit ca o înrăutățire a scorului NIHSS și un infarct MCA mare pe IRM sau CT de urmărire a cel puțin două treimi din teritoriul său cu compresie a ventriculilor sau MLS. În acest studiu, MLS este utilizat ca punct final mai degrabă decât ca predictor de rezultat. Odată ce este detectat împreună cu infarctul mare la IRM sau CT, poate fi diagnosticat infarctul MCA malign. Cu toate acestea, nu a fost dată o definiție cantitativă a MLS. Deși CT este cea mai sigură examinare pentru pacienții instabili cu deteriorare neurologică, la unii pacienți ar putea fi detectată MLS la IRM de urmărire înainte de înrăutățirea clinică. Pragul prespecificat al unui volum al leziunii DWI mai mare de 82 ml a prezis infecția malignă cu o specificitate ridicată, dar sensibilitatea a fost scăzută. Autorii au concluzionat că, la un subset de pacienți cu volume inițiale mici ale leziunilor DWI, sunt necesare teste de diagnosticare repetate. Din același motiv, urmărirea CT de rutină cu măsurarea MLS a fost, de asemenea, efectuată de Park et al. așa cum a fost descris anterior în secțiunea 2.1 .

Tromboza venoasă cerebrală (TVC) este un subtip de accident vascular cerebral rar, cu o evoluție clinică foarte variabilă. Yii et al. au efectuat un studiu retrospectiv asupra a 106 pacienți consecutivi cu TVC confirmată imagistic din 1997 până în 2010 . Studiul lor a arătat că infarctele venoase și hiperintensitatea pe DWI au fost asociate cu deteriorarea clinică. Alte caracteristici imagistice, inclusiv hemoragia parenchimală, edemul vasogenic, MLS și localizarea trombozei, nu au fost predictive pentru deteriorarea clinică. Aceste rezultate au indicat faptul că TVC are o istorie naturală diferită de cea a infarctului MCA.

Neoplasmul intracranian și abcesul pot avea o istorie subacută similară și un deficit neurologic focal. Atât abcesul, cât și tumora au edem perifocal (înconjurător), dar primul tinde să aibă un accesoriu inelar pe imaginile CT și RMN, în timp ce al doilea poate fi solid sau chistic, cu perete gros și neregulat. Demir et al. au făcut RMN cu substanță de contrast la pacienții cu diagnostic clinic de abces cerebral atunci când nu a existat nicio contraindicație . La IRM, MLS poate fi măsurat folosind aceeași tehnică ca și la CT. Aceste rezultate pot fi comparate direct și colectate împreună pentru o analiză statistică ulterioară, așa cum este descris în secțiunea 2.1.

Baris et al. au analizat imaginile RMN la 40 de pacienți cu tumori cerebrale supratentoriale intraaxiale primare și 40 cu tumori cerebrale supratentoriale intraaxiale metastatice . Grupul de tumori cerebrale primare solitare supratentoriale a fost, de asemenea, subdivizat în subgrup de glioblastom multiform (GBM) (24 de pacienți) și subgrup de alte tumori decât GBM (16 pacienți). Au fost măsurate MLS, volumul tumorii, volumul edemului perifocal și raportul dintre edem și tumoare. Diagnosticele patologice ale tumorilor primare altele decât GBM includ tumori de grad mai mic, subtip mai puțin agresiv. Autorii au folosit imagini FLAIR axiale pentru a măsura herniația subfalcină, care părea a fi sinonimă cu MLS. Cu toate acestea, ei nu au raportat dacă a fost folosit vreun punct de reper specific, cum ar fi SP. Gradul de MLS a fost clasificat ca hernie de gradul 1 atunci când MLS era mai mică de 5 mm și ca hernie de gradul 2 atunci când MLS era mai mare. Rezultatele lor au arătat că MLS și volumul tumoral al grupului de tumori primare au fost mai mari decât cel al grupului de metastaze, în timp ce volumul edemului raportat la volumul tumoral a fost mai mic. MLS mai mare de 5 mm a fost mai frecvent în cazul tumorilor primare. Deoarece tumorile mai mari au MLS mai mare și un spațiu suplimentar mai mic pentru edem, diferența de dimensiune a tumorii între grupuri poate contribui la aceste diferențe.

În comparație cu tumorile maligne, tumorile cerebrale benigne au un comportament biologic și o istorie naturală diferite. Zeidman și colab. au analizat 21 care au avut scanări cerebrale IRM seriale pentru a determina rata de creștere a meningioamelor neoperate . Decizia de a nu efectua o intervenție chirurgicală a inclus absența simptomelor sau semnelor neurologice conexe și îngrijorarea cu privire la riscul operațional ridicat de afectare neurologică. Ei au concluzionat că rata medie de creștere volumetrică a fost semnificativ mai mare decât rata de creștere planimetrică. Deși au înregistrat, de asemenea, caracteristici imagistice speciale, inclusiv calcificarea, hipointensitatea T2, coada durală, efectul de masă și MLS, niciuna dintre acestea nu a fost corelată cu rata de creștere. Deoarece meningioamele sunt în cea mai mare parte tumori benigne cu creștere lentă, PIC rămâne normală până când tumora devine foarte mare. Prin urmare, MLS joacă un rol mic în urmărirea pacienților cu meningiom.

2.3. Imagistica cu ultrasunete

Imagistica cu ultrasunete se realizează prin utilizarea tehnicii pulse-eco. Transductorul US convertește energia electrică într-un scurt impuls sonor de înaltă frecvență care este transmis în țesuturile pacientului, iar apoi devine un receptor, detectând ecourile energiei sonore reflectate. În loc să se obțină imagini ale întregului volum anatomic și să se reconstruiască felii axiale, sagitale și coronale standardizate, imaginile US sunt produse în orice plan anatomic prin ajustarea orientării și angulației transductorului și a poziției pacientului. Vizualizarea structurilor anatomice prin US este limitată de os și de structurile care conțin gaze, cum ar fi craniul și intestinele.

Cu excepția sugarilor, US nu este instrumentul de diagnostic de primă linie pentru imagistica cerebrală. Pacienții cu afecțiuni neurologice sunt supuși mai întâi unei examinări CT sau RMN. Apoi, US poate fi utilizat pentru a evalua carotidele sau pentru a evalua vasele intracraniene cu tehnici de ecografie Doppler color transcraniană (TCCS). Un avantaj important al US este comoditatea examinării la patul pacientului, care este utilă pentru pacienții instabili care pot avea ventilatoare, monitoare și pompe intravenoase, ceea ce face ca transportul să fie atât greoi, cât și riscant .

Seidel et al. au efectuat examinarea TCCS la patul pacientului pentru a studia modelele de flux MCA la pacienții cu accident vascular cerebral . Ei au concluzionat că TCCS poate furniza date rapide și fiabile cu privire la subtipul și mecanismul accidentului vascular cerebral imediat după debut, dar examinarea nu a putut fi efectuată din cauza ferestrei acustice temporale insuficiente la 17 din cei 84 de pacienți. În plus, aceștia au fost, de asemenea, pionieri în măsurarea MLS prin utilizarea US, cu ajutorul TCCS . După identificarea arterelor din cercul lui Willis, adâncimea ferestrei de insonare a fost ajustată astfel încât mezencefalul din centrul imaginii și craniul contralateral să devină vizibile. Din această poziție, transductorul a fost înclinat în sus cu 10 grade pentru a identifica V3 folosind marginile sale hiperechoice și talamusul hipoecogen din jur și glanda pineală hiperechoică. Deși este oarecum înclinat, planul de scanare US este aproximativ orizontal. Distanțele dintre sonda US și centrul V3 au fost măsurate din ambele părți ale capului. Aceste două distanțe, și , pot fi apoi folosite pentru a calcula MLS în conformitate cu formula . Din punct de vedere matematic, această formulă este aceeași cu formula MLS descrisă în secțiunea 1.3.

În cazul creierelor cu boli degenerative, este posibil să se găsească V3 și să se măsoare diametrul său folosind imaginea transcraniană în mod B . Cu toate acestea, atunci când ventriculii sunt comprimați, TCCS nu ajută la găsirea V3 și la măsurarea MLS. Prin urmare, folosim termenul „US” pentru a reprezenta întregul proces de măsurare, inclusiv identificarea fluxului arterial utilizând TCCS în secțiunile următoare. Pentru a valida măsurarea MLS prin US, o imagine CT corespunzătoare într-o anumită fereastră de timp, de obicei câteva ore, este utilizată ca standard de aur . Deoarece planul de scanare US este aproximativ orizontal, măsurătorile MLS ecografic și MLS CT au fost de obicei comparate direct, fără nicio transformare sau conversie.

Stolz et al. au recrutat prospectiv 61 de pacienți cu infarct supratentorial (45 de pacienți) sau hemoragie intracerebrală (16 pacienți) . Un total de 122 de măsurători ecografice la patul pacientului ale MLS au fost comparate cu datele CT într-o fereastră de timp de 12 ore. Coeficientul general de corelație a fost de 0,93. Pentru cele 50 de măsurători US efectuate într-o fereastră de 3 ore, corelația a fost și mai bună. Intervalul global de încredere de 95% al diferenței MLS între măsurătorile TCCS și CT a fost de ±1,78 mm. Toate diferențele au fost mai mici de 2 mm. Pe lângă validarea rezultatelor lor, autorii au concluzionat că US este deosebit de potrivită pentru pacienții în stare critică care nu sunt apți pentru transport. Ei nu au raportat dacă vreun pacient a fost exclus din cauza ferestrei acustice temporale insuficiente.

După ce au confirmat acuratețea măsurării sonografice a MLS, acești autori au înrolat 42 de pacienți cu accident vascular cerebral hemisferic acut, sever, definit ca având scoruri pe scara Scandinavă de accident vascular cerebral mai mici de 35 de puncte . La admitere s-au efectuat CT și ecografie duplex carotidiană. TCCS a fost efectuată la 8 ± 3, 16 ± 3, 24 ± 3, 32 ± 3 și 40 ± 3 ore de la debutul accidentului vascular cerebral. Dimensiunea infarctului a fost determinată din CT de urmărire. Doisprezece dintre pacienți au decedat ca urmare a herniei cerebrale și 28 au supraviețuit. Doi bărbați au primit DC la 27 și 30 de ore după accidentul vascular cerebral și au supraviețuit. Aceștia au fost excluși din analiza ulterioară. MLS a fost semnificativ mai mare în grupul cu hernie încă de la 16 ore de la debutul accidentului vascular cerebral. Mortalitatea a fost de 100% atunci când MLS ecografic a fost mai mare de 2,5, 3,5, 4,0 și 5,0 mm după 16, 24, 32 și, respectiv, 40 de ore. Șaisprezece din 42 de pacienți au fost sedați și ventilați artificial în primele 48 de ore, ceea ce a făcut ca monitorizarea clinică să fie extrem de dificilă. Autorii au sugerat că monitorizarea TCCS la patul pacientului cu MLS este o alternativă de diagnosticare la pacienții aflați în stare critică, care nu pot fi altfel monitorizați în mod adecvat.

Tang et al. au evaluat 51 de pacienți consecutivi cu HIC acută spontană supratentorială cu ajutorul US . Optsprezece pacienți au fost excluși pentru ferestre acustice osoase temporale slabe pe cel puțin o parte a craniului. În plus față de MLS, ei au măsurat, de asemenea, indicele de pulsatilitate (PI) al ACM și l-au comparat cu datele CT, inclusiv MLS și volumul hematomului calculat cu ajutorul formulei. Coeficientul de corelație între MLS prin US și prin CT a fost de 0,91. Comparativ cu volumul ICH mai mic de 25 ml, cei cu un volum mai mare au avut MLS mai mare și un PI mai mare al MCA ipsilateral. Prin utilizarea US, MLS a fost mai sensibil și mai specific decât PI în detectarea ICH mare și în prezicerea unui rezultat slab. Autorii au confirmat acuratețea măsurării sonografice a MLS și au concluzionat, de asemenea, că monitorizarea MLS prin US poate detecta expansiunea hematomului și poate prezice rezultatul funcțional pe termen scurt. Aceștia au prezentat un pacient a cărui expansiune a hematomului a fost detectată prin US și confirmată prin CT de urmărire, dar nu a fost raportat dacă au existat și alți pacienți care au avut evoluții similare.

Llompart Pou et al. au efectuat prospectiv 60 de studii TCCS la patul pacientului la 41 de pacienți cu TCC, cu un interval de timp mediu între CT cranian și studiile TCCS de 322 ± 216 min . În conformitate cu clasificarea Marshall (TCDB), 11 din cele 60 de studii CT ale acestora au fost de tip V (masă evacuată). Cu toate acestea, autorii nu au raportat detalii suplimentare cu privire la intervențiile chirurgicale efectuate. Niciun pacient nu a fost exclus din cauza unei ferestre acustice insuficiente. Coeficientul de corelație între MLS măsurat prin CT și prin TCCS a fost de 0,88. Diferențele dintre ele au variat de la +2,33 la -2,07 mm, cu o medie de 0,12 mm. Nu au existat diferențe semnificative din punct de vedere statistic în niciun subgrup. Autorii au ajuns la o concluzie similară, conform căreia măsurarea sonografică a MLS este precisă și adecvată pentru monitorizarea la patul pacienților cu TCCS.

Măsurătorile sonografice ale MLS folosind V3 ca punct de reper sunt precise în comparație cu feliile CT la nivelul V3 . Cu toate acestea, compararea directă a datelor MLS sonografice cu datele MLS CT măsurate la nivelul SP este inadecvată deoarece diametrul maxim antero-posterior al V3 este caudal (inferior) și posterior față de SP. Motuel et al. au efectuat un studiu prospectiv pe 52 de pacienți consecutivi din secția de terapie intensivă neurochirurgicală, iar dintre aceștia 31 au fost internați pentru TCC sever . Șapte pacienți fuseseră operați pentru îndepărtarea unei mase intracraniene. MLS ecografic a fost măsurat cât mai curând posibil înainte sau după CT, folosind V3 ca punct de reper. Pe lângă compararea acestora cu datele MLS CT la V3 (metoda 1), autorii au comparat, de asemenea, datele MLS sonografice cu datele MLS CT „standard” la SP (metoda 2). Coeficientul de corelație a fost de 0,76 pentru metoda 1 și de 0,81 pentru metoda 2. Diferența dintre măsurătorile US și CT a fost în medie de 0,1 mm pentru metoda 1 și de 0,9 mm pentru metoda 2.

Deși nu este semnificativă din punct de vedere statistic, autorii au raportat o MLS ușor mai mică măsurată prin CT folosind V3 ca punct de reper (4,2 ± 5,5 mm) în comparație cu MLS obținută cu ajutorul SP (4,7 ± 6,7 mm). Relația dintre MLS și PIC a fost studiată prin examinarea rezultatelor de la cei 30 de pacienți cu monitorizare invazivă a PIC. Nu s-a constatat nicio corelație semnificativă între PIC și MLS, așa cum a fost evaluată prin toate cele trei metode. Aceste rezultate au sugerat că MLS nu este uniformă în spațiul subfalcinal și că constrângerile anatomice joacă un rol în determinarea MLS la diferiți markeri anatomici. În mod similar, au existat, de asemenea, diferențe între MLS determinat utilizând SP și MLS utilizând glanda pineală, așa cum a fost măsurat pe imaginile CT, chiar și atunci când acestea se află pe aceeași felie . Pe baza acestor rezultate, măsurătorile MLS par a fi comparabile doar atunci când se utilizează același reper.

3. Algoritmi pentru măsurarea automată a deplasării liniei mediane

Sistemele de diagnosticare imagistică asistată de calculator au un potențial semnificativ pentru a asista experții umani în evaluarea imaginilor cerebrale. În plus față de identificarea leziunilor intracraniene, măsurarea MLS ar trebui să fie o componentă importantă a acestor sisteme. În această secțiune, trecem în revistă algoritmi care pot măsura MLS în mod automat. Cei mai mulți dintre ei se bazează pe imagini CT, dar pot fi ușor modificați pentru a funcționa pe imagini RMN.

Pentru un specialist uman, măsurarea MLS pe imaginile unui anumit studiu este destul de simplă. După ce se alege felia sau nivelul axial corect și se găsește punctul de referință determinat fie de iML, fie de punctul median al lățimii spațiului intracranian, MLS poate fi măsurat ca distanță perpendiculară între reper (SP sau glanda pineală) și punctul de referință. Este ușor pentru un sistem informatic să măsoare distanțele pe imagini digitale. Cu toate acestea, trebuie aplicate tehnici specializate de preprocesare și de extragere a caracteristicilor pentru a găsi punctele relevante pe imaginile de intrare înainte de a măsura efectiv MLS. O serie de metode care detectează planul mezagital intact (iMSP) pe o tomografie computerizată completă a creierului pot fi utilizate pentru a furniza informații despre iML pe o singură felie utilizată pentru a măsura MLS. Mai mult, pentru a măsura MLS „standardizat” la nivelul FM, trebuie identificată corect, manual sau automat, felia corectă.

Algoritmurile care măsoară MLS sunt clasificate în două tipuri: cele bazate pe simetrie și cele bazate pe repere. În algoritmii bazați pe simetrie, recunoașterea reperelor anatomice specifice nu este necesară. În schimb, se caută o curbă care să conecteze toate structurile deplasate și deformate. Deoarece unele structuri, cum ar fi SP și pineala, sunt deplasate de o masă intracraniană, în timp ce altele, cum ar fi ventriculii și corpul calos, sunt deformate, folosim termenul de „linie mediană deformată (dML)” pentru a descrie în mod colectiv această curbă . În algoritmii bazați pe repere, structurile specifice, adesea părți ale ventriculilor laterali, sunt recunoscute mai întâi. În cadrul regiunilor (ventriculare) date, se identifică SP sau un alt reper și se măsoară MLS în consecință.

3.1. Metode bazate pe simetrie

Liao et al. au propus o metodă automată de recunoaștere a dML pe felii de CT la nivelul FM . După cum se arată în figura 2(b), dML a fost descompusă în trei segmente: segmentele drepte superior și inferior (linii negre) reprezentând părți ale falx cerebri dure care separă două emisfere cerebrale și segmentul central curbat format de o curbă Bezier pătratică (curbă albă), reprezentând țesutul cerebral moale care intervine. Autorii au presupus că dML este curba cu simetrie bilaterală maximă, calculată prin minimizarea pătratului însumat al diferențelor între toți pixelii liniei mediane pe un interval orizontal (stânga-dreapta) de 24 mm. Pentru a simplifica și mai mult calculul, s-a presupus că segmentele falx superior și inferior sunt imobile, transformându-le în linii verticale. S-a aplicat un algoritm genetic pentru a obține valorile optime ale celor patru variabile care determină pozițiile celor trei puncte de control ale curbei Bezier. Algoritmul a fost repetat de trei ori cu valorile maxime permise ale MLS stabilite la 15, 22,5 și 30 mm. În cazul în care rezultatele au fost stabile, MLS a fost ușor de determinat prin poziția punctului de control central după detectarea dML. În caz contrar, acestea au fost considerate eșecuri.

Algoritmul nostru a fost evaluat pe imagini patologice de la 81 de pacienți consecutivi tratați într-un singur institut pe o perioadă de un an. Cincizeci și patru dintre acești pacienți au suferit un TCC și 25 o HIC spontană. Algoritmul nostru a fost capabil să măsoare MLS la 65 (80%) dintre pacienți. La 62 (95%) dintre aceștia, diferența a fost mai mică de 1 mm. Toate cele trei rezultate inexacte au apărut în imagini cu MLS mai mare de 10 mm. Deși rata de succes a măsurătorilor MLS a scăzut odată cu creșterea MLS, majoritatea pacienților cu MLS mai mare de 5 mm au fost măsurați corect. Un dezavantaj major al algoritmului nostru a fost rata de eșec mai mare în imaginile de HIC spontană, care apare adesea la nivelul ganglionilor bazali aproape de linia mediană. Folosind datele MLS măsurate manual și automat, am efectuat, de asemenea, o analiză a rezultatelor la pacienții cu TCC . Deși nu este semnificativ din punct de vedere statistic, MLS a părut a fi un factor de predicție pentru mortalitate. Predicția decesului folosind un MLS de 3,5 mm ca prag a fost sensibilă în proporție de 76% (13/17) și specifică în proporție de 71% (24/34). Pentru predicția mortalității, algoritmul nostru automat nu a avut performanțe mai slabe decât măsurarea manuală a MLS.

Chen et al. au propus o metodă automată de estimare a dML pe imaginile RMN la pacienții cu gliom . Autorii au construit un model Voigt îmbunătățit care a prezis localizarea dML pe felia axială care poartă diametrul maxim al tumorii folosind dimensiunea și localizarea leziunii. Aceștia au utilizat un coeficient de elasticitate și un coeficient de vâscozitate al țesutului cerebral din literatura de specialitate. O metrică de simetrie locală compozită care combină simetria intensității locale și simetria gradientului de intensitate locală este propusă pentru a rafina linia mediană prezisă în cadrul unei ferestre locale a cărei dimensiune este determinată în funcție de un model de cameră de tip pinhole. Fără o demonstrație teoretică, autorii au încercat empiric diferite valori ale factorului de modulație, iar candidatul cu suma maximă a simetriei locale compozite a fost tratat ca dML „prezis” în fiecare caz. Apoi, acest dML a fost rafinat și netezit în funcție de simetria locală.

Metoda propusă a fost validată pe 30 de seturi de date RMN din cadrul provocării Multimodal Brain Tumor Segmentation challenge în cadrul conferinței MICCAI 2013. Autorii au ales manual felia axială cu MLS maxim, în timp ce ei consideră că aceasta corespunde feliei cu raportul maxim dintre tumoră și creier. MLS pe aceste felii RMN a variat între 0 și 6 mm. Deși dML delimitat nu a fost la nivelul utilizat în mod obișnuit pentru evaluarea MLS „standardizată” și evaluarea rezultatelor, autorul a obținut rezultate precise. În comparație cu dML-urile trasate manual, metoda lor a produs o diferență medie de 0,61 ± 0,27 mm și o diferență medie maximă de 1,89 ± 1,18 mm.

3.2. Metode bazate pe repere

Yuh et al. au dezvoltat o suită de algoritmi computerizați, în cadrul mediului de programare MATLAB 7.0.1, pentru a evalua tomografia computerizată pentru a găsi dovezi de TCC . Algoritmul părea să detecteze mai întâi craniul și iMSP, dar nu au fost furnizate detalii. Apoi, pixelii de sânge și LCR au fost detectați folosind praguri de densitate CT adecvate, filtrare spațială și analiză cluster. Odată ce pixelii care conțin sânge sunt identificați, aceștia sunt clasificați ca EDH, SDH, ICH, SAH sau IVH în funcție de locația lor în raport cu craniul. Pentru a calcula MLS, simetria pixelilor de lichid cefalorahidian din ventriculii laterali a fost evaluată în raport cu iML determinată de axa de simetrie a craniului. Volumul grupului de pixeli de LCR bazal a fost calculat pentru a determina starea cisternelor bazale. Cu toate acestea, autorii nu au raportat modul în care pixelii LCR au fost identificați ca fiind ventricule sau cisterne. Software-ul a fost apoi aplicat la un eșantion de validare de peste 200 de pacienți evaluați pentru suspiciunea de TCC acut. Detectarea automată a prezenței a cel puțin unui semn radiologic de TCC acut a demonstrat o sensibilitate ridicată de 98%. Autorii nu au raportat rezultatele măsurătorilor cantitative ale MLS. Ei au raportat o sensibilitate de 100% și o specificitate de 98% pentru detectarea MLS mai mare de 5 mm. Deoarece au existat doar 9 pacienți cu astfel de constatări și alți 4 pacienți au rezultate fals pozitive, rata de predicție pozitivă a metodei lor de detectare a MLS a fost de doar 70%.

Xiao et al. au propus o procedură care poate măsura MLS prin recunoașterea SP în cadrul studiului CT dat . Toate feliile studiului au fost introduse într-un sistem de preprocesare care a recunoscut craniul, iar iMSP și a dezbrăcat toate regiunile extracraniene folosind o combinație de filtre într-o abordare multirezoluție. Apoi, felia care conține FHs și SP a fost selectată din toate regiunile ventriculare prin reguli de expert și o metodă de set de niveluri binare cu rezoluție multiplă. IML a fost definit ca fiind intersecția dintre iMSP, calculată prin metoda lui Liu , și planul acelei felii. În cele din urmă, SP este recunoscut ca un segment de linie izodensă în cadrul FH-urilor hipodense folosind transformată Hough, ponderată prin eroziune morfologică repetată. Cel mai îndepărtat punct de pe SP ca fiind perpendicular pe iML a fost utilizat pentru a măsura MLS. De obicei, acesta a fost punctul cel mai posterior.

Sistemul nostru a fost testat pe imagini de la 96 de pacienți consecutivi internați în unitatea de terapie intensivă neurochirurgicală . Rezultatele sunt evaluate de experți umani. Algoritmul nostru nu a reușit să recunoască FHs în imaginile a 16 pacienți, toți cu hematom intracranian mare (13 SDHs, 1 EDH și 2 ICHs) cu deformare cerebrală marcată. În 2 cazuri cu cavum septum pellucidum, în care SP are o separare între cele două foițe ale sale, algoritmul nostru a recunoscut doar una dintre cele două foițe. La restul de 78 de pacienți, diferența medie între măsurătorile automate și manuale ale MLS este de 0,23 ± 0,52 mm. SP puternic deviat a fost recunoscut cu succes, iar MLS de până la 30 mm a fost măsurat cu precizie. Diferența dintre MLS măsurat automat și MLS măsurat manual a fost mai mică de 1 mm în 70 din 78 de cazuri și mai mică de 0,5 mm în 60. Eroarea nu a crescut odată cu MLS mai mare. Metoda noastră este robustă și poate fi aplicată în situații de urgență și de rutină. Treizeci de pacienți au fost supuși unei intervenții chirurgicale. Media MLS a acestora a fost mult mai mare decât a celor care nu au suferit intervenții chirurgicale (9,2 ± 7,1 față de 1,7 ± 1,3 mm, ), confirmând utilitatea MLS pentru a ghida intervenția chirurgicală imediată.

Chen et al. au prezentat un sistem automatizat bazat pe imagini CT care poate estima MLS și poate depista creșterea PIC . Metoda lor s-a bazat pe munca lor anterioară de detectare a ventriculului . Pixelii LCR au fost detectați folosind un model de amestec gaussian pentru fiecare felie de CT pentru a clasifica pixelii în patru tipuri de țesut: os sau hematom, materie cenușie, materie albă și LCR. Utilizând acești pixeli, ventriculii au fost detectați folosind criterii de mărime și localizare. Pentru a estima MLS, autorii au efectuat mai întâi estimarea iML pe baza simetriei craniului, a falxului și a sulcusului interhemisferic. Apoi, a fost realizată segmentarea ventriculilor din scanarea CT și a fost utilizată ca ghid pentru identificarea dML prin potrivirea formei. Autorii au considerat că aceste procese imită procesul de măsurare de către medici și au arătat rezultate promițătoare în evaluare.

Seturi de date CT conținând 391 de felii de la 17 pacienți cu TCC au fost testate pentru detectarea iML și dML, precum și pentru măsurarea MLS și estimarea ICP. În majoritatea feliilor (peste 80%), erorile dintre iML estimată de cadrul metodei lor și adnotarea manuală au fost în jur de 2 pixeli, sau aproximativ 1 mm. Pentru dML, peste 80% are o diferență mai mică de 2,25 mm, cu condiția ca calitatea segmentării ventriculare să fie relativ bună, definită ca un rezultat de segmentare care permite măsurarea manuală a MLS. Cu alte cuvinte, metoda a eșuat, de asemenea, atunci când ventriculii nu au putut fi identificați din cauza deformării marcate a creierului.

Liu et al. au prezentat o altă metodă bazată pe repere pentru detectarea și cuantificarea automată a deplasării MLS pe imaginile CT TBI . După discretizarea histogramei, pixelii cu imaginile au fost clasificați ca fiind craniu, hematom, creier sau LCR. „Felia de mijloc”, probabil felia de la nivelul FM, a fost detectată din toate imaginile din studiul dat, folosind o hartă de probabilitate care conține FH, V3 și cisterna perimesencefalică. Pe această felie, atașamentele anterioare și posterioare ale falxului au fost detectate într-un anumit interval bazat pe grosimea craniului. Un proces de grupare a amestecului gaussian a fost utilizat pentru a detecta regiunile LCR și pixelii de reper din cadrul acestora. Au fost detectați mai mulți candidați de falx candidați folosind un singur lanț conectat direcțional în urma detectării marginilor. Relațiile spațiale dintre aceste repere au fost antrenate pe baza datelor de la 200 de pacienți. Distribuția de probabilitate este învățată din datele de instruire din felia de mijloc a 200 de pacienți folosind un model de amestec gaussian.

Autorii și-au testat metoda pe un set de date experimentale care conținea 565 de pacienți cu aproximativ 12 felii CT per pacient. Nu s-a raportat dacă datele de antrenament se suprapun cu datele de testare. Mai mult de 100 de pacienți au avut MLS mai mare de 5 mm. Metoda lor a obținut o eroare maximă de distanță de 4,7 ± 5,1 mm. Autorul a concluzionat că metoda lor a depășit metodele anterioare, în special în cazurile de ICH mare și ventricule lipsă.

4. Aplicații mai noi: Dincolo de ajutarea diagnosticului și orientarea tratamentului

4.1. Măsurarea deplasării liniei mediane după tratament

Leziunile intracraniene diagnosticate pe CT sau alte imagini evoluează în timp. Forma și dimensiunea lor sunt, de asemenea, modificate de tratamentul medical sau chirurgical. După aceste tratamente, MLS poate fi în continuare măsurată folosind aceleași metode descrise în secțiunea 1.3. Pacienților supuși la DC li se îndepărtează părți din craniu, ceea ce face dificilă măsurarea lățimii spațiului intracranian. Cu toate acestea, iML poate fi în continuare identificat și utilizat pentru a măsura MLS. După un tratament de succes, MLS ar trebui să scadă. Am definit revenirea liniei mediane (MLR) după cum urmează: MLR = , unde și denotă MLS măsurat din imaginile post-tratament și, respectiv, cel din imaginile de bază . În plus, am propus câțiva parametri imagistici cantitativi pentru evaluarea eforturilor decompresive și a efectelor decompresive. Efortul de DC, volumul craniectomiei, poate fi estimat folosind metoda ABC . Pe de altă parte, volumul herniei cerebrale transcalvariale (TCH), care corespunde efectului de tratament creat prin îndepărtarea craniului și duroplastia expansivă, este modelat ca diferență între două calote sferice .

Takeuchi et al. au analizat retrospectiv imaginile CT preoperatorii și postoperatorii a 186 de pacienți consecutivi care au fost supuși unei intervenții chirurgicale pentru TCC și au investigat factorii de prognostic ai noilor constatări CT care apar la mai puțin de 24 de ore după operație . Deși nu a existat o regulă standardizată sau stabilită pentru momentul scanării postoperatorii, 139 din 186 de pacienți au avut CT în termen de 1 oră după operație, inclusiv 138 de urmărire de rutină. Un total de 30 de noi constatări pe CT postoperator au fost observate la 29 de pacienți (15,6%), inclusiv SDH la 11 pacienți (10 contralateral, 1 ipsilateral), contuzii cerebrale la 11 (9 contralateral, 2 ipsilateral), EDH contralateral la 5 și ischemie cerebrală totală la 3. Autorii nu au raportat MLS postoperator la examinările CT de urmărire. Zece pacienți cu noi constatări au fost supuși unui total de 11 intervenții chirurgicale ulterioare, iar 7 dintre ei au avut DC. O analiză univariată a arătat că scorul GCS de 8 sau mai mic, SDH ca indicație primară pentru intervenție chirurgicală, MLS, cisternă bazală obliterată și DC au fost asociate în mod semnificativ cu un risc mai mare de noi constatări. Deoarece DC a fost efectuată ca primă procedură la 26 din 29 de pacienți cu noi constatări, 24 dintre aceștia având îndepărtarea SDH cu efect de masă, inclusiv MLS mare (9,0 ± 5,7 mm) și obliterarea cisternei bazale, iar acești factori au fost într-adevăr strâns legați. Analiza de regresie logistică multiplă a evidențiat DC, SGC scăzută și obliterarea cisternei bazale ca factori de risc semnificativi.

Sucu et al. au evaluat 45 de pacienți cu SDH c care au fost supuși unei craniostomii burr-hole sau twist-drill . Deși MLS a fost măsurat atât în imaginile CT preoperatorii, cât și în cele postoperatorii timpurii, doar MLS preoperator s-a corelat cu ameliorarea la 28 de pacienți cu tulburări de conștiență înainte de operație. Cu toate acestea, autorii au observat reducerea MLS, sau MLR, atât la SP, cât și la glanda pineală la majoritatea pacienților. Probabil că MLR contribuie la ameliorarea altor simptome decât recuperarea conștienței, cum ar fi hemipareza sau cefaleea. Măsurarea MLS postoperatorie singură joacă probabil un rol mai mic în cazul cSDH, deoarece îmbunătățirea clinică poate fi obținută chiar și cu o evacuare parțială, lăsând cSDH și MLS reziduale .

Jeon et al. au studiat 70 de pacienți cu infarct MCA malign care au fost supuși DC . MLS a fost măsurat la nivelul SP și al glandei pineale pe ultimele imagini CT preoperatorii și postoperatorii cu un interval mediu median de 8,3 ore. Reducerea MLS, sau MLR, a fost asociată cu scoruri GCS postoperatorii mai mari și o mortalitate mai mică la 6 luni după AVC, după ajustarea pentru vârstă, sex, scorul NIHSS și MLS preoperator. Diametrele antero-posterioare ale lambourilor osoase create prin DC au fost de aproximativ 130 mm. „Volumul de bombare extracraniană”, volumul țesutului cerebral dincolo de suprafața formată de marginea ferestrei craniene creată prin DC, a fost semnificativ legat de reducerea MLS. În medie, pacienții cu reducerea MLS au cel mai mic volum de infarct, iar cei cu progresie MLS au cel mai mare. Cu toate acestea, diferența nu a fost semnificativă. Rămâne necunoscut dacă o DC mai mare poate duce la o reducere mai mare a MLS. În loc de măsurarea volumului de bombare extracraniană, modelul nostru geometric al TCH poate oferi o estimare mai precisă cu privire la efectul decompresiv .

Missori et al. au evaluat imaginile CT preoperatorii și postoperatorii timpurii la 73 de pacienți cu DC unilaterală . MLS postoperator precoce a fost măsurat pe imaginile obținute în decurs de 3 zile postoperatorii. Motivele pentru DC au fost accidentul vascular cerebral hemoragic sau ischemic la 48, TCC la 22 și infecția la 3. Singurul factor asociat cu supraviețuirea la 12 luni după operație a fost un MLS postoperator redus la SP de la o medie preoperatorie de 9,2 ± 3,8 mm la 2,3 ± 2,7 mm la 42 de pacienți supraviețuitori. Pe de altă parte, MLS s-a redus mai puțin eficient, de la 11,5 ± 4,8 mm la 4,7 ± 4,8 mm, la 31 de pacienți decedați. Autorii au îndepărtat lambouri osoase relativ mici, cu suprafețe de 7643 mm2 la pacienții supraviețuitori și de 7372 mm2 la pacienții decedați. Aceștia au sugerat că unii pacienți ar fi trebuit să aibă un DC mai larg pentru a crește probabilitatea de supraviețuire, probabil prin scăderea suplimentară a PIC și reducerea MLS. Pentru a ajuta la luarea deciziilor pre și intraoperatorii, formula noastră oferă o metodă ușoară de estimare a volumului lamboului osos propus, adică a efortului decompresiv .

În plus față de DC, MLS a fost, de asemenea, utilizat ca un predictor neuroanatomic al trezirii la pacienții în comă acută. Kowalski și colab. au efectuat un studiu observațional prospectiv care a inclus toți pacienții nou intrați în comă internați în Unitatea de Terapie Intensivă de Neuroștiințe pe parcursul a 12 luni consecutive . Tomografiile computerizate au fost analizate independent la debutul comei, după trezire și la urmărire. MLS a fost măsurată la nivelul SP și al glandei pineale. Dintre cei 85 de pacienți studiați, vârsta medie a fost de 58 ± 16 ani, 51% au fost femei, iar 78% au avut o etiologie cerebrovasculară a comei. Autorii nu au descris modul în care au tratat acești pacienți, fie pe cale medicală, fie chirurgicală. Un total de 43 de pacienți s-au trezit. La tomografia computerizată examinată la debutul comei, extinderea MLS pineal a fost mai puțin pronunțată la acei pacienți care s-au trezit. Timpul scurs între CT la debutul comei și CT de urmărire a fost similar pentru pacienții care s-au trezit (mediana 4 zile) și cei care nu s-au trezit (mediana 3 zile). La CT de urmărire, MLS mai mică de 6 mm la nivelul SP și al glandei pineale a fost asociată cu ieșirea din comă. Inversarea sau limitarea deplasării laterale a creierului este asociată cu trezirea acută la pacienții aflați în comă. Autorii au sugerat că MLS poate fi un parametru obiectiv pentru a ghida prognosticul și tratamentul la acești pacienți. Predictorii independenți suplimentari ai trezirii au fost vârsta mai tânără, scorul GCS mai mare la debutul comei și etiologia comei netraumatice.

4.2. Dezvoltarea de noi caracteristici imagistice ale efectului de masă

Derivate din studiile TBI, compresia cisternală perimesencefalică și MLS sunt caracteristici imagistice care reprezintă efectul de masă. Prin definiție, efectul de masă, care determină creșterea PIC și afectarea perfuziei cerebrale prin el însuși, este secundar unei mase intracraniene, cum ar fi EDH sau SDH. O astfel de „leziune secundară” este diferită din punct de vedere fiziopatologic de leziunile provocate de masa intracraniană, sau „leziunea primară”. Prin urmare, caracteristicile unei mase intracraniene, cum ar fi volumul sau grosimea acesteia, și cele ale efectului de masă, sunt tratate ca variabile diferite care afectează rezultatele pacientului în mod independent și sunt enumerate ca elemente separate într-un ghid . Mizutani et al. au efectuat o analiză de regresie multiplă pentru a investiga relația dintre PIC inițială și constatările primei tomografii computerizate pentru 100 de pacienți consecutivi cu TCC moderat-grave . Ei au reușit să estimeze PIC la 80% dintre pacienți. Enumerate în ordinea importanței, caracteristicile CT care au contribuit la estimarea PIC includ compresia cisternală, dimensiunea SDH, dimensiunea ventriculară, starea de SAH, starea de contuzie cerebrală, MLS și indicele ventricular. Aceste variabile pot fi grupate în cele care reprezintă leziuni primare și cele care reprezintă leziuni secundare.

Cu toate acestea, Quattrocchi et al. au găsit o interacțiune între dimensiunea hematomului și MLS . Atunci când sunt luate în considerare rezultatele pacienților și ratele de mortalitate, studiul lor a indicat că un MLS disproporționat față de grosimea hemoragiei intracraniene, măsurat radial de la masa internă a craniului, a fost un predictor foarte util al rezultatelor slabe ale pacienților după TCC. O interacțiune similară a fost redescoperită de Bartels și colab. Aceștia au constatat că MLS în raport cu grosimea SDH a prezis mortalitatea. În total, au fost incluși 59 de pacienți care au fost supuși evacuării SDH și tratamentului intensiv pentru PIC crescută, dintre care 29 au murit. Aceștia au constatat o corelație puternică între un MLS care depășește grosimea hematomului cu 3 mm sau mai mult și mortalitatea ulterioară. La acești 8 pacienți, se pare că traumatismul a dus la mai multe leziuni decât un SDH acut. La fel ca în cazul infarcturilor MCA mari, aceste leziuni suplimentare determină umflarea creierului, agravând MLS. Autorii au concluzionat că relația dintre MLS și grosimea hematomului ar putea fi inclusă ca factor separat pentru predicția rezultatului.

Din moment ce MLS se măsoară la nivelul SP, este cu siguranță afectată de schimbările în formele și dimensiunile ventriculare. Toth și colab. au efectuat un studiu retrospectiv la 76 de adulți cu TCC grav prin lovire contondentă care au necesitat o ventriculostomie . Ei au cuantificat volumele ventriculare laterale stângi și drepte prin măsurători volumetrice manuale asistate de calculator. Șaizeci de pacienți nu aveau MLS sau aveau MLS mici (mai puțin de 5 mm) la tomografia computerizată inițială. Dintre aceștia, 15 pacienți au dezvoltat ulterior MLS mai mare de 5 mm. S-a demonstrat că un raport al dimensiunilor ventriculare laterale de admitere (LVR) mai mare de 1,67 prezice MLS mari ulterioare cu o sensibilitate de 73,3% și o specificitate de 73,3%. Ei au concluzionat că analiza LVR este simplă și se realizează rapid și poate permite intervenții mai timpurii pentru a atenua MLS ulterioare. Nu s-a discutat dacă ventriculostomia ar modifica măsurarea lor.

5. Concluzii și direcții viitoare

Schimbarea liniei mediane este un semn imagistic compozit bine dovedit care poate fi măsurat la CT, IRM și US. Standardizarea măsurării MLS facilitează comunicarea și compararea între diferiți evaluatori și permite o automatizare ulterioară. Am rezumat stadiul actual al tehnicii în ceea ce privește măsurarea MLS și relația sa cu alți parametri clinici și imagistici. Au fost trecute în revistă caracteristicile, limitările și validarea algoritmilor automatizați care ajută la măsurarea MLS. Am evidențiat, de asemenea, noi parametri imagistici sau combinații ale acestora care pot duce la o mai bună înțelegere a deplasării și deformării creierului, precum și a implicațiilor clinice ale acestora. Pe lângă rafinarea practicii actuale de măsurare a MLS pe imagini axiale CT, RMN și US, evaluarea MLS pe felii coronale sau volume tridimensionale va oferi informații suplimentare care pot fi utilizate pentru a optimiza tratamentele medicale sau chirurgicale ale masei intracraniene și efectul de masă al acesteia.

Conflicte de interese

Autorii declară că nu există conflicte de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.

Recunoștințe

Această lucrare a fost susținută de Ministerul Științei și Tehnologiei din Taiwan (Grant 106-2314-B-002-082).

.