CUANTIFICACIÓN DE IMAGEN CEREBRAL DE PERFUSIÓN CT IMPLEMENTADA CON LA PLATAFORMA GIMIAS.<br />Autor: David Soto Iglesias<b...
ÍNDICE<br />Objetivos<br />Teoría<br />Isquemia<br />CT Perfusión<br />Mapas<br />GIMIAS<br />Métodos de Cálculo<br />Prep...
OBJETIVOS<br />Conocimiento de isquemia cerebral y técnica de imagen utilizada.<br />Cálculo de parámetros de perfusión, p...
TEORÍA-Isquemia<br />Producida por déficit de sangre oxigenada<br />Oclusión de arterias cerebrales (embolia).<br />Consec...
TEORÍA – CT Perfusión.<br />Se inyecta un contraste<br />Se Toman 26 volúmenes durante 40s en intervalos constantes<br />O...
TEORÍA - Mapas<br />Cerebral BloodFlow (CBF)<br />Determina el flujo de sangre a nivel capilar.<br />Sirve para delimitar ...
TEORÍA - Mapas<br />Método Singular ValueDecomposition (SVD)<br />SVD, Técnica usada para descomponer matrices. A= U S VT ...
TEORÍA - Mapas<br />Cerebral BloodVolume (CBV)<br />Determina la presencia de sangre en el cerebro. Núcleo de la isquemia....
TEORÍA - Mapas<br />Método Klotz-Köning.<br />No vale Axel.<br />Flujo de entrada puede ser provocado por perfusión latera...
TEORÍA - Mapas<br />Mean Transit Time (MTT)<br />Tiempo medio que tarda la sangre en circular a través del cerebro.<br />T...
TEORÍA – GIMIAS <br />Software libre creado por el CISTIB vinculado a la UPF<br />Basados en diagramas de flujo que integr...
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />26 Volúmenes durante 40.17 segundos.<br />Retraso 4 volúmenes.<br />Artefactos de fondo, cráneo y ...
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Preprocesado.<br />Entrada<br />Salida<br />Eliminar fondo<br />Segmentar cráneo<br />Registro<br />
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Crear máscara.<br />Cálculo de histograma.<br />Delimitación del límite<br />Segmentación cráneo y...
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Crecimiento de región, a partir de una semilla.<br />Semilla en centro de masas de la máscara.<br ...
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Cálculo de curvas<br />Ruidosas <br />Filtro Paso-Bajo orden 3 y 5.<br />
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />CBV Klotz-Köning<br />𝐶𝐵𝑉=𝑚𝑎𝑥𝐶𝑡(𝑡)𝑚𝑎𝑥𝐶𝑣(𝑡) <br /> <br />
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Postprocesado<br />Valores de interés pequeños y muy similares<br />Vasos y líquido cefalorraquíde...
MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Ecualización del histograma<br />     Contraste<br />Se pueden diferenciar las zonas afectadas.<br />
INTEGRACIÓN EN GIMIAS<br />Mediante comand line plug-ins.<br />Se utiliza el módulo Start New Module.<br />Archivo Python<...
CASOS ESTUDIADOS<br />Comparación con mapas calculados por un software de Siemens utilizado en el hospital Clínic<br />Cas...
CASOS ESTUDIADOS<br />Caso A, Mapa CBV<br />Axel más suavizado, Klotz-Köning más estructuras.<br />Mapas con mejor visión ...
CASOS ESTUDIADOS<br />Caso B<br />Mapas CBF, CBV y TTP<br />Mapa CBF <br />Más contraste anatómico, menos suavizado<br />
CASOS ESTUDIADOS<br />Caso B, Mapa CBV<br />Axel más parecido a Siemens<br />Mejor segmentación<br />
CASOS ESTUDIADOS<br />Caso B, Mapa TTP<br />
CONCLUSIONES <br />Mapa CBF mejor SVD<br />Mapa CBV depende del propósito.<br />Comparación visual con Siemens<br />Mejor ...
EVOLUCIÓN FUTURA<br />Cuantificar mapas para encontrar umbrales que delimiten automáticamente el núcleo y la zona de penum...
DEMOSTRACIÓN<br />
GRACIAS POR SU ATENCIÓN<br />¿PREGUNTAS?<br />
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CUANTIFICACIÓN DE IMAGEN CEREBRAL DE PERFUSIÓN CT IMPLEMENTADA CON LA PLATAFORMA GIMIAS.

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CUANTIFICACIÓN DE IMAGEN CEREBRAL DE PERFUSIÓN CT IMPLEMENTADA CON LA PLATAFORMA GIMIAS.

  1. 1. CUANTIFICACIÓN DE IMAGEN CEREBRAL DE PERFUSIÓN CT IMPLEMENTADA CON LA PLATAFORMA GIMIAS.<br />Autor: David Soto Iglesias<br />Director: Raúl Tudela <br />Tutor: Domènec Ros<br />Realizado en: CIBER-BNN<br />
  2. 2. ÍNDICE<br />Objetivos<br />Teoría<br />Isquemia<br />CT Perfusión<br />Mapas<br />GIMIAS<br />Métodos de Cálculo<br />Preprocesado<br />Cálculo de mapas<br />Postprocesado<br />Integración en GIMIAS<br />Casos Estudiados<br />Conclusiones y evoluciones futuras<br />
  3. 3. OBJETIVOS<br />Conocimiento de isquemia cerebral y técnica de imagen utilizada.<br />Cálculo de parámetros de perfusión, para la delimitación de las zonas del ataque isquemia.<br />Limitaciones de los software comerciales actuales<br />Obtener mapas más versátiles. <br />
  4. 4. TEORÍA-Isquemia<br />Producida por déficit de sangre oxigenada<br />Oclusión de arterias cerebrales (embolia).<br />Consecuencias depende del tiempo y la zona afectada.<br />Dos Zonas (núcleo y zona de penumbra).<br />El núcleo son células muertas y no se puede recuperar.<br />La zona de penumbra son células afectadas pueden recuperarse con una rápida perfusión.<br />Su definición indica pacientes aptos para el tratamiento.<br />
  5. 5. TEORÍA – CT Perfusión.<br />Se inyecta un contraste<br />Se Toman 26 volúmenes durante 40s en intervalos constantes<br />Obtención de curvas concentración-tiempo.<br />Cálculo de parámetros de perfusión <br />
  6. 6. TEORÍA - Mapas<br />Cerebral BloodFlow (CBF)<br />Determina el flujo de sangre a nivel capilar.<br />Sirve para delimitar la zona de penumbra.<br />Método de Fick<br />Según ley de Fick: 𝐶𝐵𝐹=𝑑𝐶𝑡(𝑡𝑚𝑎𝑥)𝑑𝑡𝐶𝑎𝑡𝑚𝑎𝑥−𝐶𝑣(𝑡𝑚𝑎𝑥)<br />Se necesita una retención de trazador para que sea correcta. <br />Para ello la máxima pendiente de un punto ha de alcanzarse antes de que empiece el flujo de salida. (Cv(tmax)=0)<br />𝐶𝐵𝐹=𝑑𝐶𝑡(𝑡𝑚𝑎𝑥)𝑑𝑡𝐶𝑎(𝑡𝑚𝑎𝑥)         <br />No requiere corrección por recirculación de contraste<br />Rápido pero ruidoso<br /> <br />
  7. 7. TEORÍA - Mapas<br />Método Singular ValueDecomposition (SVD)<br />SVD, Técnica usada para descomponer matrices. A= U S VT <br />Se aplica la función residuo R(t), reduce el retraso y la dispersión de contraste. <br />∆𝑡𝐶𝑎(𝑡0)0𝐶𝑎(𝑡1)𝐶𝑎(𝑡0)……00……⋱0𝐶𝑎(𝑡𝑁−1)𝐶𝑎(𝑡𝑁−2)⋯𝐶𝑎(𝑡0)∙𝑅𝑡0𝑅𝑡1⋮𝑅𝑡𝑁−1=𝐶𝑡𝑡0𝐶𝑡𝑡1⋮𝐶𝑡𝑡𝑁−1<br />Aplicando SVD R= B. V W UT<br />R(t) es la fracción de contraste remanente en el tejido en un tiempo t.<br />CBF es el máximo valor de R(t).<br />Resultado es muy ruidoso. Se aplica un filtro de suavizado a la matriz A<br />𝑎𝑖𝑗=∆𝑡(𝐶𝑎𝑡𝑖−𝑗−1+4𝐶𝑎𝑡𝑖−𝑗+𝐶𝑎𝑡𝑖−𝑗+1)60≤𝑗≤𝑖                                  0                                               𝑟𝑒𝑠𝑡𝑜<br /> <br />
  8. 8. TEORÍA - Mapas<br />Cerebral BloodVolume (CBV)<br />Determina la presencia de sangre en el cerebro. Núcleo de la isquemia.<br />Método Axel.<br />No recirculación.<br />Es el volumen de contraste en el tejido normalizado al volumen de sangre que pasa.<br />Al ser 26 volúmenes es en tiempo discreto.<br />Da igual tomar el volumen que pasa por la arteria que por la vena<br />𝐶𝐵𝑉=0∞𝐶𝑡(𝑑𝑡)0∞𝐶𝑎(𝑑𝑡)=0∞𝐶𝑡(𝑑𝑡)0∞𝐶𝑣(𝑑𝑡)=0∞𝐶𝑡(𝑡)0∞𝐶𝑎(𝑡)=0∞𝐶𝑡(𝑡)0∞𝐶𝑣(𝑡)<br /> <br />
  9. 9. TEORÍA - Mapas<br />Método Klotz-Köning.<br />No vale Axel.<br />Flujo de entrada puede ser provocado por perfusión lateral. Recirculación.<br />Flujo por la arteria distinto al flujo por la vena.<br />Zonas de isquemia pico de contraste tardío.<br />TAC zonas de perfusión normal similar al TAC del sinus superior sagital.<br />𝐶𝐵𝑉=𝑚𝑎𝑥𝐶𝑡(𝑡)𝑚𝑎𝑥𝐶𝑣(𝑡) <br /> <br />
  10. 10. TEORÍA - Mapas<br />Mean Transit Time (MTT)<br />Tiempo medio que tarda la sangre en circular a través del cerebro.<br />Time ToPeak (TTP)<br />Lo que tarda en llegar el pico de contraste de la curva temporal al tejido.<br />Más tiempo implica peor perfusión<br />MaximunIntensity Point (MIP)<br />Pico de contraste la curva temporal<br />Se utiliza como angiografía<br />
  11. 11. TEORÍA – GIMIAS <br />Software libre creado por el CISTIB vinculado a la UPF<br />Basados en diagramas de flujo que integran plug-ins, programados en C++ con librerías de ITK.<br />Integración de herramientas médicas, desarrolladas por programadores de diversos ámbitos.<br />Procesado de imagen, simulaciones numéricas y visualización. <br />Compatible con multitud de formatos DICOM, VTK, ANALYZE, NIFTI.<br />
  12. 12. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />26 Volúmenes durante 40.17 segundos.<br />Retraso 4 volúmenes.<br />Artefactos de fondo, cráneo y movimiento del paciente. <br />Entrada<br />(DICOM)<br />Pre procesado<br />Curvas temporales<br />Mapas<br />Post procesado<br />Salida <br />(ANALYZE,NIFTI)<br />
  13. 13. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Preprocesado.<br />Entrada<br />Salida<br />Eliminar fondo<br />Segmentar cráneo<br />Registro<br />
  14. 14. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Crear máscara.<br />Cálculo de histograma.<br />Delimitación del límite<br />Segmentación cráneo y camilla.<br />Entrada<br />Salida<br />Crear máscara<br />Aplicar filtro obtenido<br />Aplicar un crecimiento por semilla<br />
  15. 15. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Crecimiento de región, a partir de una semilla.<br />Semilla en centro de masas de la máscara.<br />Crecimiento basado en operadores estadísticos.<br />Media y desviación estándar de la semilla y alrededores.<br />Se etiquetan los vóxeles como internos y externos.<br />
  16. 16. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Cálculo de curvas<br />Ruidosas <br />Filtro Paso-Bajo orden 3 y 5.<br />
  17. 17. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />CBV Klotz-Köning<br />𝐶𝐵𝑉=𝑚𝑎𝑥𝐶𝑡(𝑡)𝑚𝑎𝑥𝐶𝑣(𝑡) <br /> <br />
  18. 18. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Postprocesado<br />Valores de interés pequeños y muy similares<br />Vasos y líquido cefalorraquídeo no interesan<br />Salida<br />(mapas ecualizados)<br />Entrada<br />Límites y re escalado<br />Ecualización del histograma<br />
  19. 19. MÉTODOS DE CÁLCULO<br />Ecualización del histograma<br /> Contraste<br />Se pueden diferenciar las zonas afectadas.<br />
  20. 20. INTEGRACIÓN EN GIMIAS<br />Mediante comand line plug-ins.<br />Se utiliza el módulo Start New Module.<br />Archivo Python<br />Archivo .xml<br />Archivo C++<br />Workflowtac_perfusion<br />ImageThresholding, Total RigidRegistration, BrainSegmentation, Pixel Signal, Pixel Intensity, MTT y CTPerfusionPost Processing.<br />
  21. 21. CASOS ESTUDIADOS<br />Comparación con mapas calculados por un software de Siemens utilizado en el hospital Clínic<br />Caso A, Mapas CBF y CBV<br />Mapa CBF<br />Fick más ruidoso que SVD<br />Siemens más suavizado.<br />
  22. 22. CASOS ESTUDIADOS<br />Caso A, Mapa CBV<br />Axel más suavizado, Klotz-Köning más estructuras.<br />Mapas con mejor visión anatómica<br />Mejor segmentación<br />
  23. 23. CASOS ESTUDIADOS<br />Caso B<br />Mapas CBF, CBV y TTP<br />Mapa CBF <br />Más contraste anatómico, menos suavizado<br />
  24. 24. CASOS ESTUDIADOS<br />Caso B, Mapa CBV<br />Axel más parecido a Siemens<br />Mejor segmentación<br />
  25. 25. CASOS ESTUDIADOS<br />Caso B, Mapa TTP<br />
  26. 26. CONCLUSIONES <br />Mapa CBF mejor SVD<br />Mapa CBV depende del propósito.<br />Comparación visual con Siemens<br />Mejor segmentación, mejora el contraste de la zona de interés<br />Mejor contraste anatómico, se aprecia la anatomía de la zona afectada<br />Mayor rango, visión de anatomía o más suavizado<br />Pero más ruidosos<br />Resultado mapas más versátiles<br />
  27. 27. EVOLUCIÓN FUTURA<br />Cuantificar mapas para encontrar umbrales que delimiten automáticamente el núcleo y la zona de penumbra<br />Aplicar los umbrales sobre los mapas CBF y CBV<br />Materia blanca y gris diferentes umbrales de perfusión<br />Segmentar materia blanca de gris con mapa MIP<br />Aplicar umbrales CBF y CBV en la materia gris para delimitar las zonas del ataque de isquemia<br />
  28. 28. DEMOSTRACIÓN<br />
  29. 29. GRACIAS POR SU ATENCIÓN<br />¿PREGUNTAS?<br />

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