Transcript テンソルの推定 - National Alliance for Medical Image Computing

拡散テンソル画像
チュートリアル
Sonia Pujol, Ph.D.
Surgical Planning Laboratory
Harvard University
Sonia Pujol, PhD
National Alliance for Medical Image Computing
Neuroimage Analysis Center
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DTIチュートリアル
このチュートリアルは
Diffusion MR画像から
Slicer3のソフトウェアを用
いて,重要な情報を抽出
する処理の紹介である.
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アウトライン
このチュートリアルで扱う処理：
•Diffusion MR画像の読み込み
•拡散テンソルの推定
•白質の部分のtractography
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アウトライン
この処理において用いる,Slicer3.4で
提供される9つのモジュール
1. Data
2. Volumes
3. Diffusion Tensor Estimation
4. Diffusion Tensor Scalar Measurements
5. Editor
6. LabelMap Seeding
7. Fiber Bundles
8. Fiducials
9. Fiducial Seeding
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データ詳細
このチュートリアルにおいて用いられるデータセット：
-12個の勾配方向と2つの基準画像で得られた脳の拡散強調画像
→http://www.slicer.org/slicerWiki/index.php/Slicer3.4:Training#Software_tutorials
Diffusion
Sensitizing
Gradients
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拡散強調画像
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DTI処理の流れ
DWIの取得
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テンソルの計算
スカラーマップ
3D表示
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起動
・Linux/Mac ユーザー
Slicer3.4のディレクトリ
にあるSlicer3の実行ファイル
を起動
・Windows ユーザー
『スタート→
すべてのプログラム→
Slicer3 3.4 2009-05-21→Slicer3』
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Slicer Welcome
SlicerWelcomeモジュールは
デフォルトモジュール
→特徴
・Slicer3のGUIの概観
・データの読み込み,保存
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Part 1:
bgˆi D gˆ i
Si  S0e
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T
Diffusionデータの
読み込みと
テンソルの推定
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DWIデータの読み込み
Fileメニューより,Add Volume
モジュールを選択
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DWIデータの読み込み
•DiffusionDatasetディレクトリを検索し, dwiDataset.nhdrを選
択.
•Applyをクリック.
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DWIデータの読み込み
2D viewerにおいて,diffusion
datasetの基準画像のスライスを
表示
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テンソルの推定
Modulesより,『All Modules →
Diffusion Tensor Estimation』を選択.
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テンソルの推定
IOタグにおいて,以下を設定
•Input DWI Volume：dwiDataset
•OutputDTIVolume：Create New Diffusion Tensor Volume
•Output Baseline Volume ：Create New Volume
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•Otsu Threshold Mask ：Create New Volume
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テンソルの推定
•Estimation Parametersタグを開
き,Estimation Parameters欄においてLS
( Least Squares)を選択.
•Applyをクリック.
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テンソルの推定
Background欄をクリックし,ボリュームデータ
のリストを表示.
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テンソルの推定
•Diffusion Tensor Estimation Volumeは推定
されたテンソルのボリュームデータ.
•Diffusion Tensor Estimation Volume 1は基
準画像.
•Diffusion Tensor Estimation Volume 2 はテ
ンソルのマスク画像(青色).
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テンソルの推定
•LinkアイコンをOn状態
•Label
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にする(左クリック).
欄をNoneに設定.
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テンソルの推定
Modulesツールバーより,Volumes
選択
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を
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テンソルの推定
Active Volume欄をDiffusion Tensor Estimation 1
に設定し,Displayを開く
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テンソルの推定
スライダーを用いて,基準画像のWindow/Levelをコン
トラストが適切になるよう設定
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テンソルの推定
勾配なしで得られる基準画像のボリュームデータを閲覧.
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Part2:
スカラー測定
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スカラー測定
Modulesより,Diffusion→Diffusion Tensor
Scalar Measurementを選択.
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スカラー測定
IOタグにおいて以下を設定：
•Input DTI Volume：Diffusion Tensor Estimation Volume
•Output Scalar Volume：Create New Volume
•OperationタグのEstimation Parameterに
おいて,Fractional Anisotropyを選択.
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•Applyをクリック.
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異方性比率(Fractional Anisotropy)ボリューム
Slicer viewerのメニューアイコン より, Show
label volume outlines を選択
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異方性比率(Fractional Anisotropy)ボリューム
異方性比率
異方性比率のボリュームデータ上に重
ね合わせたテンソルのマスク画像の輪
郭線を青色の線として表示.
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異方性比率(Fractional Anisotropy)ボリューム
異方性比率の画像上でマウスポインタ
を置くと,0から1の間の異方性比率値が
Backgroundスライスにおける左下の部
分に表示される.
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Part 3:
Tractographyに
基づいた
関心のある領域
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ラベルマップの生成
Modulesより,Editorモジュー
ルを選択
•VolumesタグにおけるSource
Volume欄において,Diffusion
Tensor Scalar Measurements
Volumeを選択.
•Name for label map volume欄にお
いて, Workingと入力し, Create
Label Mapをクリック.
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ラベルマップの生成
Slicer Viewerメニューアイコンより, Don’t Show
label volume outlinesを選択
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ラベルマップの生成
•ToolsタグのLabelにおいて値を
2(ピンク)に設定し,Paintアイコン
をクリック.
•Active ToolのPaint欄に表示さ
れるRadiusを2に設定し,サジタル
断面において,脳梁内部の関心の
ある領域を手動で囲む.
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ラベルマップSeeding
Modulesより,『All Modules
→ Labelmap Seeding』モ
ジュールを選択
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ラベルマップSeeding
IOタグにおいて,以下を設定：
•Input DTI volume：Diffusion Tensor Estimation Volume
•Input Label Map：Working
•Output Fiber Bundle：Create New Fiber
Bundle
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ラベルマップSeeding
•Seed Placementタグより, Seed
Spacingを2 mmに設定.
•Tractography Seeding Parametersタ
グより,Stopping ModeをFractional
Anisotropyに設定.
(minimum tract length, maximum tract length,
stopping value, stopping track curvatureはデフォルト
の値で設定)
•Label Definitionタグより,Set Seeding
labelを2に設定.
•Applyをクリック.
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ラベルマップSeeding
•3DViewerにおいて,脳梁領
域の内部における神経束が
表示される.
•カラーマップは神経束におけ
る異方性比率の値を表す.
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ラベルマップSeeding
Modulesより,『All Modules →
FiberBundles』 モジュールを選択し,
Displayタグ内のTubeタグをクリック.
Visibilityのチェック欄に
チェックを入れる.
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ラベルマップSeeding
神経束を異方性比率の値で色づ
けされた管(チューブ)として表示.
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Part 4:
神経束の抽出・表
示
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Fiducial Seeding
Modulesより,Fiducialsモジュール
を開く.
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Fiducial Seeding
Fiducial ListをCreate New FiducialListに設定
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Fiducial Seeding
FiducialList欄をクリックし,
Renameを選択
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Fiducial Seeding
Seedと名前を入力し, Apply
をクリック
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Fiducial Seeding
Seedのリストに基点を加えるた
めに アイコンをクリック
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Fiducial Seeding
3D Viewer内に基点SeedP1が現れる
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Fiducial Seeding
上記の脳梁に位置づけられた帯
状束領域において基点を設置
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Fiducial Seeding
Seed-P1を選択
(tractograpyを行うためにこの基点を使用)
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Fiducial Seeding
Modulesより,『All Modules →
FiducialSeeding』モジュールを開く
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Fiducial Seeding
Tractography Seeding from Fiducialタグより,以下を設定：
•Select DTI Volume ：Diffusion Tensor Estimation Volume
•Select FiducialList or Model：Seed
•Output FiberBundleNode:Create New FiberBundle
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Fiducial Seeding
Stopping ModeをFractional
Anisotropyに設定し, tractography パ
ラメータの値を脳梁に使用した値に設
定：
Stopping Value: 0.1
Stopping Track Curvature: 0.8
Integration Step Length: 0.8 mm
Minimum Path Length: 10 mm
Fiducial Seeding Step Size: 1.5 mm
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Fiducial Seeding
•基点Seed-P1からつながった神経束
を表示.
•この神経束は,上記の脳梁における帯
状束の領域に関連している.
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Fiducial Seeding
基点Seed-P1をコロナル断面におい
て,左側の帯状束から右側の一致する
帯状束へ移動.
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Fiducial Seeding
移動後の新たな基点Seed-P1から追
跡された右側の帯状束を表示
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Part 5:
DTIシーン
の保存
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DTIシーン
Modulesより,Dataモジュール
を選択
このチュートリアルにおい
て,生成したボリュームデー
タやモデルデータのリストを
表示
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DTIシーンの保存
Fileメニューより,Saveを選択
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DTIシーンの保存
データを保存するためのディレクトリを
Change Destination for All Selected
から指定し,Save Selectedをクリック
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DTIシーンの保存
Fileメニューより,Close Scene を
選択し,現在のシーンを閉じる.
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DTIシーンの読み込み
Fileメニューより,Load Sceneを選択し, 保存し
たシーンデータSlicerScene1.mrmlのある
ディレクトリを開く
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DTIシーンの読み込み
SlicerScene1.mrmlを選択し,Openをクリック
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DTIシーンの読み込み
Modulesより,Dataモジュールを選択
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DTIシーンの読み込み
このチュートリアルで行ってきた
DTIシーンの要素を読み込む
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結論
このチュートリアルは
Diffusion MR画像からSlicer3
のソフトウェアを用いて,重要
な情報を抽出する処理を紹介
するものである.
[email protected]
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謝辞
National Alliance for Medical Image Computing
NIH U54EB005149
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NIH P41RR013218
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翻訳
スライド翻訳：木西 基 **
監守：波多 伸彦 *
* Surgical Plannninng Laboratory, Harvard Medical School
** 知的画像処理研究室, 立命館大学
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