DTI Diffusion Sensitizing Gradient diffusion sensitizing gradient Planning

拡散テンソル画像(DTI) Diffusion Sensitizing Gradient (どれだけ, どの方向に拡散しているか) 拡散強調画像 • 各拡散強調画像は, diffusion sensitizing gradientの方向においての水の拡散を表示 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -2 - Courtesy S. Pujol and R. Gollub

Diffusion Tensor Imaging (DTI) • 処理ステップ Tractographyにおける シード点を設置 拡散テンソル画像の 読み込み, 検証 Tractographyを行う 前処理されたMRMLシーンを用い ているテンソルの作成, 検証 前処理されたMRMLシーンを用い ての位置あわせ Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -5 -

• Slicerを起動する Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical

拡散強調画像の読み込み Modulesより, Converters → Dicom DWI Loader モジュールを開く Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -7 -

拡散強調画像の読み込み Dicom DWI Loader タグにおける , Parameter setで , Create a new Command. Line Moduleを選択 1 2 IOタグのDicom Directoryにおいて, フォルダアイコン をクリック Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -8 -

拡散強調画像の読み込み patient datasetディレクトリ内 にある, DTIディレクトリを選択 し, OKをクリック Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -9 -

拡散強調画像の読み込み IOタグのdwi. Image 欄をCreate New Diffusion Weighted Volume に設定 1 Applyをクリック この処理が完了す るまでに, 数分かか る. Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -10 - 2

拡散強調画像の読み込み Volumesモジュー ルを開く Displayタブを閉じ , Infoタブを開く 1 2 3 Infoタブ内の Center Volumeを クリック” Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -11 -

拡散強調画像の読み込み 以下の 4つのvisibility のチェック欄を外す (右クリックからToggle Visibilityを選択) • tumour. Model • Left optic tract • Right optic tract • Left anterior superior temporal gyrus Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -13 -

拡散強調画像の検証 Modulesより, Volumesを選択 1 2 Displayタグを開く Active Volume欄 に拡散テンソル画 像(Dicom DWI loader Volume)を 設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -14 -

拡散強調画像の検証 Background欄に 拡散テンソル画像 を設定 Backgroundアイコ ンをクリックし, 拡 散テンソル画像の みを表示 fit to window アイコンをクリック Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical DWI 1 2 3 -15 -

拡散強調画像の検証 拡散強調画像を 読み込んだ際に , Volumesモジュー ル内には , Diffusion Editorタ グが作成される. Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -17 -

テンソルの作成 ModulesよりDiffusion Imaging→Diffusion Tensor Estimation モジュールを開く Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -18 -

テンソルの作成 IOタグより, Output DTI Volume, Output Baseline Volume, Otsu Threshold Maskの 3つ ともをCreate New Diffusion Tensor Volumeに設定 • Applyをクリック →この処理が完了 するにはしばらく時 間がかかる. よって 前処理されたテン ソルのMRMLシーン をアップロードする ほうが良い Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -19 -

テンソルの作成 Modulesより, Volumesを開く Active Volumeを Diffusion Tensor Estimation Volume に設定 1 2 Fractional Anisotropyはデフ ォルトでDisplayタ グのScalar Mode で設定されている. Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -20 -

テンソルの表示 Window/Levelを Manualに設定し, テンソルを容易に 見られるように画 像の画素値を反 転させられるよう にWindow/Level を設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -21 -

テンソルの表示 Displayタグ内の Glyphs On Slices Display欄にある Visibility Red, Visibility Yellow, Visibility Greenの チェック欄にチェッ クを入れる. 1 2 Scale Factorと Spacingのスライ ダーを適応させる. Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -22 -

テンソルの表示 • Line direction : テンソルの主な固有ベク トル • Line magunitude : 拡散の大きさ • Line Colour : 異方性比率 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -23 -

テンソルの表示 Displayタグ内の Glyph Display Properties欄の Glyph Typeを Ellipsoidsに設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -24 -

テンソルの表示 Glyph TypeをLinesに 戻す Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -25 -

Tractographyのシード点の設置 Modulesより , Fiducialモジュー ルを開く 1 2 Modify A Selected Fiducial List & Its Fiducialsタグの Fiducial List欄においてCreate a new Fiducial Listを選択 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -26 -

Tractographyのシード点の設置 同じタグ内におけ る, Other List Display Properties を開く. 1 2 Glyph Typeを Sphere 3 Dに設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -27 -

Tractographyのシード点の設置 マウスモードをplace itemsに設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -28 -

Tractographyのシード点の設置 脳梁における基 準点を設定するた めに脳梁の部分 にある点をクリッ ク 2 1 マウスモードを transform viewに 設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -29 -

Tractography(繊維追跡) Modulesより , Tractography→Fi ducial Seedingモジ ュールを開く Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -30 -

Tractography(繊維追跡) ファイルの設定は以 下のように行う. • Select DTI Volume : Diffusion Tensor Estimation Volume • Select Fiducial. List or Model : Fiducial. List • Output Fiber Bundle Node : Create New Fiber Bundle Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -31 -

Tractography(繊維追跡) Modulesより , Volumesモジュー ルを開く Displayタグの Glyphs On Slices Display欄における Visibility Red, Visibility Yellow, Visibility Greenの チェック欄のチェッ クを外す 1 2 3 3 D Viewerにスライスを表示させるためのVisibilityアイコンをOffに する. Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -32 -

Tractography(繊維追跡) Modulesより , Fiducialsモジュー ルを開く Fiducialのvisibility をOff にする Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical 1 2 -34 -

MRMLシーンの検証 Modulesより, Dataモ ジュールを開く 1 新しく 3つのノードが追加 されていることを確認 • anatomical. MRI：患者の anatomical MRIデータの コピー • Baseline Node：患者の DTI Baselineノードのコ ピー • anatomical. MRI_DTI_regi stration. Transform： DTIデータをanatomical MRIに調整するための変 換行列 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical 2 -35 -

anatomical. MRIとDTI間の位置あわせの検証 Foreground欄に Baseline DTIデータ を, background欄 にanatomical. MRI を設定 atlas. MRIと患者の anatomical. MRI データの重なりが よく見えるようにオ パシティを設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical 1 2 -36 -

アノテーションの計画 Modulesより, Fiducialsモジュー ルを開く 1 2 Modify A Selecter Fiducial List & Its Fiducialsタグより , Fiducial List欄を Create a new Fiducial Listに設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -42 -

アノテーションの計画 Other List Display Properties欄の Glyph typeを Sphere 3 Dに設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -43 -

アノテーションの計画 サジタル平面におい て, 腫瘍モデルをおお よそ 2等分するスライ スに設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -44 -

アノテーションの計画 3 D Viewerにおいて, 右 から見た状態に設定 (Manipulate 3 D View タグにおけるViewer の設定においてRの 文字をクリック) Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -45 -

アノテーションの計画 マウスモードを place itemsに 設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -46 -

アノテーションの計画 作成されたFiducial の点における名前 をentry. Pointに変更 (Name欄における データの名前をダ ブルクリックすると 変更可能) Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -48 -

アノテーションの計画 計画された腫瘍の アクセス点を表すサ ジタル平面上で基 準点を設置 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -49 -

アノテーションの計画 処置開始点のときと 同様に, 名前を tumour. Accessに変 更 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -50 -

2点間の距離 Fiducialsモジュー ルの下部をスク ロール見ると, 先 ほど設置した 2点 間の距離が測定 されている. マウスモードを transform view に変更 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical 2 1 -51 -

最終的なシーンの検証 画像ボリュームがよく 見えるように各断面 のスライスを設定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -52 -

最終的なシーンの検証 Choose viewアイコ ンより, レイアウトを 3 D only layoutに設 定 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -53 -

最終的なシーンの検証 脳神経外科における 術前計画の結果 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -54 -

シーンの保存 Fileメニューより, Saveを選択 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -55 -

シーンの保存 全てのデータを出力 するためのディレク トリを指定するため にChange Destination for All Selectedをクリック Node TypeがScene であるデータの Filenameを記入 (対象となるデータ のFilename欄にお いてダブルクリック すると編集可) 1 2 3 Save Selectedをク リック Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -56 -

詳細 • 画像位置あわせ – →相互情報量による類似性測定について, 以下の文献を参考： Wells, S. et al. , Multi-modal volume registration by maximization of mutual information. Medical Image Analysis, 1(1): 35 -51 (1996). Collignon, A. et al. , Automated multimodality image registration based on information theory. Proceedings of the International Conference on Information Processing in Medical Imaging, 263274 (1995). Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -59 -

詳細 • モデル作成 – →Slicer 3では, マーチングキューブ法をモデル生成のために使用してい る. (以下の文献を参考) Lorensen, W. E. and Cline, H. E. Marching cubes: a high resolution 3 D surface construction algorithm. ACM SIGGRAPH Computer Graphics 21(4): 163 -169, 1987. Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -60 -

詳細 • 拡散テンソル画像 – DTIにおいての文献 Le Bihan, D. et al. , Diffusion Tensor Imaging: concepts and applications. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 13: 534 -546 (2001) – Tractographyにおける文献 Mori, S. and van Zijl, P. C. M. , Fiber tracking: principles and strategies - a technical review. NMR in Biomedicine, 15: 468 -480 (2002) Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical -61 -

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 Planning for Image Guided Therapy using Slicer 3 - D. Pace National Alliance for Medical