Traumaattisen aivovaurion kvantitatiivinen automaattinen leesion havaitseminen (QALD)

Ei-fokaalisen luonteensa vuoksi TBI:hen liittyviä aivovaurioita on vaikea havaita ja kvantifioida perinteisellä MRI:llä. Nykyisessä tutkimusohjelmassa tutkijat ehdottavat kvantitatiivisten automatisoitujen leesioiden havaitsemismenetelmien (QALD) kehittämistä (1) selventääkseen lievän, keskivaikean ja vaikean TBI:n jälkeisten kudosvaurioiden luonnetta ja jakautumista (2) parantaakseen kykyä havaita, kvantifioida ja paikantaa. TBI-aivovaurio yksittäisillä potilailla ja (3) korreloivat aivovaurion kvantitatiivisia mittauksia yksittäisillä TBI-potilailla, joilla on neuropsykologisia puutteita huomioinnissa, muistissa ja toimeenpanotoiminnassa.

QALD havaitsee epänormaalit kudosparametrit sairaissa aivoissa tilastollisten vertailujen avulla normatiivisen tietokannan kanssa. Alustavat tulokset osoittavat, että QALD pystyy havaitsemaan erittäin merkittäviä poikkeavuuksia TBI-potilaiden aivoissa normaaleissa kliinisissä MRI-kuvauksissa. QALD-laatua parannetaan ja testataan laajemmalla tietokannalla, joka sisältää neljällä eri kuvaussekvenssillä (T1, T2, DTI ja nestevaimennettu inversion palautus eli FLAIR) saatuja aivokuvia 100 kontrollihenkilöstä. Tietojen analysoinnissa käytetään kehittyneitä aivokuoren pinnan kartoitustekniikoita harmaan aineen kudosparametrien ja paksuuden kvantifioimiseksi 34 erillisellä aivokuoren alueella kullakin pallonpuoliskolla. Lisäksi aivokuoren kuituprojektiot kvantifioidaan aivokuoren pinnan alla olevan valkoisen aineen DTI- ja FLAIR-analyysillä. Monimutkaisten kognitiivisten toimintojen kannalta kriittisiä subkortikaalisia kuitualueita analysoidaan vokselipohjaisella morfometrialla ja parannetuilla kiinnostuksen kohteena olevan alueen algoritmeilla kuitukantojen rajojen määrittämiseksi. Kudosominaisuudet kriittisissä subkortikaalisissa rakenteissa (esim. hippokampuksessa) kvantifioidaan näiden aivoalueiden automaattisen jakamisen jälkeen. Tutkijat testaavat myös kontrollikohteita joukolla neuropsykologisia testejä (NPT) ja korreloivat normaalien aivokuoren ja aivokuoren rakenteiden koon, myelinoinnin ja kudosominaisuuksien vaihtelut kognitiivisen suorituskyvyn kanssa. Tämän jälkeen tutkijat keräävät identtiset kuvantamistiedot 99 TBI-potilaalta, jotka on jaettu kolmeen ryhmään (lievä, kohtalainen ja vaikea TBI), jotta voidaan karakterisoida eri vakavuusasteisten TBI:iden aiheuttamien vaurioiden keskimääräinen malli. Seuraavaksi tutkijat määrittävät yksittäisten TBI-potilaiden leesiot ja kuvaavat vauriokuvioiden vaihtelua eri vakavuusryhmissä. Samanaikaisesti tutkijat kehittävät lisää multimodaalisia analyysitekniikoita yhdistääkseen tilastotietoja eri kuvaussekvensseistä parantaakseen leesion havaitsemisherkkyyttä samanaikaisille poikkeavuuksille, jotka ilmenevät eri kuvausprotokollien avulla. Lisäksi tutkijat testaavat NPT-potilaita ja analysoivat aivovaurion, kognitiivisen suorituskyvyn ja tulosten itsearviointien välistä suhdetta parantaakseen TBI:n neuroradiologisten tutkimusten ennustearvoa.