Kvantitativ automatiserad lesionsdetektion av traumatisk hjärnskada (QALD)

På grund av sin icke-fokala natur är TBI-relaterade hjärnskador svåra att upptäcka och kvantifiera med traditionell MRT. I det aktuella forskningsprogrammet föreslår utredarna att utveckla kvantitativa förfaranden för automatisk lesionsdetektion (QALD) för att (1) klargöra arten och fördelningen av vävnadsskada efter mild, måttlig och svår TBI (2) förbättra förmågan att upptäcka, kvantifiera och lokalisera TBI hjärnskada hos enskilda patienter och (3) korrelera kvantitativa mått på hjärnskador hos individuella TBI-patienter med neuropsykologiska underskott i uppmärksamhet, minne och exekutiv funktion.

QALD upptäcker onormala vävnadsparametrar i den sjuka hjärnan genom statistiska jämförelser med en normativ databas. Preliminära resultat visar att QALD kan upptäcka mycket signifikanta abnormiteter i hjärnan hos TBI-patienter med normala kliniska MRI-skanningar. QALD kommer att förbättras och testas ytterligare med en större databas och inklusive hjärnbilder som tagits med fyra olika bildsekvenser (T1, T2, DTI och fluid-attenuated inversion recovery eller FLAIR) från 100 kontrollpersoner. Dataanalys kommer att inkludera avancerade kortikala ytkartläggningstekniker för att kvantifiera parametrar och tjocklek av grå substans vävnad i 34 distinkta kortikala regioner i varje hemisfär. Dessutom kommer kortikala fiberprojektioner att kvantifieras med DTI- och FLAIR-analys av vit substans som ligger under den kortikala ytan. Subkortikala fiberkanaler som är kritiska för komplexa kognitiva operationer kommer att analyseras med voxel-baserad morfometri och med förbättrade regioner av intresse algoritmer för att definiera fiberkanalgränser. Vävnadsegenskaper i kritiska subkortikala strukturer (t.ex. hippocampus) kommer att kvantifieras efter automatisk fördelning av dessa hjärnregioner. Utredarna kommer också att testa kontrollpersonerna på ett batteri av neuropsykologiska tester (NPT) och korrelera variationer i storlek, myelinisering och vävnadsegenskaper hos normala kortikala och subkortikala strukturer med kognitiv prestation. Sedan kommer utredarna att samla in identiska avbildningsdata hos 99 TBI-patienter uppdelade i tre grupper (lindrig, måttlig och svår TBI) för att karakterisera det genomsnittliga mönstret av skada orsakad av TBI av olika svårighetsgrad. Därefter kommer utredarna att kvantifiera lesioner hos individuella TBI-patienter och beskriva variationen av lesionsmönster i de olika svårighetsgrupperna. Parallellt kommer utredarna att utveckla ytterligare multimodala analystekniker för att kombinera statistisk information från olika bildsekvenser för att förbättra lesionsdetektionskänsligheten för samlokaliserade avvikelser som är uppenbara med olika bildbehandlingsprotokoll. Dessutom kommer utredarna att testa patienter med NPT och analysera sambandet mellan hjärnskador, kognitiv prestation och självbedömning av utfall för att förbättra det prognostiska värdet av neuroradiologiska studier av TBI.