Software Development for the Integrated Visualization of Brain Tumor and its Surrounding Fiber Tracts

뇌종양 및 그 주변 신경다발의 통합적 가시화를 위한 소프트웨어의 개발

Purpose : The purpose of this study was to implement a software to visualize tumor and its surrounding fiber tracts simultaneously using diffusion tensor imaging and examine the feasibility of our software for investigating the influence of tumor on its surrounding fiber connectivity. Material and Methods : MR examination including T1-weigted and diffusion tensor images of a patient with brain tumor was performed on a 3.0 T MRI unit. We used the skull-striped brain and segmented tumor images for volume/surface rendering and anatomical information from contrast-enhanced T1-weighted images. Diffusion tensor images for the white matter fiber-tractography were acquired using a SE-EPI with a diffusion scheme of 25 directions. Fiber-tractography was performed using the streamline and tensorline methods. To correct a spatial mismatch between T1-weighted and diffusion tensor images, they were coregistered using a SPM. Our software was implemented under window-based PC system. Results : We successfully implemented the integrated visualization of the fiber tracts with tube-like surfaces, cortical surface and the tumor with volume/surface renderings in a patient with brain tumor. Conclusion : Our result showed the feasibility of the integrated visualization of brain tumor and its surrounding fiber tracts. In addition, our implementation for integrated visualization can be utilized to navigate the brain for the quantitative analysis of fractional anisotropy to assess changes in the white matter tract integrity of edematic and peri-edematic regions in a number of tumor patients.

목적 : 뇌종양 및 확산텐서 영상으로 얻어진 그 주변 신경 다발을 동시에 가시화하는 소프트웨어를 구현하고 그것을 통해 뇌종양이 그 주변 신경다발에 미치는 영향에 대한 조사에의 적용 가능성을 시험해 보고자하였다. 대상 및 방법 : IDL을 기반으로 뇌종양과 그 주변 신경다발의 통합적 가시화를 구현하였다. 뇌종양을 가진 한 환자에 대한 T1 강조영상 및 확산텐서 영상을 포함하는 자기공명영상이 3.0T자기공명장치에서 획득되었다. 우리는 해부학적 정보를 위해 두개골을 제거한 뇌 영상과 구획화된 뇌종양을 위한 대조강화 T1 강조 영상을 이용하여 서피스 및 볼륨렌더링을 사용하였다. 대뇌 백질 신경 다발추적을 위해 사용되는 확산텐서영상을 위해서는 25개 방향의 확산경사 자계를 이용하는 SE-EPI방법을 사용하였다. 신경 다발추적 방법으로는 streamline과 tensorline 방법을 사용하였다. T1 강조 영상 및 확산텐서 영상의 공간적 불일치를 보정하기 위해 SPM을 이용한 정합을 수행하였다. 우리의 소프트웨어는 PC 윈도우 환경에서 작동할 수 있도록 구현되었다. 결과 : 한 명의 뇌종양 환자에 대하여 튜브 모양의 신경다발, 대뇌 백질 서피스 렌더링 , 뇌종양의 볼륨/서피스렌더링의 통합적 가시화를 성공적으로 구현하였다. 결론 : 우리의 결과는 뇌종양 및 그 주변 신경다발의 통합적 가시화의 실현 가능성을 보여주었다. 더불어 우리의 구현된 통합적 가시화는 뇌종양 부위 및 그 주변 부의의 대뇌 백질 확산 비등방성의 정량적인 분석에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.