Desıgn a hyperresolutıon fıber trackıng system for optımal navıgatıon by the neurosurgeons ın deep braın stımulatıon

Abstract

Talamus, beynin subkortikal ve kortikal bölgeleri arasında bağlantıyı sağlamak için en önemli beyin yapılarından biridir. Subtalamik nucleus talamusa ventral olarak yerleştirilmiştir. Derin beyin uyarma tekniği ileri düzeydeki Parkinson hastalarında tremör ve oryantasyon bozukluklarını etkili bir şekilde azaltmak için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu teknikte subtalamik nükleus uyarılır, STN bölgesinin 6 mm lik ortaya çıkarmak için küçük bir alan olmasından dolayı, bazı cognitif ve piskolojik bozukluklara neden olabilir. Bu motivasyon noktası sayesinde, tezde, beyindeki biyolojik bölgelerin altyapılarının ortaya çıkabilmesi için post-processing yöntem kullanarak, uzaysal resolasyon kazanan bir yöntem ileri sürüyorum.Diffusion Tensor Imaging, biyolojik yapılardaki su moleküllerinin rastgele hareketlerini gösterir. Konvansiyonel MRI? da, her bir voksel difüzyondan elde edilen ana bir yöne ve değere sahiptir (ana özvekör ve özdeğer). DTI her bir vokselde bir difüzyon tensörü olçer, böylelikle difüzyon tensor matrisinden ana vector ve değer hesaplanabilir. Bu tezde, bütün vokselllerin ana yönleri dikkate alınarak, vokseller Ellipsoid olarak görüntüleyebilmek için ve bütün beyin boyunca rastgele oluşturulmuş seedpointlardan ve belirlenen bölgelerden ekstra bilgiler sayesinde fiber tracklarin olşturulması için bir metod ileri sürülüyor. Fiber track reconstruction metod, biyolojik bölgenin global bilgisini gösterir. Son olarak, ileriki trak density mapping için bir track density method öneriliyor.Anahtar kelimeler: . Deep Brain Stimulation, Fiber Reconstruction, Track Density, Hyperresolution, Parkinson Disease, Diffusion Tensor Imaging

The thalamus is one of the most critical brain structure to provide strong connection between subcortical and cortical areas of the brain. The subthalamic nucleus is located ventral to the thalamus. Deep brain stimulation is a technique which commonly practices for advenced patients who suffer from Parkinson?s disease to effectively allay the patients? typical motor symptoms such as tremor, disorientaion on long term. In this technique, the subthalamic nucleus is stimulated, but can cause to cognitive and psychiatric disadvantegeous, therefore, the STN?s scale is 6 mm, which is too small to reveal. By this motivation point, in the thesis, I propose an approach that is to gain spatial resolution using post-processing method to disclose the substructures of biological regions in the brain. Diffusion Tensor Imaging shows random motion of water molecules in biological interest. On conventional MRI, each voxel has an principle direction and value (main eigenvector and eigenvalue) which obtains from diffusion (water molecules motion). DTI measures a symmetric diffusion tensor matrix in each voxel, herewith the principle direction and value can be calculated from diffusion tensor matrix. In the thesis proposes a method to visualize all voxels as an Ellipsoid considering the main direction of the voxel and to reconstruct fiber tracks by incorporating extra information from seedpoints that are generated by randomly seeding throughout the brain and region of interest. The fiber reconstruction method shows global information of biological interest. Last, the thesis propeses a method to calculate track density for further track density mapping.