Tracking the visual system : from the optic chiasm to primary visual cortex

Abstract

Epilepsy surgery is a well-establishedmethod of treatment for pharmacoresistant focal epilepsies, but it carries an inherent risk of damaging eloquent brain structures. This holds true in particular for visual system pathways, where the damage to, for example, the optic radiation may result in postoperative visual field defects. Such risk can be minimized by the identification and localization of visual pathways using diffusion magnetic resonance imaging (dMRI). The aim of this article is to provide an overview of the step-by-step process of reconstructing the visual pathways applying dMRI analysis. This includes data acquisition, preprocessing, identification of key structures of the visual system necessary for reconstruction, as well as diffusion modeling and the ultimate reconstruction of neural pathways. As a result, the reader will become familiar both with the ideas and challenges of imaging the visual system using dMRI and their relevance for planning the intervention.

Epilepsiechirurgische Interventionen sind etablierte Ansätze zur Behandlung pharmakoresistenter fokaler Epilepsien, bergen jedoch das Risiko der Schädigung eloquenter Hirnstrukturen. In Bezug auf die Sehbahn kann dies, beispielsweise bei Läsionen im Bereich der Sehstrahlung, zu postoperativen Gesichtsfelddefekten führen. Die Identifikation und Lokalisierung der Sehbahnstrukturen mittels Diffusionsbildgebung (diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie, dMRT) ermöglicht es, diese Risiken einzuschätzen und zu reduzieren. Der vorliegende Artikel vermittelt eine Schrittfür- Schritt-Darstellung der Prozesse, die der dMRT-basierten Sehbahnrekonstruktionen zugrunde liegen. Dies umfasst die Datenakquise, Vorverarbeitung, Identifikation essenzieller Schlüsselstrukturen sowie die Diffusionsmodellierung und abschließend die Rekonstruktion der Sehbahn. So wird dem Leser ein Verständnis sowohl der Möglichkeiten und Herausforderungen der Bildgebung des Sehsystems mittels dMRT als auch ihrer Relevanz für die Interventionsplanung vermittelt.