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Neuroscience

औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब संरचनाओं के मैनुअल विभाजन के लिए एक व्यापक प्रोटोकॉल

Published: July 2, 2014 doi: 10.3791/50991
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 2,3, 1, 1,2,3
1Psychology Department, University of Illinois Urbana-Champaign, 2Neuroscience Program, University of Illinois Urbana-Champaign, 3Beckman Institute for Advanced Science and Technology, University of Illinois Urbana-Champaign
* These authors contributed equally

ERRATUM NOTICE

Abstract

प्रमस्तिष्कखंड, हिप्पोकैम्पस, और जुड़े पैराहिप्पोकैम्पल क्षेत्रों (entorhinal perirhinal,, और उचित पैराहिप्पोकैम्पल): वर्तमान पेपर औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब (MTL) शामिल मस्तिष्क क्षेत्रों के सेट का मार्गदर्शन पता लगाने के लिए एक व्यापक प्रोटोकॉल का वर्णन करता है. उपलब्ध सबसे अन्य अनुरेखण प्रोटोकॉल के विपरीत, आम तौर पर कुछ MTL क्षेत्रों (जैसे, प्रमस्तिष्कखंड और / या हिप्पोकैम्पस) पर ध्यान केंद्रित कर, वर्तमान ट्रेसिंग दिशा निर्देशों के द्वारा अपनाया एकीकृत परिप्रेक्ष्य सभी MTL उपक्षेत्र के स्पष्ट स्थानीयकरण के लिए अनुमति देता है. वर्तमान ट्रेसिंग प्रोटोकॉल अलग से विभिन्न MTL संरचनाओं, ऊतकीय रिपोर्ट, और मस्तिष्क atlases को लक्षित, और इनका दृश्य सामग्री के पूरक के साथ सहित विभिन्न स्रोतों से जानकारी को एकीकृत करके, वर्तमान प्रोटोकॉल को समझने के लिए एक सही, सहज, सुविधाजनक और मार्गदर्शन प्रदान करता है MTL शरीर रचना. ऐसे अनुरेखण दिशा निर्देशों के लिए की जरूरतयह भी स्वत: और मैनुअल विभाजन प्रोटोकॉल के बीच संभव मतभेद illustrating द्वारा पर बल दिया है. इस ज्ञान संरचनात्मक एमआरआई जांच के लिए न केवल शामिल अनुसंधान की ओर लागू किया, लेकिन यह भी एक जैसे स्वस्थ और नैदानिक ​​समूहों में संरचनात्मक रूप में परिभाषित किया ROIs से संरचनात्मक कार्यात्मक colocalization और fMRI संकेत निकासी, किया जा सकता है.

Introduction

औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब (MTL), संवेदी जानकारी 1 के एकीकरण के उच्चतम स्तर के एक ख्यात क्षेत्र, लक्षित विश्लेषण के एक लगातार विषय रहा है. उदाहरण के लिए, हिप्पोकैम्पस और जुड़े पैराहिप्पोकैम्पल क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर स्मृति शोध 2-5 में अध्ययन किया गया है. इसके अलावा, प्रमस्तिष्कखंड की भूमिका अक्सर भावना प्रसंस्करण और भावना अनुभूति बातचीत 6-11 जांच के अनुसंधान में बल दिया गया है. हाल ही में, विभिन्न MTL क्षेत्रों में भी 12 लक्षण व्यक्तित्व में व्यक्तिगत परिवर्तन करने के लिए इन और अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों की संरचना और समारोह जो लिंक व्यक्तित्व तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में उभरते ध्यान प्राप्त हुआ है. MTL संरचनाओं की शरीर रचना और समारोह का आकलन विशिष्ट संरचनात्मक और कार्यात्मक विसंगतियों अलग MTL संरचनाओं में हो सकता है जहां अपक्षयी रोगों के निदान को सुविधाजनक बनाने में महत्वपूर्ण हो सकता है. उदाहरण के लिए, अल्जाइमर रोग में (ई.), महत्वपूर्ण एकentorhinal प्रांतस्था और हिप्पोकैम्पस की ट्रॉफी 13,14 मनाया जा सकता है, और हिप्पोकैम्पस के शोष ई. से 15 हल्के संज्ञानात्मक हानि से संक्रमण की भविष्यवाणी कर सकते हैं. स्वचालित विभाजन एल्गोरिदम हाल ही में cortical और subcortical संरचनाओं segmenting के लिए लोकप्रिय हो गए हैं, लेकिन किसी भी उपकरण के साथ के रूप में, इन प्रोग्रामों को अनिवार्य रूप से कुछ मामलों में त्रुटियों का सामना. ऐसे मामलों में एक शोधकर्ता ज्ञान और MTL संरचनाओं की शारीरिक सीमाओं को पहचान करने के लिए दिशा निर्देशों दोनों के साथ सुसज्जित किया जाना चाहिए. वर्तमान साहित्य में प्रवृत्ति हिप्पोकैम्पस 16-19 पर ध्यान केंद्रित करने के लिए प्रवृत्त कई प्रोटोकॉल के साथ, व्यक्ति MTL उपक्षेत्र 16-21 लक्षित करने के लिए किया गया है.

MTL पता लगाने के लिए उपलब्ध प्रकाशित दिशा निर्देशों के अधिकांश के विपरीत, वर्तमान प्रोटोकॉल सभी MTL उपक्षेत्र के स्पष्ट स्थानीयकरण के लिए अनुमति देते हैं कि दिशा निर्देशों का एक व्यापक सेट प्रदान करता है. निम्नलिखित MTL संरचनाओं के लिए ट्रेसिंग दिशा निर्देशों में वर्णित हैं: प्रमस्तिष्कखंड (एमेरा), हिप्पोकैम्पस (एचसी), perirhinal प्रांतस्था (पीआरसी), entorhinal प्रांतस्था (ईआरसी), और पैराहिप्पोकैम्पल प्रांतस्था (पीएचसी). एमी और कोर्ट पहले पता लगाया जाता है, और फिर पैराहिप्पोकैम्पल गाइरस (PHG) संरचनाओं द्वारा पीछा कर रहे हैं. सामान्य शब्द कोर्ट समुचित कोर्ट शामिल हैं जो कोर्ट गठन, subiculum, और अंकुश 22-24 के पीछे खंड को संदर्भित करने का यहां इस्तेमाल किया है कि ध्यान दें. इसके अलावा, PHG दो खंडों, अग्र भाग और पीछे भाग में विभाजित किया जा सकता है कि ध्यान दें. PHG के अग्र भाग के भीतर, यह आगे क्रमशः जिसका cortical क्षेत्रों पीआरसी और ईआरसी के अनुरूप पार्श्व और औसत दर्जे का पूर्वकाल PHG, में विभाजित किया जा सकता है. पीएचसी, PHG के पीछे भाग के cortical क्षेत्र, उचित पैराहिप्पोकैम्पल प्रांतस्था से मेल खाती है. सादगी कारणों से हम पीछे PHG का उल्लेख करने के पीआरसी और ईआरसी पार्श्व और औसत दर्जे का पूर्वकाल PHG का उल्लेख करने के लिए शब्दों का उपयोग, और पीएचसी की जाएगी. segmeप्रत्येक संरचना के लिए ntation एक anterior-posterior/rostro-caudal में तो राज्याभिषेक विमान में टुकड़ा द्वारा टुकड़ा प्रदर्शन किया वास्तविक अनुरेखण द्वारा पीछा किया जाता है जो अन्य प्रासंगिक स्थलों के साथ साथ पूर्वकाल और कूल्हों सीमाओं की किसी न किसी स्थानीयकरण, के साथ शुरू होता है दिशा. सभी मामलों में, बाण के समान और अक्षीय वर्गों बारीकी से शारीरिक सीमाओं और स्थलों का स्थानीयकरण की सहायता के लिए निगरानी कर रहे हैं.

ऐसे अनुरेखण दिशा निर्देश की जरूरत भी स्वत: और मैनुअल विभाजन प्रोटोकॉल के उत्पादन के बीच संभव मतभेद प्रदर्शित आंकड़ों में सचित्र है. वर्तमान दृश्य प्रारूप में MTL संरचनाओं के सभी का वर्णन है कि एक प्रोटोकॉल का लाभ सीमा परिभाषाओं को प्रभावित कर सकते हैं कि शरीर रचना विज्ञान (जैसे, जमानत परिखा [सीएस] गहराई) में बदलाव आसपास के शरीर रचना विज्ञान (साथ संदर्भ में वर्णित किया जा सकता है जैसे पीआरसी और ईआरसी औसत दर्जे का है और पार्श्व सीमाओं सीएस 25 की गहराई के आधार पर स्थान में भिन्नता

वर्तमान प्रोटोकॉल पिछले एक जांच संरचनात्मक चुंबकीय अनुनाद (एमआर) इमेजिंग में हाल के घटनाक्रम के द्वारा की अनुमति उच्च संकल्प मस्तिष्क छवियों को अनुकूलित, भावना 26 की स्मृति बढ़ाने के प्रभाव को MTL उपक्षेत्र से अंतर योगदान की पहचान करने में MTL पता लगाने के लिए प्रयोग किया जाता दिशा निर्देशों का एक स्पष्ट प्रस्तुति है . ट्रेसिंग एक 3T एमआर स्कैनर का उपयोग कर, (24 आयु वर्ग, महिला) एक स्वस्थ स्वयंसेवक से प्राप्त स्कैन पर सचित्र है. एसी पीसी के लिए एक अधिग्रहण कोण समानांतर साथ संरचनात्मक छवियों 3D MPRAGE (voxel आकार = 1 x 0.5 x 0.5 मिमी, ते = 2.26 मिसे; FOV = 256 x 256 मिमी टी.आर. = 1800 मिसे) के रूप में हासिल किया गया. छवि डेटा इस तरह परोक्ष अभिविन्यास के रूप में एक अलग अधिग्रहण कोण, के साथ प्राप्त कर लिया गया है, तो डेटा reg होना चाहिएएसी पीसी के लिए एक समानांतर या सीधा उन्मुखीकरण के लिए ridded, संरचनात्मक मील का पत्थर वर्णन उचित अनुवाद है कि इस तरह के. छवियाँ फिर पुस्तिका लगाने के लिए विभाजन सॉफ्टवेयर 27 में NIFTI प्रारूप और निवेश करने के लिए अनुवाद किया गया. मौजूदा प्रोटोकॉल में प्रयोग किया जाता स्कैन डेटा संस्थागत समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया था कि एक अध्ययन के हिस्से, और लिखित सहमति प्रदान स्वयंसेवक के रूप में एकत्र किया गया था.

इन संरचनाओं 18-22,28-31, साथ ही संरचनात्मक विश्लेषण और atlases 23,32,33 से के लिए विभिन्न अलग ट्रेसिंग प्रोटोकॉल से जानकारी ड्राइंग करके, वर्तमान प्रोटोकॉल वर्तमान साहित्य में विसंगतियों का पता है कि दिशा निर्देशों का एक व्यापक सेट प्रस्तुत करता है. साथ दृश्य सामग्री से पूरित, इस काम MTL संरचनाओं की स्पष्ट समझ को बढ़ावा देने, और MTL ट्रेसिंग के एक प्राथमिक तरीके के रूप में या एक supplementa के रूप में या तो मैनुअल विभाजन को गोद लेने में भविष्य के अनुसंधान के हितों की हलचल होने की उम्मीद हैस्वचालित विभाजन के लिए RY विधि. MTL शरीर रचना को समझने के लिए एक सही, सहज, सुविधाजनक और गाइड प्रदान करके, इस प्रोटोकॉल शोधकर्ताओं केवल कुछ MTL संरचनाओं विशेष रूप से विश्लेषण के लिए लक्षित कर रहे हैं, तब भी जब उनके पड़ोसी संरचनाओं के सापेक्ष सभी MTL उपक्षेत्र के स्थान की पहचान करने में मदद मिलेगी. यह स्थानीयकरण सटीकता में वृद्धि होगी ही नहीं बल्कि tracers MTL में बहुत संभव है जो रूपात्मक भिन्नता, के मामलों में सूचित निर्णय बनाने में मदद मिलेगी. ये दिशानिर्देश स्वस्थ समूहों में बड़ा विश्लेषण और विसंगति मस्तिष्क का पता लगाने, साथ ही कार्यात्मक, संरचनात्मक के लिए स्थानीयकृत प्रक्रियाओं, और tractographic विश्लेषण, सहित MTL की संरचनात्मक और / या कार्यात्मक एमआरआई जांच, अनुसंधान शामिल करने के लिए आवेदन किया जा सकता है. वर्तमान प्रोटोकॉल भी प्रमुख संरचनात्मक स्थलों अपेक्षाकृत संरक्षित कर रहे हैं, रोगियों (शोष के साथ जैसे, रोगियों) के लिए MTL संरचनाओं के विभाजन को सूचित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. नैदानिक ​​विषय ट्रेसिंगएस 'डेटा शोष और / या शारीरिक परिवर्तन की गंभीरता पर निर्भर करता है, अतिरिक्त समय और प्रयास ले सकते हैं.

यह आरओआई परिभाषित जब gyri और cortices के बीच भेद करने पर विचार करने के लिए महत्वपूर्ण है. प्रांतस्था बात केवल ग्रे को संदर्भित करता है, जबकि anatomically, यहाँ गाइरस, सफेद पदार्थ और ग्रे बात दोनों को दर्शाता है. रॉय के उद्देश्य का उपयोग पर निर्भर करता है, segmentations सफेद पदार्थ शामिल हैं या उसे निकाल दें और हो सकता है.

हम एक समय में क्रमिक रूप से प्रदर्शन किया जा ट्रेसिंग, बुनियाद द्वारा बुनियाद, एक गोलार्द्ध की सलाह देते हैं. कुछ सॉफ्टवेयर संकुल 34 बाद स्लाइस, प्रक्रिया को गति एक विशेषता है कि पर चिपकाया जा करने के लिए एक टुकड़ा पर उल्लिखित सीमाओं पता लगाने के लिए अनुमति देते हैं. यह जरूरत के रूप में (संरचनात्मक स्थलों का पता लगाने में जैसे,) दो पक्षों के बीच संगतता के लिए जाँच करने के क्रम में, विरोध गोलार्द्ध संदर्भ के लिए हमेशा सलाह दी जाती है. दो गोलार्द्ध के भीतर एक ही संरचनाओं के वैकल्पिक रूप से, समानांतर ट्रेसिंगएस भी किया जा सकता है. भले ही इस प्रक्रिया को पूरा होने के बाद ट्रेसिंग, अनुक्रमिक या समानांतर है कि क्या की, tracers अंत परिणाम दोहरी जांच और जरूरत के रूप में समायोजन करने, दोनों गोलार्द्धों और कई विमान विचारों को संदर्भित करना चाहिए. ट्रेसर का अनुभव और इमेजिंग डेटा के संकल्प पर निर्भर करता है, स्वस्थ विषय डेटा के लिए MTL का मार्गदर्शन विभाजन में, 3-4 घंटे के लिए, एक नौसिखिया ट्रेसर के मामले में, 8-10 घंटे या अधिक से ले जा सकते हैं एक अनुभवी एक के मामले.

चित्रा 1
वर्तमान प्रोटोकॉल का उपयोग कर पता लगाया MTL के चित्रा 1. एक 3 डी अवलोकन,. यहाँ दिखाया संरचनाएं एमी (लाल), एचसी (नीला), पीआरसी (पीला), ईआरसी (गुलाबी), और प्राथमिक स्वास्थ्य केंद्र (हरा) कर रहे हैं .

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Protocol

1. प्रमस्तिष्कखंड

  1. एमी के पूर्वकाल स्लाइस
    1. ललाट और अस्थायी lobes के बीच सफेद पदार्थ संबंध निरंतर और 30 दिख रहा है जहां अवसीमा insula शुरू में प्रकट होता है, जिसमें एमी की पहली टुकड़ा पहचानें. राज्याभिषेक दृश्य में, एमी के inferolateral सीमा के रूप में कोणीय बंडल का उपयोग करें.
    2. एमी की उपस्थिति के लिए एक मील का पत्थर के रूप में ऑप्टिक chiasm जानें. आसपास के अंकुश से अपनी प्रारंभिक स्लाइस में एमी भेद करने अक्षीय और बाण के समान विचारों का प्रयोग करें. Entorhinal क्षेत्र 32 को बाहर करने के अक्षीय देखने में एमी चारों ओर सफेद पदार्थ पथ का पालन करें.
    3. पीछे चल रहा है, पूर्वकाल संयोजिका एमी अपनी विशिष्ट आकृति में दिखाई दे रहा है जहां दोनों गोलार्द्धों 28, भर में निरंतर है, जिसमें पहला टुकड़ा पहचान. Superomedial सीमा, semianular sulcu की बुध्न से काल्पनिक रेखा के रूप में entorhinal परिखा का उपयोग एमी वामावर्त ट्रेसवापस entorhinal परिखा को inferomedial सीमा के रूप में एमी, पार्श्व सीमा के रूप में अस्थायी स्टेम, और के अवर टिप करने के लिए सफेद पदार्थ के साथ है अनुरेखण 31 को पूरा करने के लिए.
  2. एमी की पोस्टीरियर स्लाइस
    1. एमी और कोर्ट दोनों एक ही टुकड़ा (ओं) में दिखाई दे रहे हैं, इस स्तर पर ध्यान दें.
    2. फिर भी राज्याभिषेक दृश्य में, हुकदार, घुमावदार या टेढ़ा गाइरस, उभार को और पार्श्व (निलय मौजूद नहीं है, तो या नाली) संरचना पार्श्व वेंट्रिकल 36 के अस्थायी सींग का औसत दर्जे का विस्तार करने के लिए बेहतर है जहां एमी के अंतिम टुकड़ा पहचान कोर्ट के सिर की. सटीक और लगातार पता लगाने के लिए बाण के समान और अक्षीय विचारों की जांच.
    3. Insula के अवर परिपत्र परिखा के बुध्न से भी ग्लोबस पैलिडस और पुटामेन की ग्रे बात से differentiates जो एमी 31, बेहतर सीमा के रूप में ऑप्टिक पथ के लिए एक काल्पनिक रेखा खींचना.
    4. साथ ट्रेसsemilunar superomedial सीमा के रूप में गाइरस और हुकदार, घुमावदार या टेढ़ा गाइरस 32 बाहर. पार्श्व वेंट्रिकल के अवर सींग और पार्श्व चित्रण के लिए अस्थायी स्टेम प्रयोग करें.
  3. पूर्वकाल पीछे की दिशा में एमी के लगातार स्लाइस
    1. योजनाबद्ध तरीके से ऊपर प्रासंगिक दिशानिर्देशों का उपयोग एमी टुकड़ा द्वारा टुकड़ा का पता लगा. एमी का अग्र भाग में, पूर्वकाल सबसे टुकड़ा के लिए के रूप में ही सीमाओं का उपयोग करें; इसके विपरीत, एमी के पीछे भाग में, पीछे सबसे टुकड़ा के लिए के रूप में ही सीमाओं का उपयोग करें.
    2. परिभाषित करने और आगे एमी सीमाओं को निखारने में मदद करने के लिए अक्षीय और बाण के समान विचारों को काम करने के लिए आगे बढ़ें.

2. हिप्पोकैंपस

  1. कोर्ट लोकलाइजिंग
    1. पार्श्व वेंट्रिकल की अस्थायी सींग एमी की inferolateral सीमा पर प्रकट होता है जब कोर्ट अनुरेखण शुरू करो. पार्श्व वेंट्रिकल की अस्थायी सींग पिछले स्लाइस पर पहले से ही मौजूद है, कि वें ध्यान देंकोर्ट की ई शुरुआत तब पार्श्व वेंट्रिकल के विस्तार और superolaterally खींच के अस्थायी सींग ने संकेत दिया है.
    2. पार्श्व वेंट्रिकल 31 की trigone को inferomedial अपने पिछले उपस्थिति के साथ कोर्ट की ट्रेसिंग खत्म होता है. हमेशा कोर्ट और अपनी सीमाओं के स्थानीयकरण में मदद करने के लिए वैकल्पिक दृश्य का उपयोग.
  2. कोर्ट की सीमा परिभाषाएँ
    1. अस्थायी सींग के खिलाफ पार्श्व कोर्ट चित्रित करना. पार्श्व वेंट्रिकल की अस्थायी सींग पर्याप्त perceivable नहीं है जहां मामलों में, विभाजन से voxels की एक पंक्ति को बाहर यह निरूपित करने के लिए.
    2. हीन होकर, PHG से कोर्ट को अलग करने के निलय गुहा को कोणीय बंडल (या अपने काल्पनिक एक्सटेंशन) का उपयोग करें. बेहतर सीमा के रूप में झालर के साथ साथ नाली का प्रयोग करें. भर में एक ही परिभाषा का उपयोग करते हुए कोर्ट ट्रेस.
    3. इसके अतिरिक्त, यह medially PHG की सफेद पदार्थ बंडल, ऊंचा संरेखित सीमाओं कि इस तरह के विभाजन में subiculum शामिलअंकुश की अवस्था है, और एचसी 37 से मुख्य रूप से क्षैतिज फैली साथ. कैल्केराइन परिखा हस्तक्षेप तक पीछे ट्रेसिंग, इन परिभाषाओं को बनाए रखने.
  3. कोर्ट का उल्लेख करते हुए प्रभागों
    1. सिर, शरीर, और पूंछ: उच्च न्यायालय के तीन खंडों में विभाजित किया जा सकता है ध्यान दें.
    2. कोर्ट पूंछ की उपस्थिति को दर्शाता है जो आम तौर पर तोरणिका की टांग की उपस्थिति के साथ मेल खाता है, जो आकार में कोर्ट शरीर को कोर्ट सिर से संक्रमण, और तेजी से बढ़ते और विस्तार,, चिह्नित करने के लिए uncal एपेक्स की उपस्थिति का प्रयोग करें 23,30,38.
  4. निम्नलिखित संरचनाओं अनुरेखण जब विशेष ध्यान दे.
    1. विभाजन में पीछे अंकुश शामिल हैं.
    2. इस कम संकल्प छवियों पर संभव नहीं हो सकता है, हालांकि राज्याभिषेक स्लाइस पर विभाजन से नाली के ऊपर रंजित जाल न आना.
    3. ग की पूंछ के शामिल किए जाने से बचने के लिए दो वैकल्पिक विचार करने के लिए देखेंaudate और कोर्ट पूंछ का बेहतर पहलू पर pulvinar.
    4. शुरू में यह fasciola धूसर पदार्थ और अधिक से हिप्पोकैम्पस पूंछ से अलग है जहां तोरणिका, की टांग के स्तर पर अपने उद्भव टिप्पण द्वारा स्तबकीय गाइरस के शामिल किए जाने से बचें पीछे कैल्केराइन परिखा 32 से बेहतर ग्रे मामला बन जाता है.

चित्रा 2
चित्रा 2. मस्तिष्क में अपनी वास्तविक स्थिति दिखा, वर्तमान प्रोटोकॉल का उपयोग कर पता लगाया MTL, और उसके प्रमुख संरचनाओं के बीच सापेक्ष पदों की एक प्रतिनिधि बाण के समान टुकड़ा, यानी, एमी (लाल), एचसी (नीला), पीआरसी (पीला), ईआरसी (गुलाबी), और प्राथमिक स्वास्थ्य केंद्र (हरा).

3. पैराहिप्पोकैम्पल गाइरस

  1. PHG का उल्लेख करते हुए प्रभागों
    1. ध्यान दें कि PHG सीएपूर्वकाल PHG (यानी, पीआरसी और ईआरसी), और पीछे PHG (यानी, पीएचसी): N दो मुख्य क्षेत्रों में विभाजित किया.
    2. पूर्वकाल खंड में ध्यान दें कि, पीआरसी ईआरसी पहले की तुलना में प्रकट होता है, और अपने पूरे पाठ्यक्रम के माध्यम से laterally यह flanks.
    3. ईआरसी गायब हो जाता है के बाद, पीआरसी PHG पर अपनी जगह subsumes और 3 मिमी के लिए जारी है पर ध्यान दें.
    4. इस खंड के अलावा, पीएचसी अपने अंत 30 तक PHG की चौड़ाई पर ले जाता है जहां पीछे PHG, का पता लगा.
  2. PHG के पूर्वकाल स्लाइस
    1. सीएस 25,39 की उपस्थिति के साथ पीआरसी के पहले टुकड़ा परिभाषित करें. Schwalbe की दो gyri मौजूद हैं ईआरसी के शुरू होने से पहले, सीएस के पार्श्व बैंक की औसत दर्जे किनारे से पार्श्व Schwalbe की गाइरस के बुध्न, या औसत दर्जे का एक की है कि पीआरसी का पता लगाने, या के मध्य इस गाइरस 25,39 के अभाव में temporopolar सतह पृष्ठीय.
    2. ईआरसी 5 मिमी एक का पता लगाने के लिए शुरूnterior 40,41 insula अवसीमा को.
    3. बेहतर अंत के रूप में 40 औसत दर्जे का temporopolar परिखा के बुध्न, और एमी प्रकट होता है के बाद semiannular परिखा के बुध्न, या semiannular परिखा है अगर कोणीय बंडल की काल्पनिक विस्तार निलय गुहा से मिलता है, जहां बिंदु का उपयोग ईआरसी अनुरेखण जारी 25 अप्रभेद्य. यह सीधे निलय गुहा या pial सतह को पूरा करने के लिए घटिया तौर से फैली कि ध्यान दें.
    4. पीआरसी और ईआरसी के बीच सीमा टुकड़ा टुकड़ा से भिन्न हो सकते हैं.
      1. सीएस (≥ 1.5 सेमी) गहरी है जब अपने पार्श्व बैंक 25 के मध्य करने के लिए, इस परिखा की औसत दर्जे बैंक की औसत दर्जे किनारे से पीआरसी का पता लगा.
      2. एक नियमित सीएस (1-1.5 सेमी की गहराई) के साथ मामलों में, परिखा 25 के पार्श्व बैंक की औसत दर्जे का अंत करने के लिए जमानत के परिखा की औसत दर्जे बैंक के मध्य से क्षेत्र के रूप में पीआरसी का पता लगा.
      3. एक साथ <उन्हें> उथले सीएस (<1 सेमी), तकली जैसा गाइरस 25 के ताज के मध्य तक इस परिखा के बुध्न से पीआरसी का पता लगा.
    5. सीएस अपनी बुध्न से उभरती एक छोटे गाइरस द्वारा, आमतौर पर uncal शीर्ष के स्तर पर, बाधित किया जाता है, पार्श्व परिखा 25 के बुध्न को पीआरसी का पता लगा. शामिल करें या रॉय के लिए लक्ष्य के अनुसार सफेद पदार्थ बाहर.
    6. Uncal एपेक्स, या 42 intralimbicus गाइरस के अंत तक 1.5 मिमी पीछे तक ईआरसी ट्रेस.
    7. Medially इसके बाद के लिए परिभाषाओं uncal एपेक्स को 4.5 मिमी पीछे तक लागू रहेंगी जहां समाप्ति, या 42 intralimbicus गाइरस के अंत के बाद ईआरसी की जगह पर कब्जा करने के लिए पीआरसी के ट्रेसिंग बढ़ाएँ. पीआरसी तो पीएचसी 25,30 द्वारा प्रतिस्थापित है.
  3. PHG के पीछे स्लाइस
    1. 4 मिमी पीछे करने के लिए टी तक, पीआरसी के अंत करने के लिए टुकड़ा पीछे पर पीएचसी का पता लगाने के लिए शुरूवह कोर्ट पूंछ 32 के अंत. साहित्य से वैकल्पिक परिभाषा चर्चा खंड में वर्णित हैं. फिर से, शामिल है या लक्ष्य के आधार पर सफेद पदार्थ बाहर.
    2. ईआरसी के लापता होने के बाद पीआरसी के पीछे भाग में वर्णित एक ही विधि का उपयोग पीएचसी चित्रित करना. यह प्रतीत होता है एक बार भी बेहतर सीमा के रूप में कमरबंध के सफेद पदार्थ का उपयोग करें. परिखा 30 के अवर किनारे करने के लिए superomedially पीएचसी प्रतिबंधित जो कैल्केराइन परिखा, की उपस्थिति जब तक इस फैशन में अनुरेखण जारी.
    3. एक मिनी परिखा, कैल्केराइन परिखा के उद्भव से पहले प्रकट विभाजन में यह शामिल है, लेकिन कैल्केराइन परिखा से यह फर्क में सतर्क होना चाहिए.

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Representative Results

मैनुअल और स्वचालित विभाजन के बीच संभव मतभेद का चित्रण

एमी, एचसी, पीआरसी, ईआरसी, और पीएचसी के लिए मार्गदर्शन विभाजन का 3D मॉडल चित्र 1 में दिखाया गया है, और विभाजन की एक बाण के समान अनुभाग चित्रा 2 में दिखाया गया है. मैनुअल और स्वत: के बीच चरम संभव मतभेद illustrating के प्रयोजन के लिए ट्रेसिंग, गलत स्वचालित विभाजन के साथ एक प्रतिनिधि विषय से एमी के स्लाइस (नीचे देखें चित्रा 3) के मैनुअल ट्रेसिंग के साथ juxtaposed थे. स्वचालित विभाजन सॉफ्टवेयर संरचनाओं का मूल शरीर पहचान करने में सक्षम था, अपने विभाजन का मार्गदर्शन विभाजन की तुलना में, एमी मात्रा के मूल्यवान समझना के परिणामस्वरूप, बल्कि किसी न किसी था.

चित्रण प्रयोजनों के लिए, एक विषय में मार्गदर्शन ट्रेसिंग के परिणामों स्वचालित विभाजन यू से प्राप्त उन लोगों के साथ तुलना की गईएक स्वचालित विभाजन कार्यक्रम 43-45 गाना; फोकस एमी और कोर्ट पर था. एमी और कोर्ट segmentations की 1) बड़ा आँकड़े: मैनुअल विभाजन सॉफ्टवेयर दो तरीकों से पता लगाया एमी और कोर्ट मात्रा में भी निम्न दो चरणों का उपयोग कर, विषय के intracranial मात्रा (आईसीवी) (तालिका 1) के लिए सही थे स्वचालित रूप से लेबल क्षेत्रों के लिए मात्रा आंकड़ों की गणना. इसके greyscale छवि के साथ होने के लिए जांच विभाजन सॉफ्टवेयर में निवेश किया गया था जब यह जानकारी विभाजन मेनू में "वॉल्यूम और आँकड़े" में प्राप्त किया गया था. 2) आईसीवी गणना: यह एक मानक स्वचालित विभाजन सॉफ्टवेयर 46 में तीन कार्यक्रमों का उपयोग कर, तीन चरणों में पूरा किया गया. एक निष्कर्षण प्रक्रिया ऐसी खोपड़ी के रूप में गैर मस्तिष्क के ऊतकों से अलग करना, मूल छवि से मस्तिष्क की मात्रा निकालने के लिए इस्तेमाल किया गया था. एक आंशिक मात्रा निष्कर्षण प्रक्रिया मस्तिष्कमेरु द्रव (सीएसएफ), ग्रे बात अलग करने के लिए इस्तेमाल किया गया था, औरसफेद पदार्थ. अंत में, एक आंकड़े प्रक्रिया विषय के लिए आईसीवी प्राप्त करने के लिए आंशिक मात्रा में योग करने के लिए इस्तेमाल किया गया था.

चित्रा 3
चित्रा 3. पुस्तिका ट्रेसिंग (ए) और स्वचालित विभाजन (बी) के परिणामों के बीच संभव मतभेद का एक चरम उदाहरण. यहाँ दिखाया एमी की पूर्वकाल अंत की ओर एक राज्याभिषेक टुकड़ा है. तुलना से स्पष्ट है के रूप में अधिक एक विशेषज्ञ नेत्र मानव एमी के हिस्से के रूप में पहचाने जाने योग्य है कि ऊतक के आधे से अधिक की उपेक्षा करते हुए, स्वचालित विभाजन सॉफ्टवेयर ही छोड़ दिया, एमी के एक छोटे से हिस्से को पहचाना है; इसी तरह मूल्यवान समझना, लेकिन एक हद तक कम करने के लिए, यह भी सही एमी में हुई.

चित्रा 3 मैनुअल और स्वचालित ट्रेसिंग, underestimat के लिए संभावना के बीच चरम बेमेल का एक उदाहरण दिखाता है स्वचालित विभाजन से मात्रा के आयन अभी भी 47 से मौजूद है. इस तरह के मतभेदों एमी और कोर्ट की मैनुअल और स्वचालित ट्रेसिंग के परिणाम की तुलना है, जो नीचे तालिका 1 में सचित्र हैं.

तालिका 1
तालिका 1. वर्तमान प्रोटोकॉल और स्वचालित विभाजन का उपयोग पुस्तिका ट्रेसिंग से द्विपक्षीय एमी और एक ही विषय की कोर्ट के प्रतिनिधि बड़ा परिणाम है. स्वचालित विभाजन तुलना में चार संरचनाओं में से प्रत्येक की मात्रा को कम करके आंका गया है. सही मात्रा Voxel मात्रा और intracranial मात्रा (आईसीवी) के बीच अनुपात के रूप में गणना की गई. इस विषय के लिए, आईसीवी = 1446616.73 3 मिमी. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

इन परिणामों से jove_content ">, यह स्वचालित विभाजन सॉफ्टवेयर अपने विभाजन का परिणाम आगे परिशुद्धता के एक उच्च स्तर को पूरा करने के लिए संशोधित और मैनुअल समायोजन के माध्यम से परिष्कृत किया जा सकता है कि MTL संरचनाओं का एक उचित स्थानीयकरण प्रदान करने में सक्षम हो सकता है, लेकिन स्पष्ट है कि .

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Discussion

परंपरागत रूप से, पुस्तिका विभाजन कई शोधकर्ताओं ने सोने के मानक माना गया है. फिर भी, व्यक्तिगत संरचनाओं के एक सटीक चित्रण MTL संरचनाओं की अत्यधिक चर आकारिकी द्वारा जटिल है, और आसपास के तंत्रिका ऊतक और गैर तंत्रिका क्षेत्रों के खिलाफ इन संरचनाओं का आमतौर पर कमजोर एमआरआई विरोधाभासों द्वारा किया गया है. ऐतिहासिक रूप से, कुछ MTL संरचनाओं के लिए साहित्य में परस्पर विरोधी वर्णन किया गया है. 40,41 बाधित रूप में पीआरसी segmenting के कुछ मामलों में, उदाहरण के लिए, जमानत परिखा वर्णित किया गया है, लेकिन यह पहले से 30 insulae अवसीमा के स्तर को पार नहीं करता है, जो एक छोटी सी एस के रूप में अन्य साहित्य में वर्णित किया गया है. व्याख्या में यह अंतर पीआरसी के लिए अलग पूर्वकाल सीमा परिभाषा के लिए प्रेरित किया, और इस विविधताओं अलग अध्ययनों में व्यक्तिगत संरचनाओं की segmentations में देखा गया है कि कुछ हद तक समझा सकते हैं. इस SEG का एक पहलू हैपुस्तिका ट्रेसिंग अद्वितीय लाभ प्रदान कर सकते हैं, जहां दृश्य परीक्षा स्वचालित विभाजन में लागू करने के लिए मुश्किल है जो अनुकूलन के लिए अनुमति देता है, क्योंकि विचार - प्रक्रिया. यह भी पीआरसी और ईआरसी चित्रित करने के लिए मौजूदा प्रोटोकॉल में इस्तेमाल किया मापदंड से यह साफ किया जा सकता है. ध्यान से, हालांकि, कुछ शोधकर्ताओं ने हमेशा की परवाह किए बिना परिखा गहराई 30, सीएस की औसत दर्जे बैंक के मध्य के रूप में पीआरसी के मध्यवर्ती सीमा को परिभाषित करने का सुझाव दिया है. कारण पीछे पीएचसी सीमा का कभी कभी अस्पष्ट सीमा को पीछे पीएचसी, के बारे में, कई परिभाषाओं वर्तमान साहित्य में वर्णित हैं. वर्तमान प्रोटोकॉल में, कोर्ट पूंछ की समाप्ति से परे सीमा संरचनात्मक 32 और कार्यात्मक अनुसंधान 48 दोनों में कोर्ट अतीत पीएचसी को मापने की आम प्रथा को प्रतिबिंबित करने के लिए प्रयोग किया जाता है. हालांकि, पीछे पीएचसी सीमा भी तोरणिका 42 की टांग को 1.5 मिमी पीछे के रूप में और अंतिम रूप से अधिक पूर्व से स्थित किया जा रहा है के रूप में परिभाषित किया गया हैकोर्ट पार्श्व वेंट्रिकल 30 की trigone को inferomedially स्थित है जिसमें टुकड़ा.

रॉय और छवि के संकल्प के उद्देश्य पर निर्भर करता है, शोधकर्ताओं विभाजन में सफेद पदार्थ शामिल हैं या बाहर करने के लिए चुन सकते हैं. उदाहरण के लिए, सफेद पदार्थ के शामिल किए जाने की वजह से शारीरिक स्कैन करने के लिए कार्यात्मक रिश्तेदार की ठेठ कम प्रस्तावों को, fMRI में आरओआई उपयोग के लिए उपयुक्त हो सकता है. इस का एक उदाहरण सफेद पदार्थ और ग्रे मामले को अलग असंभव होगा जहां एक 4 x 4 मिमी ग्रिड ओवरले (एक ठेठ fMRI संकल्प) के साथ एक MTL टुकड़ा से पता चलता है, जो पिछले एक अध्ययन 1, द्वारा की पेशकश की है. संरचनात्मक अनुसंधान में, हालांकि, एक सफेद पदार्थ / ग्रे बात जुदाई आमतौर पर किया जाता है, लेकिन संरचनाओं समीप से पता लगाया जाता है, तो भी संरचनात्मक अनुसंधान में यह कुछ सफेद पदार्थ के शामिल किए जाने का कारण बन सकता है, जो सीमाओं को चित्रित करने के लिए कभी कभी आसान है. सफेद पदार्थ का बहिष्कार पसंद किया जाता है, तो boundarie भीतर अनुरेखणएस, बल्कि उन पर से, सफेद पदार्थ की मात्रा से बचने के लिए विभाजन समायोजित कर सकते हैं.

वर्तमान प्रोटोकॉल का लक्ष्य एक भागीदार में दिशा निर्देश अनुरेखण उदाहरण देकर स्पष्ट करने के लिए है, लेकिन शोध उद्देश्यों के लिए एक विभाजन प्रोटोकॉल को लागू करने में, विश्वसनीयता आकलन ट्रेसिंग tracers भीतर और भर में लगातार कर रहे हैं, यह सत्यापित करने के क्रम में गणना की जानी चाहिए. अध्ययन के लक्ष्य पर निर्भर करता है, यह निर्धारित करने के लिए अंतर - और भीतर करदाता विश्वसनीयता 49 पुस्तिका विभाजन ट्रेसिंग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि कई मॉडल हैं. तरीकों के बीच तुलना के लिए, intraclass सहसंबंध गुणांक 50 मूल्यांकन किया जाना चाहिए.

एमआर इमेजिंग डेटा का मार्गदर्शन विभाजन का लाभ व्यापक दिशा निर्देश में लागू शरीर रचना विज्ञान के ज्ञान के आधार पर समायोजन अनुरेखण और / या बनाने में लचीलेपन की अनुमति दी वृद्धि की सटीकता और अनुकूलन क्षमता के लिए संभावित है. यह लचीलापन स्वत ट्रेसिंग पूरक कर सकते हैं. इसके अतिरिक्त,इस तरह वर्तमान उदाहरण के रूप में विवो दिमाग की एमआर इमेजिंग का उपयोग अन्य तरीकों में संभव नहीं हो सकता है, जो इस तरह के अनुदैर्ध्य अध्ययन के रूप में कुछ भी प्रक्रिया लाभ के लिए अनुमति देता है (उदाहरण के लिए., पोस्टमार्टम 51). यह हाल ही में एक कागज 42 में स्वीकार किया, के रूप में एमआर छवियों cytoarchitecture अनुवाद करने के लिए मुश्किल हो सकता है, उल्लेखनीय स्थलों का उपयोग विषयों भर में प्रयोग करने योग्य हैं कि प्रासंगिक दिशा निर्देश प्रदान कर सकते हैं. पूरे MTL segmenting में, एक ट्रेसर संदर्भ और अनुकूलनशीलता और अनुरेखण सटीकता बढ़ा सकते हैं लचीलापन है कि एक स्तर की अनुमति देता है जो आसपास के ढांचे के साथ परिचय दिया है. हम हमारे प्रोटोकॉल में रूपरेखा के रूप में, MTL संरचनाओं की सीमाओं के बारे में वर्तमान साहित्य में विसंगतियां हैं. मैनुअल विभाजन के रूप में आसानी से प्राप्य स्वचालित विभाजन एल्गोरिदम से नहीं है जो अनुरेखण दिशा निर्देशों, को लागू करने में लचीलापन देता है. इसके अतिरिक्त, प्रासंगिक संरचनात्मक स्थलों का कार्यसाधक ज्ञान होने के लाभ हैभी प्रासंगिक स्वचालित विभाजन विफल रहता है, तो यह है कि हमारे प्रोटोकॉल में वर्णित के रूप में सुधारात्मक उपायों MTL की सीमाओं (उप) क्षेत्रों के बारे में अनुरेखण दिशा निर्देशों की अच्छी समझ के आधार पर लिया जा सकता है.

प्रशिक्षण के साथ गति और दक्षता में वृद्धि हालांकि, मस्तिष्क संरचना का मार्गदर्शन विभाजन का एक व्यावहारिक सीमा है कि यह मस्तिष्क शरीर रचना विज्ञान में अतिरिक्त विशेषज्ञता और समय और प्रयास की एक पर्याप्त भक्ति की आवश्यकता है. इसलिए, उच्च दक्षता की खोज में, स्वचालित विभाजन कार्यक्रम भी आरओआई विभाजन के लिए वैकल्पिक रूप से कार्यरत हैं. MTL में मैनुअल और स्वचालित विभाजन का परिणाम यहां सचित्र लेकिन, जैसा कि स्वचालित विभाजन सॉफ्टवेयर द्वारा नियोजित संभाव्य आकलन इन मस्तिष्क क्षेत्रों में मार्गदर्शन सन्निकटन से भी कम समय में सटीक हो सकते हैं. मौजूदा प्रोटोकॉल में प्रयोग किया जाता मानक सॉफ्टवेयर कई आम विकल्प 34 में से एक है, लेकिन संभावित लाभ और मैनुअल विभाजन सह का नुकसानइसी तरह की परवाह किए बिना स्वचालित विभाजन के लिए चुना सॉफ्टवेयर के स्वचालित विभाजन के लिए कर रहे हैं mpared.

कुल मिलाकर, हमारे विचार मैनुअल और स्वचालित विभाजन के रूप में पूरक तरीकों का इस्तेमाल किया जा सकता है. हम यदि आवश्यक हो तो स्वत: ट्रेसिंग परिणाम विशेषज्ञ tracers द्वारा, जाँच, और मैन्युअल परिष्कृत किया कि सुझाव देते हैं. वर्तमान प्रोटोकॉल उच्च संकल्प एमआर छवियों पर MTL संरचनाओं का मार्गदर्शन लगाने के लिए दिशा निर्देशों का एक सेट प्रदान करता है. यहाँ प्रस्तुत दिशा निर्देशों के प्रस्तावों की एक विस्तृत श्रृंखला की छवियों को लागू किया जा सकता है, ताकि मौजूदा छवियों के महीन संकल्प का लाभ लेने से, संरचनाओं और स्थलों सही, पर कब्जा कर लिया जा सकता है. साथ दृश्य सामग्री के साथ साथ, यह काम या तो MTL विभाजन की मुख्य विधि के रूप में या स्वचालित करने के लिए एक पूरक विधि के रूप में, प्रदान करने और बढ़ावा देने MTL संरचनाओं के सकल शरीर रचना का एक स्पष्ट समझ है, और मैनुअल विभाजन के गोद लेने के लिए प्रोत्साहित करने की उम्मीद है विभाजन.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
ITK-SNAP ITK-SNAP Team at University of Pennsylvania and University of Utah ITK-SNAP v2.2
FSL Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain (FMRIB) Analysis Group FSL v4.1
Siemens Magnetom Trio 3T MR Scanner Siemens Magnetom Trio 3T

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Tags

तंत्रिका विज्ञान अंक 89 एनाटॉमी विभाजन औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब एमआरआई मैनुअल ट्रेसिंग प्रमस्तिष्कखंड हिप्पोकैम्पस Perirhinal प्रांतस्था entorhinal प्रांतस्था पैराहिप्पोकैम्पल प्रांतस्था

Erratum

Formal Correction: Erratum: A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures
Posted by JoVE Editors on 09/01/2014. Citeable Link.

A correction was made to A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures. Table 1 and its legend were updated. References 10 and 14 were also updated.

The references were updated from:

  1. Wager, T. D. & Smith, E. E. Neuroimaging studies of working memory: a meta-analysis. Cognitive, Affective & Behavioral Neuroscience. 3(4), 255-274 (2003).
  1. Scheltens, Ph, et al. Atrophyofmedialtemporallobeson MRIin 'probable' Alzheimer's disease and normal ageing: diagnostic value and neuropsychological correlates. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 55(10), 967-972, (1992).

to:

  1. Wager, T. D., Phan, K. L., Liberzon, I., & Taylor, S. F. Valence, gender, and lateralization of functional brain anatomy in emotion: a meta-analysis of findings from neuroimaging. Neuroimage. 19 (3), 513-31, doi:10.1016/S1053-8119(03)00078-8 (2003).
  1. de Leon, M. J. et al. Imaging and CSF studies in the preclinical diagnosis of Alzheimer's disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 1097, 114-145, doi:10.1196/annals.1379.012 (2007).

Table 1 had its legend updated from:

Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has underestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and Intracranial volume (ICV). For this subject, ICV = 1446616.73 mm3.

to:

Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has misestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and ICV. For this subject, ICV = 1599482.11 mm3. Please click here to view a larger version of this figure.

औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब संरचनाओं के मैनुअल विभाजन के लिए एक व्यापक प्रोटोकॉल
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Moore, M., Hu, Y., Woo, S., O'Hearn, … More

Moore, M., Hu, Y., Woo, S., O'Hearn, D., Iordan, A. D., Dolcos, S., Dolcos, F. A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures. J. Vis. Exp. (89), e50991, doi:10.3791/50991 (2014).

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