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Neuroscience

내측 측두엽 구조의 수동 분할을위한 포괄적 인 프로토콜

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

편도체, 해마 및 관련 parahippocampal 영역 (entorhinal perirhinal, 적절한 parahippocampal) : 본 논문은 측두엽 (MTL)를 포함 뇌 영역의 설정을 수동으로 추적을위한 포괄적 인 프로토콜을 설명합니다. 사용할 수있는 대부분의 다른 추적 프로토콜과 달리, 일반적으로 특정 MTL 영역 (예를 들어, 편도 및 / 또는 해마)에 초점을 맞추고, 현재 추적 지침에 의해 채택 된 통합적인 관점에서 모든 MTL 하위 영역의 명확한 지역화 할 수 있습니다. 현존하는 추적 프로토콜이 다양 MTL 구조, 조직 학적 보고서 및 뇌 도해 타겟팅 및 예시 시각적 재료의 보수와 같은 다양한 소스로부터 정보를 통합함으로써, 본 프로토콜은 이해를위한 정확하고, 직관적이며 편리한 가이드를 제공한다 MTL 해부학. 이러한 추적 지침의 필요성또한 자동 및 수동 분할 프로토콜의 가능한 차이를 설명하기에 의해 강조된다. 이 지식은 구조 MRI 조사뿐만 아니라 관련 연구쪽으로 적용뿐만 아니라, 모두 건강하고 임상 군에서 해부학 적 정의의 ROI에서의 구조 - 기능 colocalization을과의 fMRI 신호를 추출 할 수 있습니다.

Introduction

측두엽 (MTL)은 감각 정보 1의 가장 높은 수준의 통합의 추정 지역은, 대상 분석의 빈번한 대상이되어왔다. 예를 들면, 해마와 연관된 parahippocampal 영역은 광범위 메모리 연구 2-5에서 연구되어왔다. 또한, 편도의 역할은 자주 감정 처리 및 감정 -인지 인터랙션 6-11 검사 연구에서 강조되었다. 최근, 다양한 MTL 지역은 12 형질 성격의 개인차에 이들과 다른 뇌 영역의 구조와 기능을 연결 성격 신경 과학의 신흥 분야에서 주목을 받았다. MTL 구조의 해부학과 기능을 평가하는 특정 구조 및 기능 이상이 다른 MTL 구조에서 발생할 수있는 퇴행성 질환의 진단을 촉진 중요 할 수있다. 예를 들어, 알츠하이머 질환 (AD), 중요한entorhinal 피질 및 해마의 트로피 13,14을 관찰 할 수 있고, 해마의 위축 AD (15)에 가벼운인지 장애의 전환을 예측할 수있다. 자동 분할 알고리즘은 최근 피질 및 피질 하 구조를 분할에 대한 인기를 끌고있다, 그러나 어떤 도구로,이 프로그램은 필연적으로 어떤 경우에 오류가 발생합니다. 이러한 경우에 연구원은 지식과 MTL 구조의 해부학 적 경계를 인식하는 가이드 라인을 모두 장착해야합니다. 현존하는 문학의 경향은 해마 16-19에 집중하는 경향이 많은 프로토콜로, 개별 MTL 하위 영역에게 16-21을 목표로하고있다.

MTL 추적에 사용할 수있는 게시 된 가이드 라인의 대부분과 달리,이 의정서는 모든 MTL 하위 영역의 명확한 현지화 수 있도록 가이드 라인의 포괄적 인 세트를 제공합니다. 다음 MTL 구조에 대한 추적 지침을 설명합니다 : 편도 (AMY), 해마 (HC), perirhinal 피질 (중화 인민 공화국), entorhinal 피질 (ERC), 그리고 parahippocampal 피질 (PHC). 에이미와 HC는 첫 번째 추적 된 후 parahippocampal 이랑 (PHG) 구조 다음에 있습니다. 일반적인 용어의 HC가 적절한 HC를 포함 HC 형성, subiculum의, 그리고 uncus 22 ~ 24의 후방 부분을 참조 여기에 사용합니다. 또한, PHG는 두 세그먼트, 전방 부와 후방 부로 구분 될 수 있음을주의한다. PHG의 전방 부분 내에서, 각각 더 그의 피질 영역 PRC 및 ERC 대응 측면 및 내측 전방 PHG,로 분할 될 수있다. PHC, PHG의 후방 부분의 피질 영역은 적절한 parahippocampal 피질에 해당합니다. 단순 이유로, 우리는 후방 PHG를 참조 PRC와 ERC는 측면과 중간 전방 PHG를 참조하는 용어를 사용하고, PHC됩니다. segme각 구조에 대한 ntation는 anterior-posterior/rostro-caudal에서 다음 관상면에서 각 슬라이스 실제 수행 다음에 추적 관련 랜드 마크와 함께 전방 및 후방 경계의 거친 현지화로 시작 방향. 모든 경우에, 시상 및 축 섹션은 밀접하게 해부학 적 경계와 랜드 마크의 국산화를 지원하기 위해 모니터링됩니다.

이러한 추적 지침에 대한 필요성 또한 자동 및 수동 분할 프로토콜 출력 가능한 차이를 표시하는 도면에 도시된다. 현재 비주얼 형식 MTL 구조의 모두를 설명 프로토콜의 장점은 테두리 정의에 영향을 미칠 수있는 해부학 (예 담보 고랑 [CS] 깊이)의 변화는 주변 해부학 (으로 문맥으로 기술 될 수 있다는 점이다 예 , 중화 인민 공화국과 ERC 내측 및 외측 경계는 CS (25)의 깊이에 따라 위치 변경

본 프로토콜은 이전의 조사가 구조적 자기 공명 (MR) 영상에서 최근 개발이 허용 고해상도 뇌 영상에 적응, 감정 (26)의 메모리 향상 효과 MTL 하위 영역에서 차등 기여를 식별 MTL 추적에 사용되는 가이드 라인을 명시 적으로 프리젠 테이션입니다 . 추적은 3T MR 스캐너를 사용하여, (24 세, 여성) 건강한 지원자에서 얻은 검사에 설명되어 있습니다. AC-PC에 인수 각도 평행 해부학 적 이미지는 3D MPRAGE (복셀 크기 = 1 × 0.5 × 0.5 mm, TE = 2.26 밀리,, FOV = 256 X 256mm TR = 1800 밀리 초)로 취득 하였다. 화상 데이터 등 경사 방향과 같은 다른 수집 각도로 취득하는 경우, 데이터는 등록해야AC-PC에 평행 또는 수직 방향으로 ridded, 해부학 적 랜드 마크의 설명은 적절하게 번역하도록. 이미지는 다음 수동 추적을위한 분할 소프트웨어 (27)에 NIFTI 형식 및 입력에 번역되었다. 현재 프로토콜에 사용되는 스캔 데이터는 임상 시험 심사위원회에 의해 승인 된 연구의 일부가 서면 동의를 제공하는 자원 봉사자로 수집 하였다.

이러한 구조 18-22,28-31,뿐만 아니라 해부학 적 분석과지도 책 23,32,33에서에 대한 다양한 별도의 추적 프로토콜 정보를 그림으로,이 의정서는 현존하는 문헌에 불일치를 해결 가이드 라인의 포괄적 인 세트를 제공합니다. 첨부 된 영상 자료에 의해 보완,이 작품은 MTL 구조의 명확한 이해를 증진하고, MTL 추적의 기본 방법 또는 supplementa으로 하나, 수동 분할을 채택하고 향후 연구의 관심을 자극 할 것으로 예상된다자동 분할에 공예의 방법. MTL 해부학을 이해하는, 정확하고 직관적이며 편리한 가이드를 제공함으로써,이 프로토콜은 연구원은 일부 MTL 구조를 구체적으로 분석 대상이되는 경우에도, 자신의 주변 구조를 기준으로 모든 MTL 하위 영역의 위치를​​ 식별하는 데 도움이됩니다. 이것은 현지화의 정확성을 증가뿐만 아니라, 추적기는 MTL의 가능성이 높다 형태 학적 변화의 경우에 결정을 내릴 도움이 될 것입니다. 이 지침은 건강한 그룹의 부피 분석 및 이상 뇌 검출뿐만 아니라, 기능적, 해부학에 대한 지역화 절차 및 tractographic 분석을 포함하여 MTL의 구조 및 / 또는 기능적 MRI의 조사, 관련 연구에 적용 할 수 있습니다. 이 의정서는 또한 주요 해부학 적 랜드 마크가 상대적으로 보존하는 경우, 환자 (위축 예를 들면, 환자)에 대한 MTL 구조의 분할을 알릴 수 있었다. 임상 피사체를 추적s '의 데이터가 위축 및 / 또는 해부학 적 변화의 정도에 따라, 추가 시간과 노력이 걸릴 수 있습니다.

그것은 투자 수익 (ROI)을 정의 할 때 뇌회와 외피 사이의 차이를 고려하는 것이 중요합니다. 피질 문제 만 회색으로 의미하면서 해부학, 여기 이랑 흰색 물질과 회색 물질 모두를 의미한다. 투자 수익 (ROI)의 사용 목적에 따라 세분화 흰색 물질을 포함하거나 제외 할 수 있습니다.

우리는 한 번에 순차적으로 수행 할 수있는 추적, 하부 구조에 의해 하부 구조, 하나의 반구를 추천합니다. 특정 소프트웨어 패키지 (34)는 이후의 조각, 작업 속도 향상 기능에 붙여 넣을 수 한 조각에 설명 국경을 추적하는 수 있습니다. 또한 필요에 따라 (해부학 적 검출의 예) 양측에 걸쳐 일관성을 확인하기 위해서, 대향하는 반구를 참조하는 것이 바람직하다. 두 개의 반구 내에서 동일한 구조 또는 병렬 추적들도 수행 할 수 있습니다. 에 관계없이 프로세스가 완료되면 추적이 순차적 또는 병렬 여부, 추적기는 최종 결과를 다시 확인하고 필요에 따라 조정을, 두 반구 여러면보기를 참조해야합니다. 트레이서의 경험 및 촬상 데이터의 해상도에 따라, 건강한 대상 데이터 MTL 수동 세분화에서 3-4 시간에, 트레이서 초보자의 경우, 80-10 시간 이상으로부터 취할 수 경험 한 경우.

그림 1
본 프로토콜을 사용하여 추적 MTL의 그림 1. 3D 개요. 여기에 표시된 구조는 AMY (적색), HC (파란색), 중화 인민 공화국 (노란색), ERC (핑크), 및 PHC (녹색)입니다 .

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Protocol

1. 하멕

  1. AMY의 전방 조각
    1. 전두엽과 측두엽의 백질 연결이 연속 30 보이는 곳 limen의 섬엽이 처음 나타나는 AMY의 첫 번째 조각을 식별합니다. 관상보기에서 AMY의 inferolateral 국경으로 각 번들을 사용합니다.
    2. AMY의 모양의 랜드 마크로서 시신경 시신경 교차를 찾습니다. 주변 uncus에서 초기 조각에서 AMY를 구분하는 축 방향 및 시상 뷰를 사용합니다. entorhinal 영역 (32)을 제외하는 축보기에서 AMY 주위 백색질을 따르십시오.
    3. 후방 이동, 앞쪽에 접합면이 AMY는 전형적인 형태에서 볼 수 두 반구 28 일에 걸쳐 연속되는 첫 번째 슬라이스를 식별합니다. superomedial 경계, semianular sulcu의 안저에서 가상 선으로 entorhinal 고랑을 사용하여 AMY를 시계 반대 방향으로 추적다시 entorhinal 고랑에 진단하에 미용 적 목적의 양안 테두리와 AMY, 측면 테두리와 시간적 줄기, 그리고 열등한 팁에 흰색 물질에 따라 s는 추적 31을 완료합니다.
  2. AMY의 후방 조각
    1. 에이미와 HC 모두 동일한 슬라이스 (들)에서 볼 수 있습니다,이 수준에서 그합니다.
    2. 아직도 관상보기, 구상 돌기 이랑, 융기 및 측면 (심실이없는 경우 또는 alveus) 구조가 뇌실 36 시간 호른의 중간 확장에 우수 AMY의 마지막 조각을 식별 HC의 헤드. 정확하고 일관성있는 추적에 대한 시상 및 축 방향의 전망을 확인합니다.
    3. 섬엽의 하부 원형 고랑의 안저에서 또한 글로 버스 창백하고 피질의 회백질에서 차별화 AMY 31의 우수한 테두리와 광학 기관에 가상의 선을 그립니다.
    4. 따라서 추적반월 superomedial 테두리 이랑과 이랑 구상 돌기 (32)를 제외. 뇌실의 하부 혼과 측면 묘사의 시간 줄기를 사용합니다.
  3. 전후방 방향에서 AMY의 연속 조각
    1. 체계적으로 위의 관련 지침을 사용하여 AMY 각 슬라이스를 추적. AMY의 앞쪽 부분에서, 전방 가장 슬라이스와 같은 경계를 사용한다; 반대로, AMY의 후방 부에서, 후방 가장 슬라이스와 같은 경계를 사용합니다.
    2. 정의하고 더 AMY 국경을 세분화하는 데 도움이되는 축 방향 및 시상 뷰를 사용하는 것을 계속한다.

2. 해마

  1. HC 지역화
    1. 뇌실의 시간 경적 AMY의 inferolateral 국경을 따라 나타날 때 HC 추적을 시작합니다. 뇌실의 시간 경적 이전 조각에 이미 존재하는 경우, 그 일에주의HC의 전자 발병 후, 측면 뇌실 확대 및 superolaterally 스트레칭의 시간 경적으로 표시됩니다.
    2. 뇌실 (31)의 판륜에 진단하에 미용 적 목적의 양안의 마지막 모습과 HC의 추적을 종료합니다. 항상 HC와 국경을 지역화하는 데 도움이되는 대체보기를 사용합니다.
  2. HC의 테두리 정의
    1. 시간 혼에 대한 측면 HC를 묘사. 뇌실의 시간 혼이 충분히인지 할 수없는 경우에, 분할에서 복셀의 한 행을 제외 해를 의미합니다.
    2. 하방, PHG에서 HC를 분리하는 심실 공동으로 각 번들 (또는 가상의 확장)를 사용합니다. 우수한 테두리와 fimbria와 함께 alveus를 사용합니다. 걸쳐 동일한 정의를 사용 HC 추적.
    3. 또한,이 내측 PHG의 백질 다발, 우량하게 정렬합니다 접경 있도록 분할에 subiculum의 포함uncus의 곡선과 (37)로부터 HC 주로 수평 방향으로 연장된다. calcarine 고랑이 개입 할 때까지 후방 추적, 이러한 정의를 유지한다.
  3. HC의 주목 사단
    1. 머리, 몸, 꼬리 : HC는 세 부분으로 나눌 수 있습니다.
    2. HC 꼬리의 모양을 의미하는 일반적으로 원개의 하퇴의 모양과 일치 크기의 HC의 몸에 HC 헤드의 전환, 그리고 급속한 상승과 확장을, 표시하는 UNCAL 정점의 모양을 사용하여 23,30,38.
  4. 다음과 같은 구조를 추적 할 때 특별한주의를 기울이십시오.
    1. 분할의 후방 uncus이 (가) 있습니다.
    2. 이 낮은 해상도의 이미지에 가능하지 않을 수 있지만, 관상 조각에 분할에서 alveus 위의 맥락막 신경총을 생략합니다.
    3. C의 테일의 포함을 피하기 위하여 두 개의 다른보기를 참조audate 및 HC 꼬리의 우수한 측면에서 pulvinar.
    4. 처음에이 fasciola 시네 등을 기준으로 해마 꼬리 분리되어 원개의 CRU의 수준에 그것의 출현을 지적함으로써으로 다발 이랑의 포함을 방지하는 후방 calcarine 고랑 (32)에 뛰어난 회색 문제가됩니다.

그림 2
그림 2. 뇌의 실제 위치를 보여주는, 본 프로토콜을 사용하여 추적 MTL, 그 주요 구조 사이의 상대적 위치의 대표적인 시상 슬라이스, 즉, AMY (적색), HC (파란색), 중화 인민 공화국 (노란색), ERC (핑크), 및 PHC (녹색).

3. Parahippocampal 뇌회

  1. PHG의 주목 사단
    1. 참고 PHG 캘리포니아전방 PHG (즉, 중화 인민 공화국과 ERC) 및 후방 PHG (즉, PHC) : N 두 가지 세그먼트로 분할 될 수있다.
    2. 안부에서 그주의, 중화 인민 공화국은 ERC보다 먼저 나타나고, 그 전체 과정을 통해 옆으로 그것을 옆구리.
    3. ERC가 사라진 후, 중화 인민 공화국은 PHG에 그 자리를 포섭 3 mm를 위해에 계속 있습니다.
    4. 이 세그먼트를 넘어, PHC는 단부 (30)까지 PHG의 폭을 인수 뒤 PHG를 추적.
  2. PHG의 전방 조각
    1. CS 25,39의 모양과 중화 인민 공화국의 첫 번째 조각을 정의합니다. 슈 발베의 두 뇌회가있는 경우 ERC의 발병하기 전에 CS의 측면 은행의 안쪽 가장자리에서 측면 슈 발베의 이랑의 안저, 또는 중간 하나의에 중화 인민 공화국을 추적, 또는의 중간 점 이 이랑 25,39의 부재에 temporopolar 표면을 지느러미.
    2. ERC 5 개 mm를 추적 시작nterior 40, 41 섬엽 limen합니다.
    3. 우수한 단부 (40)와 중간 temporopolar 고랑의 안저 및 AMY가 나타난 후 semiannular 고랑의 안저 또는 semiannular 고랑이 경우 각 번들의 가상 확장이 심실 구멍에 맞는 포인트를 사용하여 ERC를 추적 계속 25 구별. 직접 심실 공동 또는 pial 표면을 충족 하방 확장합니다.
    4. 중화 인민 공화국과 ERC의 경계는 슬라이스 슬라이스 다를 수 있습니다.
      1. CS는 (≥ 1.5 cm) 깊은 경우, 그 옆 은행 (25)의 중간에,이 고랑의 내측 은행의 안쪽 가장자리에서 중화 인민 공화국을 추적.
      2. 정기적 인 CS (1.5 cm의 깊이)와 경우에, 세로 홈 (25)의 측면 은행의 중간 끝 담보 고랑의 내측 은행의 중간 점에서 지역과 중화 인민 공화국 추적.
      3. 와 <EM> 얕은 CS (<1 ㎝), 방 추상 이랑 (25)의 왕관의 중간에이 고랑의 안저에서 중화 인민 공화국을 추적.
    5. CS는 그 저부에서 나오는 작은 이랑 의해, 보통 UNCAL 정점의 수준에서 중단 될 때, 횡 고랑 (25)의 저부에 PRC를 추적. 포함 또는 투자 수익 (ROI)에 대한 목표에 따라 흰색 물질이 제외 된 금액입니다.
    6. UNCAL 정점, 또는 42 intralimbicus 이랑의 끝에 1.5 mm 후방까지 ERC를 추적합니다.
    7. 내측의 후자에 대한 정의가 UNCAL 정점에 4.5 mm 후방까지 계속 적용 종료, 또는 42 intralimbicus 이랑 종료 후 ERC의 자리를 차지하기 위해 중화 인민 공화국의 추적을 확장 할 수 있습니다. PRC는 다음 PHC 25, 30에 의해 대체됩니다.
  3. PHG의 후방 조각
    1. 후방으로 4 mm가 t에까지 중화 인민 공화국의 끝 부분에 슬라이스 후방에 PHC를 추적 시작그는 HC 꼬리 (32)의 끝. 문학에서 출발하는 대체 정의는 토론 섹션에 설명되어 있습니다. 또, 포함하거나 목표에 따라 흰색 물질이 제외 된 금액입니다.
    2. ERC의 소실 후에 PRC의 후방 부에 기재된 방법과 동일한 방법을 사용하여 PHC의 윤곽. 이 표시되면 또한 우수한 국경 cingulum의 흰색 물질을 사용합니다. 고랑 (30)의 하부 가장자리에 중앙쪽으로 PHC를 제한하는 calcarine 고랑의 모양까지이 방식으로 추적을 계속합니다.
    3. 미니 고랑은 calcarine 고랑의 출현하기 전에 나타나는 분할에 포함되지만 calcarine 고랑에서 차별화에주의해야합니다.

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Representative Results

수동 및 자동 분할 가능한 차이의 그림

AMY, HC, PRC, ERC, 및 PHC에 대한 설명서 세그멘테이션의 3D 모델은도 1에 도시되고, 세그먼트의 시상 단면도는도 2에 도시된다. 수동 및 자동간에 극단적 가능한 차이를 예시의 목적 트레이싱은 잘못된 자동 분할과 대표 주제에서 AMY의 조각 (아래 그림 3 참조) 수동 추적과 함께 나란히했다. 자동 분할 소프트웨어 구조의 심체를 인식 할 수있는 동안, 그 세그먼트는 수동 분할에 비해, AMY 체적의 과소 귀착되는, 오히려 거칠었다.

설명을 위해, 하나의 피사체에 수동 추적의 결과는 자동 세그멘테이션 U로부터 얻어진 결과와 비교 하​​였다자동 분할 프로그램에게 43 ~ 45 노래; 초점은 에이미와 HC이었다. 에이미와 HC 세분화 1) 체적 통계 : 수동 분할 소프트웨어의 두 가지 방법에 의해 추적 에이미와 HC 볼륨은 또한 다음과 같은 두 가지 단계를 사용하여 피사체의 두개 내 양 (ICV) (표 1)에 대해 보정 하였다 자동으로 표시된 영역에 대한 볼륨 통계를 계산 하였다. 의 그레이 스케일 이미지와 함께 - 수 - 검사 분할이 소프트웨어에 입력했을 때이 정보는 분할 메뉴의 "볼륨 및 통계"에서 검색되었습니다. 2) ICV의 계산 : 이것은 표준 자동 분할 소프트웨어 (46)에 세 개의 프로그램을 사용하여 세 단계로 수행 하였다. 추출 처리는 예컨대 두개골 같은 비 뇌 조직을 잘라낸 원 화상으로부터 뇌 용적을 추출하기 위해 사용되었다. 부분 볼륨 추출 처리는 뇌척수액 (CSF), 회색 물질을 분리하는데 사용되었다흰색 물질. 마지막으로, 통계 처리는 피사체 ICV를 구하는 부분 볼륨을 요약 하였다.

그림 3
그림 3. 수동 추적 (A) 및 자동 분할 (B)의 결과 사이의 가능한 차이의 극단적 인 예. 여기에 표시가 AMY의 앞쪽 끝을 향해 관상 조각입니다. 비교에서 알 수있는 바와 같이보다 전문적인 인간의 눈에 AMY의 일환으로 식별 할 조직의 절반 이상을 무시하면서, 자동 분할 소프트웨어는, 왼쪽 AMY의 작은 부분을 인식하고; 비슷한 과소 평가,하지만 조금 적게, 또한 오른쪽 AMY에서 발생했습니다.

도 3은 수동 및 자동 추적, underestimat 대한 가능성 간의 불일치의 극단적 인 예를 나타내고 있지만 자동 분할하여 볼륨의 이온은 여전히 47을 존재합니다. 이러한 차이는 AMY 및 HC의 수동 및 자동 추적의 결과를 비교하는 표 1에 도시된다.

표 1
표 1. 본 프로토콜 및 자동 분할을 사용하여 수동 추적에서 양자 AMY 단일 주제의 HC, 대표 체적 결과. 자동 분할 비교 네 가지 구조의 각각의 양을 과소 평가했다. 보정 된 볼륨 복셀 체적 및 두개 내 용적 (ICV) 사이의 비율로서 계산 하였다. 이 주제에 대해, ICV는 = 1446616.73 mm 3. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

이러한 결과로부터 jove_content는 ">, 그것은 자동 분할 소프트웨어는 분할의 결과가 더 정밀도 높은 수준에 부합하도록 수정 및 수동 조절을 통해 정제 할 수 있다는 MTL 구조의 합리적인 현지화를 제공 할 수 있지만, 수 있다는 것을 명확 .

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Discussion

전통적으로, 수동 분할은 많은 연구자들에 의해 황금 표준으로 간주하고있다. 그럼에도 불구하고, 각각의 구조의 정확한 묘사는 MTL 구조의 높은 변수 형태로 복잡하고, 주변 신경 조직 및 비 - 신경 영역에 대하여 이러한 구조의 약함 일반적 MRI 대조 순서되었습니다. 역사적으로, 일부 MTL 구조에 대한 문헌에서 충돌에 대한 설명이 있었다. 40,41 중단으로 PRC를 분할의 경우에서, 예를 들어, 측부 고랑 설명 하였지만, 이것은 이전에 30 insulae limen의 레벨을 초과하지 않는 짧은 CS 같은 다른 문헌에 설명되었다. 해석의 차이는 중화 인민 공화국에 대해 서로 다른 전방 경계 정의를 주도하고 있으며,이 변화는 다른 연구에서 개별 구조의 세분화에서 관찰 된 이유를 어느 정도 설명 할 수 있습니다. 이 세그먼트의 측면이다수동 추적이 고유 한 이점을 제공 할 수있는 육안 검사가 자동 분할에서 구현하기 어려운 적응을 위해 수 있기 때문에, 정신 작용. 이것은 또한 PRC 및 ERC를 묘사하는 현재 프로토콜에서 사용되는 기준에 의해 설명 될 수있다. 참고로, 그러나, 일부 연구자에 관계없이 항상 고랑의 깊이 (30), CS의 중간 은행의 중간 점으로 중화 인민 공화국의 내측 경계를 정의하는 제안했습니다. 때문에 후방 PHC 테두리 때로는 모호한 경계에 후방 PHC,에 대하여, 몇 가지 정의는 현존하는 문헌에 기술되어있다. 현재의 프로토콜에서, HC 꼬리의 종단 넘은 경계 해부 (32) 및 기능적 연구 (48)에서 모두 HC 지나서 PHC 측정 관행을 반영하는데 사용된다. 그러나, 후방 PHC 국경도 원개 (42)의 CRU에 1.5 mm의 후방으로 그리고 마지막으로, 더 전방에 위치되는 것으로 정의 된HC는 뇌실 (30)의 판륜에 inferomedially 위치한 조각.

투자 수익 (ROI)과 이미지의 해상도의 목적에 따라, 연구자들은 분할에 흰색 물질을 포함하거나 제외하도록 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 흰색 물질의 포함으로 인해 해부학 적 검사에 대한 기능 상대의 전형적인 낮은 해상도로의 fMRI에 투자 수익 (ROI)의 사용에 적합 할 수 있습니다. 이러한 예는 백질과 회백질을 분리하는 것은 불가능하다 4 × 4mm 그리드 오버레이 (일반의 fMRI 해상도)와 MTL 조각을 보여주는 이전 연구 1에 의해 제공됩니다. 해부학 적 연구에서, 그러나, 백질 / 회색 물질의 분리는 일반적으로 수행되지만 구조가 연속적으로 추적하는 경우도 해부학 적 연구에서 약간의 흰색 물질의 포함으로 이어질 수있는, 국경을 묘사하기 위해 때로는 쉽습니다. 백색 물질의 배제가 바람직하면 boundarie 내에 추적의는, 오히려 그들보다, 흰색 물질 볼륨을 방지하기 위해 분할을 조정할 수 있습니다.

현재 프로토콜의 목표는 한 참석자의 가이드 라인을 추적 설명하는 것이지만, 연구 목적으로 분할 프로토콜을 구현, 신뢰성 평가는 트레이싱이 추적기 내부와에 걸쳐 일관성이 있는지 확인하기 위해 계산되어야한다. 연구의 목적에 따라 결정하기 위해 간 및 내부 평가자의 신뢰성 49 수동 분할 트레이싱에 사용할 수있는 몇 가지 모델이있다. 방법 사이의 비교를 들어, 급내 상관 계수는 (50)를 평가해야한다.

MR 영상 데이터를 수동으로 분할의 이점은 포괄적 인 가이드 라인에서 구현 해부학의 지식을 바탕으로 조정을 추적 및 / 또는 제작에 유연성이 허용하는 높은 정확도 및 적응성에 대한 가능성이다. 이러한 유연성은 자동 추적을 보완 할 수 있습니다. 또한,이러한 현재의 예에서와 같이 생체 뇌 MR 영상의 사용은 다른 방법이 가능하지 않을 수도있는 등 종단 연구 등의 몇 가지 방법 론적 혜택을 수 있습니다 (예를 들면., 사후의 51). 그것은 최근의 종이 (42)에 인정으로, MR 이미지에 cytoarchitecture 번역을하기 어려울 수 있지만, 유명한 랜드 마크의 사용은 주제에 걸쳐 사용할 수있는 상황에 맞는 가이드 라인을 제공 할 수 있습니다. 전체 MTL를 분할에서, 추적은 상황과 적응성 및 추적 정확도를 높일 수 있습니다 유연성의 수준을 수 있습니다 주변의 구조에 대한 지식을 제공한다. 우리가 우리의 프로토콜의 개요로서, MTL 구조의 경계에 관한 현존하는 문헌에 일관성이있다. 수동 분할은 쉽게 달성 자동 분할 알고리즘에 의해 아닙니다 추적 지침을 구현하는 유연성을 제공합니다. 또한, 관련 해부학 적 랜드 마크의 작동 지식을 가지고의 장점은또한 관련 자동 분할이 실패 할 경우, 그래야 우리의 프로토콜의 설명에 따라 시정 조치, MTL의 경계 (하위) 영역에 대한 추적 지침에 대한 이해를 기반으로 수행 할 수 있습니다.

훈련 속도와 효율성이 증가하지만, 뇌 구조의 수동 분할의 실제 한계는 뇌 해부학의 추가 전문 지식과 시간과 노력이 상당한 헌신을 필요로한다는 것입니다. 따라서, 높은 효율의 추구, 자동 분할 프로그램은 투자 수익 (ROI) 분할에 대한 대안으로 사용된다. MTL의 수동 및 자동 분할의 결과가 여기에 그림과 같이 그러나, 자동 분할 소프트웨어가 사용 확률 적 추정은 이러한 뇌 영역에서 수동 근사보다 정확하게 할 수 있습니다. 현재 프로토콜에 사용되는 표준 소프트웨어는 몇 가지 일반적인 옵션 (34)의 하나이지만, 잠재적 인 장점과 수동 분할 공동의 단점유사한 관계없이 자동 분할에 대한 선택의 소프트웨어는 자동 분할에 있습니다 mpared.

전반적으로, 우리의보기는 수동 및 자동 분할이 보완 방법을 사용할 수 있다는 것입니다. 우리는 필요한 경우 자동 추적 결과 전문 추적자에 의해, 확인하고 수동으로 정제하는 것이 좋습니다. 이 의정서는 고해상도 자기 공명 영상의 MTL 구조를 수동으로 추적을위한 지침을 제공합니다. 여기에 제시된 가이드 라인은 해상도의 넓은 범위의 화상에 적용 할 수 있도록 현재 이미지의 미세한 해상도를 활용함으로써, 구조 및 마크를 정확하게 포착 할 수있다. 첨부 된 영상 자료와 함께,이 작품은 하나 MTL 분할의 주요 방법으로 또는 자동를 보완하는 방법으로, 제공 및 홍보 MTL 구조의 총 해부학의 명확한 이해를, 수동 분할의 채택을 장려 할 것으로 예상된다 분할.

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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

신경 과학 제 89 해부학 분할 측두엽 MRI 수동 추적 하멕 해마 Perirhinal 외피 Entorhinal 외피 Parahippocampal 외피

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.

내측 측두엽 구조의 수동 분할을위한 포괄적 인 프로토콜
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Cite this Article

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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