يونيو 9, 2018
وتصف هذه الورقة نموذج إحصائي لتحليل بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الحجمي، الذي يحدد أن "التغيير نقطة" عندما يبدأ ضمور الدماغ في بريمانيفيست مرض هنتنغتون. ويتحقق رسم خرائط الدماغ كل النقاط التي التغير استناداً إلى حجم الدماغ التي تم الحصول عليها باستخدام خط أنابيب تجزئة المستندة إلى أطلس الصور T1 المرجحة.
الهدف العام من خط أنابيب تحليل الصور هذا هو إجراء تحليل حجمي كمي لصور التصوير بالرنين المغناطيسي المرجحة T1 وتحديد نقاط التغيير الحرجة عندما يبدأ ضمور الدماغ في الأمراض التنكسية العصبية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في التحليل الكمي للتغيرات التشريحية للدماغ أثناء مسار المرض التنكسي العصبي. على سبيل المثال ، ترتيب ونمط ضمور الدماغ في مرض هنتنغتون.
الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن الجمع بين التجزئة المستندة إلى الأطلس وتحليل نقطة التغيير يجلب معلومات زمنية مكانية فريدة حول تنكس الدماغ من عدد كبير من الدراسات. تم تحقيق التحليل الحجمي للتصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ بواسطة MRICloud ، والذي يوفر تجزئة تلقائية بالكامل للصور وتحديدها الكمي من خلال الحساب عن بعد وواجهة المستخدم المستندة إلى الويب. يوفر لنا تحليل نقطة التغيير للتصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ رؤية منهجية لتطور المرض عبر الدماغ كله.
تمتد تطبيقات هذه التقنية نحو مجموعة من الأمراض التنكسية العصبية. لبدء هذا الإجراء ، قم بتحويل الصور المرجحة ثلاثية الأبعاد T1 من تنسيق DICOM الخاص بالبائع إلى التنسيق الذي تم تحليله. انقر نقرا مزدوجا لفتح Dcm2Analyze.exe.
سيتم فتح نافذة منبثقة. حدد مسار دليل بيانات DICOM المدخل كمدخل ومسار ملف الصورة الذي تم تحليله واسمه كإخراج. ثم انقر فوق "انتقال" لإكمال التحويل.
لتجزئة صور T1 المستندة إلى MultiAtlas باستخدام MRICloud ، قم بتسجيل الدخول إلى BrainGPS وحدد أداة التجزئة من القائمة الرئيسية. هناك خياران تحت التجزئة، T1-MultiAtlas لتجزئة صور T1 الفردية، ودفعة T1-MultiAtlas لمعالجة الدفعات. أرسل المهام على واجهة برمجة تطبيقات T1-MultiAtlas Batch عن طريق ضغط ملفات صور متعددة تم تحليلها في ملف ZIP، ثم انقر فوق zip لتحميل ملف ZIP.
الآن ، املأ الحقول المطلوبة. لمعالجة الخادم، اختر بوابة علوم التشريح الحسابي. بالنسبة لنوع الشريحة ، اختر من بين Sagittal أو Axial أو Sagittal المحول إلى محوري.
بالنسبة لمكتبة MultiAtlas، اختر مكتبة Atlas ذات الفئة العمرية الأقرب إلى بيانات المستخدم لتحسين دقة التجزئة. تحقق من حالة الوظيفة من خلال حالة وظيفتي. بمجرد الانتهاء من المهام ، سيظهر زر نتائج التنزيل الذي يسمح للمستخدمين بتنزيل نتائج التجزئة كملف ZIP.
سيتم حفظ النتائج في مجلدات فردية. تصور النتائج بالنقر فوق الزر عرض النتائج. ستتحول صفحة الويب إلى واجهة التصور.
تتداخل طرق العرض المحورية والهمية والتاجية لخريطة التجزئة على الصورة التشريحية المرجحة T1. يتم عرض 3-D لهياكل الدماغ المجزأة في النافذة العلوية اليسرى. يشير لون خريطة التجزئة المتراكبة إلى درجة z للأحجام الهيكلية.
اضبط خيارات المرئيات ، بما في ذلك تشغيل / إيقاف تشغيل التراكب ، وعتامة التراكب ، والتكبير والتصغير ، ومواضع التقسيم من اللوحة اليمنى العليا. لإجراء معالجة الدفعات للحصول على أحجام الدماغ في مجموعة سكانية ، استخدم برنامج MATLAB الداخلي لاستخراج أحجام الدماغ الفردية ودمجها في جدول بيانات. في MATLAB ، قم بتشغيل رئيسي.
م ، وستظهر واجهة المستخدم الرسومية. في استخراج وحدة التخزين T1 من لوحة MRICloud، حدد المدخلات، بما في ذلك دليل الدراسة حيث يتم حفظ نتائج التجزئة التي تم تنزيلها، ومسار ملف جدول البحث متعدد المستويات واسم الملف. حدد دليل الإخراج لملف جدول البيانات حيث ستتم كتابة بيانات وحدة التخزين إليه.
انقر فوق زر حجم الاستخراج لتشغيل التحليل. ستظهر رسالة بعد الانتهاء بنجاح. يمكن التحقق من النتائج في جدول البيانات ، حيث تحتوي الصفوف على بيانات موضوع فردية وتحتوي الأعمدة على الأحجام الهيكلية لهؤلاء الأفراد المحددة في تفاصيل تشريحية متعددة.
لحساب نقاط التغيير لهياكل الدماغ الفردية ، استخدم نفس واجهة المستخدم الرسومية MATLAB. في لوحة تحليل نقطة التغيير، حدد جداول البيانات التي تحتوي على بيانات وحدة التخزين متعددة المستويات ومعلومات التشخيص المقترنة. بعد ذلك ، حدد دليل ملف نص الإخراج ، والذي ستتم كتابة نتائج نقطة التغيير إليه.
بعد ذلك ، اختر مستوى الدقة ونوع تعريف الأنطولوجيا في المربع المنسدل ، حيث سيتم إجراء تحليل نقطة التغيير. اختر أيضا المثبط الرئيسي لاستخدامه في تحليل نقطة التغيير ، على سبيل المثال ، درجة CAP لمرض هنتنغتون. انقر فوق الزر حساب نقطة التغيير لإجراء التحليل وسيتم حفظ نقاط التغيير الناتجة في ملف Excel الناتج المحدد من قبل المستخدم.
لإجراء تقييمات إحصائية لنقاط التغيير في واجهة المستخدم الرسومية MATLAB ، حدد معلمات الاختبارات الإحصائية ، بما في ذلك عدد التقليب وعدد التمهيد. انقر فوق زر الاختبار الإحصائي لتشغيل الاختبارات. بعد هذه الخطوة ، ستتم كتابة قيم p من اختبار التقليب بالإضافة إلى المتوسط والانحراف المعياري من عملية bootstrap إلى ملف نص الإخراج كأعمدة إضافية.
اختياريا ، لتعيين نقاط التغيير في الدماغ والفضاء ثلاثي الأبعاد ، انقر فوق نقطة تغيير الخريطة. بعد هذه الخطوة، سيتم إنشاء خريطة نقطة التغيير وتصورها من خلال التراكب على الصورة المرجحة T1. تظهر هنا النتائج التمثيلية لتجزئة الدماغ بالكامل المستندة إلى أطلس بمستويات متعددة من التفاصيل.
يتمتراكب المناظر المحورية والإكليلية لخرائط التجزئة متعددة المستويات على الصور التشريحية الموزونة T1. يتم توضيح العلاقات التشريحية الهرمية بين نصف الكرة الأرضية ، والنوى الدماغية ، والعقد القاعدية للنوى الدماغية ، والمخطط والكرة الشاحبة للعقد القاعدية ، والبوتامين والمذنبة في المخطط في 3-D. هنا ، توضح مخططات المبعثر تحليل نقطة التغيير لهذه الهياكل ، حيث تشير النقاط الزرقاء إلى درجات z للبيانات الحجمية بعد تصحيح العمر والجنس والأحجام بين الجمجمة.
المنحنيات السوداء هي درجات z المجهزة ، مع الانحدار إلى درجات CAP المعتمدة على نقطة التغيير ، وتشير الخطوط الحمراء إلى مواضع نقاط التغيير. فيما يلي خرائط نقاط تغيير الدماغ بالكامل بمستويات متعددة من التفاصيل. يتم تعيين المناطق التي تظهر نقاط تغيير مهمة على صورة موزونة T1، وتشير الألوان إلى قيم نقطة التغيير في وحدة درجة CAP.
بمجرد إتقانه، يمكن إنجاز هذا الإجراء في عدة ساعات لجزء تجزئة الصورة، اعتمادا على توفر مورد السحابة. وبضع ساعات أخرى لتحليل نقطة التغيير ، اعتمادا على مستوى الدقة التشريحية المحدد من قبل المستخدم. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم دائما التحقق من جودة الصورة الأصلية ودقة تجزئة الصورة قبل المتابعة إلى تحليل نقطة التغيير.
بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال تحليل الصور الطبية لاستكشاف التغيير التشريحي للدماغ بالكامل ونمطه الزمني المكاني في دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي الكبيرة للأمراض التنكسية العصبية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء التجزئة الآلية للصور المرجحة T1 وكيفية استخدام واجهة المستخدم الرسومية MATLAB لتشغيل تحليل نقطة التغيير للبيانات الضوئية.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
تقدم هذه الدراسة نموذجاً إحصائياً لتحليل بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي الحجمي (volumetric MRI) لتحديد بداية ضمور الدماغ في مرحلة ما قبل ظهور الأعراض لمرض هنتنغتون. وتستخدم هذه الطريقة مسار تقسيم يعتمد على أطلس لتحقيق رسم خرائط لكامل الدماغ لنقاط التغير في أحجام الدماغ.
تمكن هذه الطريقة فرق البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية من اكتشاف المؤشرات الحيوية الهيكلية المبكرة في الأمراض التنكسية العصبية من خلال تحديد نقاط الانعطاف ذات الدلالة الإحصائية في ضمور مناطق الدماغ. ومن خلال رسم خريطة للتطور الزمكاني للضمور باستخدام تقسيم الدماغ بالكامل وتحليل نقاط التغيير، يدعم هذا النهج التحقق من الأهداف وتقليل المخاطر الميكانيكية في البرامج قبل السريرية. كما يوفر قراءات كمية وقابلة للتكرار يمكن أن ترشد قرارات المتابعة أو الإيقاف (go/no-go) وتحديد أولويات المحفظة الدوائية في اكتشاف أدوية الجهاز العصبي المركزي.
تتكامل هذه الطريقة ضمن سلسلة الاكتشافات، بدءاً من التحقق المبكر من الهدف وصولاً إلى التطوير قبل السريري، مما يوفر نهجاً قابلاً للتوسع لمراقبة التغيرات التشريحية في نماذج الأمراض التنكسية العصبية.