2014年7月2日
本研究提供了一套完整的手动追踪内侧颞叶(MTL)结构的操作指南。该方案可应用于针对健康人群和临床人群的内侧颞叶结构和/或结构-功能联合磁共振成像(MRI)研究。
本实验的总体目标是演示如何在高分辨率磁共振图像上手动勾画人脑内侧颞叶结构。首先通过识别大脑中的杏仁核,并从其前界到后界进行系统性勾画来完成第一步。第二步是确定海马的纵向范围及其大致边界,然后沿前后方向逐层勾画海马结构。
接下来,平行追踪海马旁回的前部结构,即内侧和围侧皮层,以更好地适应它们之间边界的变化。最后一步是以相同的前后方向追踪海马旁回的后部节段,即真正的海马旁皮层。最终,这种手动追踪方法可用于获得所有内侧颞叶结构的三维重建图像及体积统计学数据。
与现有示踪方案以及自动分割算法相比,本示踪方案的主要优势在于能够根据内侧颞叶各区域与其邻近结构的相对位置关系识别出所有区域。这可以提高定位准确性及手动示踪的精确度,同时有助于评估和必要时校正脑区自动分割结果,尤其是在解剖结构存在较大个体差异的脑区。当前方案不仅可用于内侧颞叶的解剖学研究,还可应用于其他成像模态的数据分析。
例如,采用功能磁共振成像以高精度识别功能性的感兴趣区域。本方案对颞叶间区域提供了独特的图示,有助于经验丰富的研究人员和初学者准确识别和定位人脑中的这些区域。第一个示例演示了杏仁核的勾画。
首先在脑内定位该结构。找到杏仁核中利曼岛叶首次出现的切片,此处即为额叶与颞叶之间白质连接连续的位置。
视交叉是另一个重要的解剖标志。然后利用角束作为杏仁核的下外侧边界,以在冠状面上确定杏仁核的最后一个切片。寻找一个结构位于侧脑室颞角内侧延伸部分上方、海马头部钩状突起外侧的层面。
现在开始勾画杏仁核,首先确定前连合在双侧半球连续且杏仁核呈现典型形态的第一个切片。以内侧沟作为上内侧边界,从半球沟底部沿白质至杏仁核下端画一条假想线作为下内侧边界,以外侧颞叶茎作为外侧边界,并沿背外侧曲率在后部切片上完成勾画。从岛叶下环状沟底部水平沿半球回至视束画一条假想线,作为杏仁核的上界。务必排除钩回。利用侧脑室颞角和杏仁核尾部进行下外侧边界划分,外侧边界仍以颞叶茎为准。
沿结构的弧度向后外侧延伸,完成描记。在早期切片中,需特别注意利用矢状面和轴向视图作为引导,区分杏仁核与其周围的钩回及内侧颞叶皮层,然后系统地从前向后逐层描记杏仁核。根据这些原则,接下来需定位内侧颞叶中的海马体:当侧脑室颞角沿杏仁核的下外侧边界出现时,开始描记海马体,并持续至海马体最后一次出现,即位于侧脑室三角区内下方时结束。始终利用不同的视角方位来辅助定位海马体及其边界。
定义海马边界时,首先从上部开始勾画出齿状回和内嗅区前部(FIA)。在下方外侧,沿颞角追踪至角束以确定下边界。随后在整个过程中持续采用相同的定义来追踪海马结构。
此外,将海马旁回的白质束立即与分段中的钩回(ulu)相邻。上方与钩(onus)的曲线对齐,并主要从海马体水平延伸。在追踪以下三个结构时需特别注意。
首先,在分割时应包含后部的尾状核。其次,务必避免将位于alius上方的脉络丛纳入分割范围,但在分辨率较低的图像上可能难以实现。第三,参考另外两个视角,以避免将尾状核的尾部纳入分割。
接下来需要勾画的区域是海马旁回,该术语用于包含外侧的鼻周皮层、内侧的三角皮层,以及在前部切片中的海马旁回皮层本身。在三角皮层出现之前,当出现侧副沟时,即定义鼻周皮层的第一个切片。从侧副沟外侧壁的内侧边缘开始,沿白线回的外侧底部或内侧底部勾画鼻周皮层。
若存在两条脑回或背侧颞极表面的中点。在缺乏此脑回时,从利曼岛叶前方约五毫米处开始追踪内侧皮层,以内侧颞极沟的底部作为上界,以剥离面作为下内侧边界。当杏仁核出现后,半环状沟的底部即成为上界,或假想的钩束延伸线与脑室腔相交的点即为上界。
若半环状沟无法辨认,则每侧切片上阴部皮层与三叉皮层之间的边界可能有所不同。当副嗅沟较深(即深度大于或等于1.5厘米)时,从该沟内侧壁内缘追踪阴部皮层至其外侧壁中点。对于副嗅沟深度正常(即深度在1至1.5厘米之间)的情况,将阴部皮层定义为从副嗅沟内侧壁中点至其外侧壁内侧端之间的区域。
若侧副沟较浅且不足一厘米,则从该沟的底部追踪至梭状回冠部的中点以勾画鼻周皮层。当侧副沟出现中断时(通常在钩回尖端水平,由其底部伸出的小脑回所致),应将鼻周皮层追踪至外侧沟的底部。肠周皮层则需追踪至钩回尖端后方约1.5毫米处。
将阴部皮层的描记向内侧延伸,占据肠皮层终止后的位置,此处梯形定义继续延伸三毫米。在此之后,阴部皮层由海马旁皮层取代。应在阴部皮层末端后方的下一个切片处开始正确描记海马旁皮层,并在海马尾末端后方约四毫米处结束描记。
以与后部阴部皮层相同的方式描记海马旁皮层本体,直至出现镰状沟,将其限制在该沟的下缘。若在此水平附近出现小沟,应将其包含在分割范围内。此处展示了对内侧颞叶结构进行描记的结果,包括三维渲染图像以及二维图像,后者显示了脑右侧代表性切片的位置。
这些杏仁核的冠状面图像展示了一个手动追踪与自动分割结果之间可能存在差异的极端示例。如右侧图示所示,一种常用的自动分割软件仅识别出左侧杏仁核的一小部分,而忽略了超过一半的组织,这些组织在专家的人眼观察下可明确识别为杏仁核的一部分。右侧杏仁核也出现了类似的低估情况,但程度较轻。
此处展示的是一名受试者通过手动描记获得的双侧杏仁核和海马体的代表性体积测量结果。采用本方案及自动分割方法后,可以观察到自动分割对这四个结构中每一个的体积估计均存在误差。通过执行此流程,可收集体积统计学数据,以回答诸如内侧颞叶结构在两个年龄组之间或健康组与临床组之间是否存在体积差异等问题。
为了在描记过程中确保准确性和效率,重要的是要参考三个可视平面:冠状面、轴向面和矢状面。观看本视频后,您应能够充分理解如何根据结构的解剖边界,准确识别并手动描记或调整MIT颞叶区域的自动分割结果。
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本研究概述了一种使用高分辨率磁共振成像手动追踪内侧颞叶(MTL)结构的详细方案。该方法适用于结构和功能磁共振成像研究中的健康人群及临床人群。
内侧颞叶结构的精确解剖界定对于神经退行性疾病研究中的靶点验证至关重要,因为体积变化是关键的生物标志物。通过减少结构磁共振成像分析中的机制性模糊,手动勾画方案可提高预测的可信度,支持在临床前与临床研究之间实现可靠的生物标志物对应。该方法能够对功能磁共振信号提取和结构-功能共定位实现一致的感兴趣区域(ROI)定义,从而提升靶点参与研究中的转化连续性。
该方法通过提供解剖学上精确的内侧颞叶(MTL)分割,支持从早期发现到先导化合物识别及临床前研究的整个发现过程,用于靶点验证和生物标志物研究。