2015年11月10日
本论文的目的是利用磁共振成像(MRI)研究海马体及其亚区。本文描述了一种用于分割海马体及五个海马亚结构的方案:阿蒙角(cornu ammonis, CA)1、CA2/CA3、CA4/齿状回、辐射层/ lacunosum /moleculare 层以及下托。
本方案的总体目标是提供一种可靠且解剖学上精确的方法,用于在磁共振成像中对人脑海马体及其亚区进行分割。在此方法中,海马亚区被划分为五个标签:CA1、CA2、CA3、CA4、齿状回、S-R-S-L-S-M以及icm。该方法有助于回答神经影像学领域的关键问题,例如海马亚区结构在健康状态和疾病状态下的变化情况。
该技术的主要优势在于其专为在3 T扫描仪上采集的高分辨率图像而设计,并且包含了海马体全长前后方向的亚区定义。首先,在终端中输入以下命令场景。在T1加权图像上打开软件界面,放大冠状面视图并聚焦于海马体,在导航窗口中选择“分割”(segmenting),然后选择XY半径。
将XY画笔大小设置为0.1。滚动至海马体最前部的冠状切片(切片a,即前部切片)。绘制海马体灰质最外缘边界,即其与周围颞叶白质交界处,并利用alveus高信号强度的白质辅助确定上界。
在导航窗口的分割菜单中使用标签填充工具,将标签填充至边界内部。对于切片B,海马头部已确定。继续以颞叶的白质和海马伞作为参考,绘制海马头部的边界。
接下来处理C切片,即海马头部的第二部分,需进行轮廓勾画。利用齿状回的白质来绘制海马的轮廓。然后使用轴向切面,从侧脑室海马前缘的最前端引出一条水平线,并将此线以下的所有结构划定为海马的一部分。
现在处理D切片,即海马头部,第三步:在颞叶白质处绘制海马的下边界,在侧脑室下角处绘制外侧边界。在齿状回白质处绘制上边界,在环池低信号区域处绘制内侧边界。对于E切片,绘制下、外侧、上和内侧边界。
与之前相同,通过绘制内侧边界的下部来确定内侧边界的下界,此处海马略有变薄并延伸至内侧皮层的灰质中。在这些切片中,将钩部包含在海马的分割范围内。然后在F切片上标定海马体部。与之前一致,分割时不要包含残留海马沟中低信号强度的脑脊液。
对于G段切片,海马尾部开始分段,以穹窿走行首次可见处为界。在更靠前的切片中,通过将海马旁回的形态外推至海马尾部,以排除海马旁回。
当无法再区分海马旁回时,应将所有可见的灰质视为海马尾部。接着,对于切片 H,将海马尾部分为两段,即后部海马尾部低信号强度的灰质与周围高信号强度的白质。最后,对于最尾侧的切片(切片眼),将海马灰质残余的小区域与颞叶周围的白质分离开来。
首先,在T2加权图像上滚动至海马体最靠前的冠状切面。通过选择“设置绘制标签”并在终端中输入1到255之间的数字,更改画笔颜色。对于切片A(最靠前的切片),沿可见海马灰质最长的可见轴线绘制一条直线,将其均分为两个相等的部分。
使用两种不同颜色标记这两个区域中位置较高的部分为ca one,位置较低的部分为sulu,即B切片的海马头部。标记海马结构中央的低信号强度区域。在海马下部弯曲处,根据SR SLSM定义ca one的下外侧csum边界。
继续沿海马体的最长轴绘制切片 C(海马头部)上内侧顶端的 CA1 边界。根据曲率标记紧随 CA1 的深色 S-R-S-L-S-M 条带,并将 S-R-S-L-S-M 内部任何高强度的灰质标记为 CA4 和齿状回(DG)。
然后利用弯曲部和下部海马界定SICM CA1的一个边界。从S-R-S-L-S-M最外上侧边缘开始,以45度角向超外侧方向延伸一条直线,定义CA1与CA2、CA3之间的边界。沿上缘将CA2/CA3向内侧延伸至齿状回之间的沟槽处,并将剩余的上缘部分标记为CA1。对于D切片,即海马头部第三部分。
按照上述方法,准确标记S-R-S-L-S-M CA四、DG和ICM。对于切片C,将CA二和CA三沿上缘向内侧延伸至一半位置,并将上缘的另一半标记为CA一。将海马头最内侧部分沿垂直方向均分为两半。
将内侧半部分标记为 S-R-S-L-S-M。然后,将外侧半部分横向均分为两半。再次将下部标记为 CA2、CA3,将上部标记为 CA4 DG;对于切片 E,海马头部四区使用 Angus。
将海马旁回(CA4齿状回)最内侧边缘向下延伸的垂直线定义为saeculum的一个边界。继续定义CA1、CA2、CA3、RSL、SM以及CA4 DG的边界。与之前相同,当海马头部过渡为海马体部时,将海马头部的基底部标记为“onus”标签,将中央低信号强度区域标记为SRSL sm。
在切片 E 上继续操作,沿 UCAS 标签的下外侧至上内侧轴方向,在 S-R-S-L-S-M 区段的上缘画一条线。该线以上的所有灰质标记为 CA2、CA3,该线以下未标记的灰质均标记为 CA4d。接下来是切片 F,即海马体部。在切片 G(海马尾部 1)上,继续按照切片 E 所述方法划定 S-R-S-L-S-M、CA4、DG、CA2 和 CA3 的边界。
在ICM切面中,一个边界变为一条45度角的斜线,从CA的内侧边缘向内下方向延伸至H切面的DG区。在海马尾部,将低信号强度的内层标记为S-R-S-L-S-M,外层高信号强度区域标记为CA1。一旦齿状回无法再与海马结构区分开来,则将中间残留的灰质全部标记为CA4dg。最后,对于I切面(最尾侧的切面),将整个结构保留为CA1。
当海马结构中不再可见暗色的S-R-S-L-S-M时,本方案采用磁共振成像对人脑海马进行分割。此处,利用T1加权图像将整个海马分为九个冠状切片。随后,利用T2加权图像对五个海马亚区进行分割;在此海马头部切片中,可观察到CA1、CA2、CA3、CA4、齿状回、S-R-S-L-S-M以及ICM。
一旦掌握,若操作得当,每位受试者的该技术可在 40 小时内完成。重要的是要尽可能遵循图像中的强度模式,并在受试者之间保持边界的一致性。还可采用其他自动分割技术,以研究易感人群(如正常衰老个体或阿尔茨海默病患者)海马体体积与形态相关的问题。
观看本视频后,您应能够可靠地重复该实验方案,并深入了解受试者的海马亚区精细解剖结构。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本文介绍了一种利用磁共振成像(MRI)对人脑海马体及其亚区进行分割的实验方案。该方法专注于为高分辨率图像提供一种解剖学上精确的分割技术。
使用3T MRI对海马亚区进行高分辨率手动分割,能够实现精确的解剖学界定,这对于早期发现及转化神经科学研发至关重要。本方案支持对海马形态进行可靠的定量分析,有助于在神经精神疾病和神经退行性疾病研究中开展机制性风险评估和靶点验证。可靠的亚区分割可提高生物标志物开发及产品线优先级决策的预测可信度。
该分割方案可融入从发现到临床前研究的连续流程,为假设验证、先导物识别及转化生物标志物的开发提供基础解剖学数据。