Eine umfassende Protokoll für die manuelle Segmentierung der medialen Temporallappen Structures

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, zu zeigen, wie man die menschlichen medialen Temporallappenstrukturen auf hochauflösenden Magnetresonanzbildern manuell nachzeichnet. Dies wird erreicht, indem zunächst die Amygdala im Gehirn identifiziert und systematisch vom vorderen bis zu den hinteren Rändern verfolgt wird. Der zweite Schritt besteht darin, die Längsstrecke und die allgemeinen Ränder des Hippocampus zu lokalisieren und ihn dann Schnitt für Schnitt in der vorderen posterioren Richtung nachzuzeichnen.

Anschließend werden die vorderen Strukturen des parahippocampalen Gyrus, nämlich der Interal- und Perinealkortiks, parallel nachverfolgt, um Variationen ihrer gegenseitigen Grenzen besser zu berücksichtigen. Der letzte Schritt besteht darin, das hintere Segment des para-hippocampalen Gyrus, nämlich den eigentlichen para-hippocampalen Cortex, in derselben vorderen hinteren Form nachzuzeichnen. Letztlich kann dieses manuelle Nachverfolgungsverfahren verwendet werden, um eine 3D-Darstellung und volumetrische Statistik aller Strukturen des medialen Zeitlappens zu erhalten.

Der Hauptvorteil dieses Nachverfolgungsprotokolls gegenüber bestehenden Protokollen sowie automatischen Segmentierungsalgorithmen besteht darin, dass es alle Bereiche des medialen Temporallappen relativ zu ihren benachbarten Strukturen identifiziert. Dies kann die Lokalisierungsgenauigkeit und manuelle Nachverfolgung erhöhen sowie bei der Bewertung und gegebenenfalls Korrektur helfen; die automatische Segmentierung führt zu einer Gehirnregion mit erheblicher Variabilität. Das aktuelle Protokoll wird nicht nur für anatomische Untersuchungen im medialen Temporallappen verwendet, sondern kann auch auf die Datenanalyse anderer bildgebender Modalitäten angewendet werden.

Zum Beispiel die funktionelle Magnetresonanztomographie, um funktionale Bereiche von Interesse mit hoher Genauigkeit zu identifizieren. Dieses Protokoll liefert eine einzigartige Illustration der intertemporalen Lappenregionen, was sowohl fortgeschrittenen als auch unerfahrenen Forschern helfen kann, diese Regionen im menschlichen Gehirn genau zu lokalisieren. Die erste Demonstration behandelt das Nachzeichnen der Amygdala.

Beginnen Sie damit, die Struktur im Gehirn zu lokalisieren. Identifizieren Sie den ersten Schnitt der Amygdala, in dem die Lyman-Insula erscheint. Dabei ist die Verbindung der weißen Substanz zwischen Frontallappen und Temporallappen kontinuierlich.

Das Optikuschiasma ist ein weiteres wichtiges Meilenstein. Dann wird das Eckbündel als inferolateraler Rand der Amygdala verwendet, um den letzten Schnitt der Amygdala in der koronalen Ansicht zu identifizieren. Suchen Sie nach einer Ebene, auf der die Struktur über der medialen Verlängerung des Schläfenhorns des Seitenventrikels und lateral zum uncinaten Gyrus, dem Vorsprung des Hippocampuskopfes, liegt.

Um nun die Amygdala zu verfolgen, identifizieren Sie den ersten Schnitt, in dem die vordere Kommissur über beide Hemisphären durchgehend ist, wobei die Amygdala in ihrer typischen Form sichtbar ist, und folgt der Amygdala mit dem Interalsulcus als supermedialer Rand, der imaginären Linie vom Fundus des halbjährlichen Sulcus entlang der weißen Substanz bis zur unteren Spitze der Amygdala als inframedialer Rand, der Schläfenstamm als laterale Rand und folgt der überseitigen Krümmung, um die Nachverfolgung auf den hinteren Schnitten zu vervollständigen, zieht eine imaginäre Linie vom Fundus des unteren kreisförmigen Sulcus der Insula entlang des halbjährlichen Gyrus bis zum Optikustrakt als oberer Rand der Amygdala. Achte darauf, den uninaten Gyrus auszuschließen. Verwenden Sie den Alius und das Schläfenhorn des lateralen Ventrikels für die inferolaterale Abgrenzung und den Schläfenstamm für den lateralen Rand.

Folge der Krümmung superseitlich, um das Nachzeichnen abzuschließen. Beachten Sie besonders darauf, die Amygdala in ihren frühen Schnitten von den umliegenden Bereichen, Onus und enteralem Kortex zu unterscheiden, indem Sie sagittale und axiale Ansichten als Leitfäden verwenden, und führen Sie dann systematisch eine Schnitt-Verfolgung der Amygdala von vorne bis hinten durch. Nach diesen Richtlinien ist die nächste Struktur im medialen Temporallappen, die lokalisiert werden muss, der Hippocampus beginnt, den Hippocampus zu verfolgen, wenn das temporale Horn des lateralen Ventrikels entlang des inferolateralen Rand der Amygdala erscheint, und die Verfolgung des Hippocampus mit seinem letzten Erscheinungsbild, submedial zum Trigone des lateralen Ventrikels, nutzt stets alternative Beobachtungsrichtungen, um den Hippocampus und seine Grenzen zu lokalisieren.

Um die Grenzen des Hippocampus zu definieren, beginnen wir damit, den Alius und die FIA als überlegene Aspekt abzugrenzen. Das Schläfenhorn an der lateralen Seite zieht sich unterhalb entlang des Winkelbündels, um den unteren Rand zu definieren. Verfolgen Sie den Hippocampus weiterhin mit denselben Definitionen.

Zusätzlich wird das Ulu in die Segmentierung integriert, sodass es unmittelbar an das weiße Substanzbündel des parahippocampalen Gyrus grenzt. Sie richtet sich superior mit der Kurve des Tonus aus und erstreckt sich hauptsächlich horizontal vom Hippocampus aus. Beim Nachzeichnen der folgenden drei Strukturen wird besondere Aufmerksamkeit geschenkt.

Zunächst sollte die hintere Last in die Segmentierung einbezogen werden. Zweitens sollten Sie den Plexus choroidus oberhalb des Alius aus der Segmentierung weglassen, obwohl dies bei niedriger Auflösung möglicherweise nicht möglich ist. Und drittens: Beziehen Sie sich auf die beiden alternativen Ansichten, um die Einbeziehung des Schwanzes des Caudatuskerns zu vermeiden.

Das nächste zu verfolgende Gebiet ist der parahippocampale Gyrus. Ein Begriff, der den perinealen Kortex auf der lateralen Seite einschließt. Der trinale Kortex auf der medialen Seite und der eigentliche para-hippocampale Cortex in den vorderen Schnitten definieren den ersten Schnitt des Perinealkortex mit dem Auftreten des Kollateralsulcus vor Beginn des Trinalkortex. Der perineale Kortex verläuft vom medialen Rand des lateralen Ufers des Kollateralsulkus bis zum lateralen Fundus des Gyrus des Albe oder des medialen Fundus.

Wenn zwei Gyri von Albe vorhanden sind oder der Mittelpunkt der dorsalen temporalen polaren Fläche. In Abwesenheit dieses Gyrus beginnen Sie, den Interalkortex etwa fünf Millimeter vor der Lyman-Insula zu verfolgen, wobei der Fundus des medialen temporalen polaren Sulcus das obere Ende und die Peel-Oberfläche als inframediale Grenze dient. Nachdem die Amygdala erscheint, wird der Fundus des semi-annularen Sulcus zur oberen Grenze, also zu dem Punkt, an dem die imaginäre Erweiterung des Winkelbündels auf die Ventrikelhöhle trifft.

Ist der halbringförmige Sulcus nicht unterscheidbar, kann die Grenze zwischen Perineal- und Trinolkortex von Schnitt zu Schnitt variieren. Wenn der Seitensulcus tief ist, also größer oder gleich 1,5 Zentimeter, folgt der perineale Kortex vom medialen Rand des medialen Ufers dieses Sulcus bis zur Mitte seines lateralen Ufers. Bei Fällen eines regulären Kollateralsulcus, dessen Tiefe von einem bis 1,5 Zentimeter reicht, wird der Perinalkortex als Areal vom Mittelpunkt des medialen Ufers des Kollateralsulcus bis zum medialen Ende des lateralen Ufers des Sulcus nachverfolgt.

Bei einem flachen Kollateralsulkus von weniger als einem Zentimeter folgt der Perinealkortex vom Fundus dieses Sulkus bis zur Mitte der Krone des fusiformen Gyrus. Wenn der Kollateralsulcus unterbrochen wird, meist auf Höhe des Uncus-Apex, durch einen kleinen Gyrus, der aus seinem Fundus herausragt, folgt der Perinealkortex zum Fundus des lateralen Sulcus. Verfolgen Sie den enteralen Kortex bis etwa 1,5 Millimeter hinter der Onkelspitze.

Erweitern Sie die Verfolgung des Perinealkortex medial, sodass sie nach ihrem Abschluss die Stelle des enteralen Kortex einnimmt, wo die Definitionen der Leiter weiterhin über eine Länge von drei Millimetern gelten. Darüber hinaus wird der Perinealkortex durch den para-hippocampalen Cortex ersetzt. Beginnen Sie mit der Verfolgung des para-hippocampalen Cortex auf dem Schnitt unmittelbar hinter dem Ende des perinealen Cortex und etwa vier Millimeter zurück zum Ende des hippocampalen Schwanz.

Verfolgen Sie den para-hippocampalen Cortex proper auf die gleiche Weise wie beschrieben für den hinteren Teil des perinealen Kortex, bis der calcine sulcus erscheint und ihn auf den unteren Rand des Sulcus beschränkt. Sollte ein Mini-Sulcus etwa auf diesem Niveau auftreten, sollte er in die Segmentierung aufgenommen werden. Ein Ergebnis der Nachverfolgung der MTL-Strukturen wird hier in der 3D-Darstellung und in 2D-Bildern gezeigt, die die Lage repräsentativer Schnitte im Gehirn auf der rechten Seite zeigen.

Diese koronalen Bilder der Amygdala zeigen ein extremes Beispiel für mögliche Unterschiede zwischen den Ergebnissen manueller Nachverfolgung und automatischer Segmentierung. Wie im rechten Seitenpanel zu sehen ist, hat eine gängige automatische Segmentierungssoftware nur einen kleinen Teil der linken Amygdala identifiziert, während mehr als die Hälfte des Gewebes vernachlässigt wird, das für ein professionelles menschliches Auge als Teil der Amygdala identifiziert werden kann. Eine ähnliche Unterschätzung, aber in geringerem Maße trat auch in der rechten Amygdala auf.

Hier sind repräsentative volumetrische Ergebnisse der beidseitigen Amygdala und des Hippo campi eines einzelnen Versuchsobjekts gezeigt, die durch manuelle Nachverfolgung ergeben wurden. Mit dem aktuellen Protokoll und der automatischen Segmentierung lässt sich beobachten, dass die automatische Segmentierung das Volumen jeder der vier verglichen Strukturen falsch eingeschätzt hat. Nach diesem Verfahren können Volumenstatistiken erhoben werden, um Fragen zu beantworten, wie zum Beispiel, ob die Strukturen des medialen Temporallappens volumetrische Unterschiede zwischen zwei Altersgruppen oder zwischen gesunden und klinischen Gruppen aufweisen.

Um Genauigkeit und Effizienz beim Nachzeichnen zu gewährleisten, ist es wichtig, auf jede der drei visuellen Ebenen zu verweisen: die koronale, axiale und sagittale Ebene. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man die MIT-Schläfflappenregionen genau identifiziert und manuell nachzeichnet oder automatische Segmentierungen anpasst, basierend auf dem Kennen der anatomischen Grenzen der Strukturen.