Eine umfassende Protokoll für die manuelle Segmentierung der medialen Temporallappen Structures

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, zu veranschaulichen, wie die Strukturen des menschlichen medialen Temporallappens manuell auf hochauflösenden Magnetresonanzbildern verfolgt werden können. Dies wird erreicht, indem zunächst die Amygdala im Gehirn identifiziert und systematisch von der vorderen bis zur hinteren Grenze verfolgt wird. Der zweite Schritt besteht darin, die longitudinale Ausdehnung und die allgemeinen Grenzen des Hippocampus zu lokalisieren und dann Schicht für Schicht in vorderer posteriorer Richtung zu verfolgen.

Als nächstes verfolgen wir die anterioren Strukturen des Gyrus parahippocampalis, nämlich die interale und die perineale Kortex, parallel, um Variationen in ihren gegenseitigen Grenzen besser berücksichtigen zu können. Der letzte Schritt besteht darin, das hintere Segment des Gyrus para-hippocampus, d.h. den eigentlichen kortex para-hippocampus, auf die gleiche Weise zu verfolgen. Letztendlich kann dieses manuelle Tracing-Verfahren verwendet werden, um ein 3D-Rendering und eine volumetrische Statistik aller medialen Temporallappenstrukturen zu erhalten.

Der Hauptvorteil dieses Tracing-Protokolls gegenüber bestehenden Protokollen sowie automatischen Segmentierungsalgorithmen besteht darin, dass es alle Regionen des medialen Temporallappens relativ zu ihren benachbarten Strukturen identifiziert. Dies kann die Lokalisierungsgenauigkeit und die manuelle Nachverfolgung erhöhen, sowie bei der Bewertung und Korrektur helfen. Bei Bedarf ergibt die automatische Segmentierung eine Region des Gehirns, die eine erhebliche Variabilität aufweisen kann. Das aktuelle Protokoll wird nicht nur für anatomische Untersuchungen im medialen Temporallappen verwendet, sondern kann auch auf die Datenanalyse aus anderen bildgebenden Verfahren angewendet werden.

Zum Beispiel die funktionelle Magnetresonanztomographie, um funktionelle Regionen von Interesse mit hoher Genauigkeit zu identifizieren. Dieses Protokoll bietet eine einzigartige Darstellung der intertemporalen Lappenregionen, die sowohl fortgeschrittenen als auch unerfahrenen Forschern helfen kann, diese Regionen in einem menschlichen Gehirn genau zu lokalisieren. Die erste Demonstration befasst sich mit der Rückverfolgung der Amygdala.

Beginnen Sie mit der Lokalisierung der Struktur im Gehirn. Identifiziere den ersten Abschnitt der Amygdala, in dem die Lyman-Insula erscheint. Das ist der Punkt, an dem die Verbindung der weißen Substanz zwischen dem Frontallappen und dem Temporallappen durchgehend ist.

Das Chiasma opticum ist ein weiterer wichtiger Orientierungspunkt. Verwenden Sie dann das Winkelbündel als inferolateralen Rand der Amygdala, um den letzten Schnitt der Amygdala in der koronalen Ansicht zu identifizieren. Suchen Sie nach einer Ebene, auf der die Struktur über der medialen Ausdehnung des Schläfenhorns des lateralen Ventrikels und lateral des Gyrus uncinatus, der Ausstülpung des Kopfes des Hippocampus, liegt.

Um nun die Amygdala zu verfolgen, identifizieren wir den ersten Schnitt, in dem die vordere Kommissur durch beide Hemisphären kontinuierlich ist, wo die Amygdala in ihrer typischen Form sichtbar ist, und verfolgen Sie die Amygdala unter Verwendung des Sulcus interalis als supermedialer Grenze, der imaginären Linie vom Fundus des halbjährlichen Sulcus entlang der weißen Substanz bis zur unteren Spitze der Amygdala als inframedialer Rand, den Schläfenstiel als lateralen Rand und folgen Sie der superolateralen Krümmung, um die Nachzeichnung auf den hinteren Schnitten zu vervollständigen, ziehen Sie eine imaginäre Linie von der Höhe des Fundus des unteren zirkulären Sulcus der Insula entlang des halbjährlichen Gyrus bis zum Tractus opticus als oberer Rand der Amygdala. Achten Sie darauf, den Gyrus uncinatus auszuschließen. Für die inferolaterale Abgrenzung wird der Alius und das Schläfenhorn des Seitenventrikels und für die laterale Begrenzung der Schläfenschaft verwendet.

Folgen Sie der Krümmung super seitlich, um die Nachzeichnung abzuschließen. Achten Sie besonders darauf, die Amygdala in ihren frühen Schnitten von den umgebenden Bereichen, dem Onus und dem enteralen Kortex zu unterscheiden, indem Sie sagittale und axiale Ansichten als Leitfaden verwenden, und führen Sie dann systematisch eine Schnitt-für-Schicht-Verfolgung der Amygdala in anteriorer bis posteriorer Richtung durch. Unter Verwendung dieser Richtlinien ist die nächste Struktur im medialen Temporallappen, die lokalisiert werden soll, der Hippocampus, der mit der Verfolgung des Hippocampus beginnt, wenn das Schläfenhorn des lateralen Ventrikels entlang der inferolateralen Grenze der Amygdala erscheint, und die Verfolgung des Hippocampus mit seinem letzten Erscheinungsbild, inframedial zum Trigon des lateralen Ventrikels, immer die alternativen Betrachtungsausrichtungen verwendet, um den Hippocampus und seine Grenzen zu lokalisieren.

Um die Grenzen des Hippocampus zu definieren, beginnen wir mit der Abgrenzung des Alius und der FIA auf der oberen Seite. Das Schläfenhorn an der lateralen Seite verläuft entlang des Winkelbündels, um den unteren Rand zu definieren. Fahren Sie mit der Verfolgung des Hippocampus fort, indem Sie überall die gleichen Definitionen verwenden.

Nehmen Sie zusätzlich das Ulu so in die Segmentierung auf, dass es unmittelbar an das Bündel der weißen Substanz des Gyrus para-Hippocampus grenzt. Richtet sich überlegen an der Krümmung des Ons aus und erstreckt sich hauptsächlich horizontal vom Hippocampus aus. Achtet besonders darauf, wenn die folgenden drei Strukturen nachgezeichnet werden.

Beziehen Sie zunächst die hintere Belastung in die Segmentierung ein. Zweitens, achten Sie darauf, den Plexus choroideus über dem Alius aus der Segmentierung wegzulassen, obwohl dies bei Bildern mit niedrigerer Auflösung möglicherweise nicht möglich ist. Und drittens, beziehen Sie sich auf die beiden alternativen Ansichten, um die Einbeziehung des Schwanzes des Nucleus caudatus zu vermeiden.

Das nächste Gebiet, das verfolgt werden muss, ist der Gyrus parahippocampalis. Ein Begriff, der verwendet wird, um den perinealen Kortex auf der lateralen Seite einzuschließen. Der trinale Kortex auf der medialen Seite und der para-hippocampale Kortex in den vorderen Schnitten definieren den ersten Schnitt des perinealen Kortex mit dem Auftreten des kollateralen Sulcus vor dem Beginn des trinalen Kortex; verfolgen Sie den perinealen Kortex vom medialen Rand der lateralen Bank des sulcus collateralis bis zum lateralen Fundus des Gyrus albe oder des medialen Sulcus.

Wenn zwei Windungen der Albe vorhanden sind oder der Mittelpunkt der dorsalen temporalen Polfläche. In Abwesenheit dieses Gyrus beginnt man, den interalen Kortex etwa fünf Millimeter vor der Lyman-Insula zu verfolgen, wobei der Fundus des medialen temporalen polaren Sulcus als oberes Ende und die Schälfläche als inframediale Grenze verwendet wird. Nachdem die Amygdala aufgetreten ist, wird der Fundus des halbringförmigen Sulcus zur oberen Grenze oder zu dem Punkt, an dem die imaginäre Verlängerung des Winkelbündels auf die Ventrikelhöhle trifft.

Wenn der halbringförmige Sulcus nicht zu unterscheiden ist, kann die Grenze zwischen dem perinealen und dem trinalen Kortex von Schicht zu Schicht variieren. Wenn der Sulcus collateralis tief ist, d.h. größer oder gleich 1,5 Zentimeter, verfolgen Sie die perineale Rinde vom medialen Rand der medialen Bank dieses Sulcus bis zum Mittelpunkt seiner lateralen Bank. In Fällen mit einem regelmäßigen Kollateralsulkus, d. h. mit einer Tiefe von einem bis 1,5 Zentimetern, verfolgen Sie die perineale Rinde als den Bereich vom Mittelpunkt der medialen Bank des Collateralsulcus bis zum medialen Ende der lateralen Bank des Sulcus.

Im Falle eines flachen Kollateralsulcus, der weniger als einen Zentimeter groß ist, verfolgen Sie die perineale Rinde vom Fundus dieses Sulcus bis zum Mittelpunkt der Krone des Gyrus fusiformis. Wenn der Sulcus collateralis unterbrochen ist, normalerweise auf Höhe der Spitze des Onkels, durch einen kleinen Gyrus, der aus seinem Fundus austritt, verfolgen Sie die perineale Rinde bis zum Fundus des Sulcus lateralis. Verfolgen Sie die enterale Rinde bis etwa 1,5 Millimeter hinter der Onkelspitze.

Verlängern Sie die Verfolgung der perinealen Rinde nach medial, um den Platz der enteralen Rinde nach ihrer Beendigung einzunehmen, wo die Definitionen für die Leiter über eine Länge von drei Millimetern weiterhin gelten. Darüber hinaus wird der perineale Kortex durch den para-hippocampalen Kortex substituiert. Richtiger Anfang, um den para-hippocampalen Kortex auf dem Schnitt unmittelbar hinter dem Ende des perinealen Kortex zu verfolgen, und das Ende etwa vier Millimeter posterior bis zum Ende des Hippocampus-Schwanzes.

Verfolgen Sie den eigentlichen para-hippocampalen Kortex auf die gleiche Weise, wie es für den hinteren Teil des perinealen Kortex beschrieben wurde, bis der calcine Sulcus erscheint und ihn auf den unteren Rand des Sulcus beschränkt. Sollte ein Mini-Sulcus auf dieser Ebene auftreten, beziehen Sie ihn in die Segmentierung mit ein. Ein Ergebnis der Verfolgung der MTL-Strukturen ist hier im 3D-Rendering und in 2D-Bildern zu sehen, die die Position repräsentativer Schnitte im Gehirn auf der rechten Seite zeigen.

Diese koronalen Bilder der Amygdala zeigen ein extremes Beispiel für mögliche Unterschiede zwischen den Ergebnissen der manuellen Verfolgung und der automatischen Segmentierung. Wie in der rechten Seitenleiste zu sehen ist, hat eine gängige automatische Segmentierungssoftware nur einen kleinen Teil der linken Amygdala identifiziert, während mehr als die Hälfte des Gewebes, das für ein menschliches Auge als Teil der Amygdala identifizierbar ist, vernachlässigt wurde. Eine ähnliche Unterschätzung, aber in geringerem Maße, trat auch in der rechten Amygdala auf.

Hier sind repräsentative volumetrische Ergebnisse der bilateralen Amygdala und der Hippo Campi von einem einzigen Probanden gezeigt, die durch manuelles Tracing gewonnen wurden. Unter Verwendung des vorliegenden Protokolls und der automatischen Segmentierung kann festgestellt werden, dass die automatische Segmentierung das Volumen jeder der vier verglichenen Strukturen falsch eingeschätzt hat. Nach diesem Verfahren können Volumenstatistiken erhoben werden, um Fragen zu beantworten, z. B. ob die Strukturen des medialen Temporallappens volumetrische Unterschiede zwischen zwei Altersgruppen oder zwischen gesunden und klinischen Gruppen aufweisen

Um die Genauigkeit und Effizienz der Verfolgung zu gewährleisten, ist es wichtig, sich auf jede der drei visuellen Ebenen, die koronale, die axiale und die sagittale, zu beziehen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie automatische Segmentierungen der MIT-Temporallappenregionen basierend auf der Kenntnis der anatomischen Grenzen der Strukturen genau identifizieren und manuell verfolgen oder anpassen können.