Name: Un protocollo completo per Segmentazione manuale delle Strutture mediale del lobo temporale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 30 s
Description: Scopri la segmentazione manuale delle strutture del lobo temporale mediale utilizzando immagini di risonanza magnetica ad alta risoluzione. Questo protocollo dettagliato consente di ottenere rendering 3D e statistiche volumetriche precise.

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Questa ricerca è stata finanziata da fondi destinati al FD. MM è stata sostenuta da una borsa IGERT nell'ambito della National Science Foundation Grant No. 0903622. Gli autori desiderano ringraziare i membri del Dolcos Lab per l'assistenza nella raccolta e preparazione dei dati.

1. Amigdala <ol><li> Anteriori Fette di AMY <ol><li> Identificare la prima fetta di AMY in cui appare inizialmente l&#39;insula limen, dove la connessione sostanza bianca tra lobi frontali e temporali è continuo e visibile 30. Nella vista coronale, utilizzare il fascio angolare confine inferolaterale del AMY. </li><li> Individuare il chiasma ottico come punto di riferimento per l&#39;aspetto del AMY. Utilizzare assiale e vista sagittale a distinguere il AMY nei suoi primi fette dal uncus circostante. Seguire il tratto materia bianca intorno al AMY nella vista assiale per escludere l&#39;area entorinale 32. </li><li> Spostamento posteriormente, identificare il primo slice in cui la commessura anteriore è continuo per tutta entrambi gli emisferi 28, dove il AMY è visibile nella sua forma tipica. Tracciare il AMY senso antiorario utilizzando il solco entorinale come il confine superomedial, la linea immaginaria dal fondo dello sulcu semianulares lungo la sostanza bianca alla punta inferiore della AMY come il bordo infero-mediale, lo stelo temporale come il bordo laterale, e di nuovo al solco entorinale per completare il tracciamento 31. </li></ol></li><li> Posterior Fette di AMY <ol><li> Si noti che a questo livello, sia il AMY e HC sono visibili nella stessa fetta (s). </li><li> Sempre in vista coronale, identificare l&#39;ultima fetta di AMY dove la struttura è superiore all&#39;estensione mediale del corno temporale del ventricolo laterale 36 (o il alveus se il ventricolo non è presente) e lateralmente al giro uncinato, la protuberanza del capo del HC. Controllare i punti di vista sagittali ed assiali per il tracciamento preciso e uniforme. </li><li> Tracciare una linea immaginaria dal fondo del solco circolare inferiore dell&#39;insula al tratto ottico come il bordo superiore della AMY 31, che differenzia anche dalla materia grigia del globo pallido e putamen. </li><li> Traccia lungoil giro semilunari come il confine superomedial ed escludono il giro uncinato 32. Utilizzare il corno inferiore del ventricolo laterale e lo stelo temporale per la delimitazione laterale. </li></ol></li><li> Fette consecutivi del AMY in direzione anteriore-posteriore <ol><li> Sistematicamente rintracciare la fetta-by-slice AMY con le relative linee guida di cui sopra. In corrispondenza della porzione anteriore del AMY, utilizzare gli stessi confini come per la maggior parte antero-fetta; al contrario, in corrispondenza della porzione posteriore del AMY, utilizzare gli stessi confini come per la fetta più posteriore. </li><li> Continuare a utilizzare i punti di vista assiali e sagittali per aiutare a definire e perfezionare ulteriormente i confini Amy. </li></ol></li></ol> 2. Hippocampus <ol><li> Localizzazione del HC <ol><li> Iniziate tracciando la HC quando il corno temporale del ventricolo laterale appare lungo il confine inferolaterale del AMY. Se il corno temporale del ventricolo laterale è già presente su fette precedenti, notare che esimoe insorgenza del HC è poi indicato con il corno temporale del ventricolo laterale allargando e allungando superolaterally. </li><li> Terminare il tracciato della HC con la sua ultima apparizione inferomediale al trigono del ventricolo laterale 31. Utilizzare sempre i punti di vista alternativi per aiutare a localizzare il HC e dei suoi confini. </li></ol></li><li> Definizioni di confine della HC <ol><li> Delineare l&#39;HC laterale contro il corno temporale. Nei casi in cui il corno temporale del ventricolo laterale non è sufficiente percepibile, escludere una fila di voxel dalla segmentazione per indicare esso. </li><li> Inferiormente, utilizzare il fascio angolare (o suo prolungamento immaginario) alla cavità ventricolare per separare il HC dalla PHG. Utilizzare il alveus insieme ai fimbria come confine superiore. Tracciare la HC utilizzando le stesse definizioni tutto. </li><li> Inoltre, includere il subiculum nella segmentazione tale che confina mediale della sostanza bianca fascio del PHG, allinea superiormentecon la curva del uncus, e si estende principalmente orizzontalmente dalla HC 37. Tracciare posteriormente, mantenere queste definizioni fino a quando il solco calcarina interviene. </li></ol></li><li> Notando Divisioni del HC <ol><li> Si noti che l&#39;HC può essere diviso in tre segmenti: testa, corpo e coda. </li><li> Utilizzare l&#39;aspetto dell&#39;apice UNCAL per segnare il passaggio dalla testa al corpo HC HC, e la crescente e rapida espansione in dimensioni, che coincide tipicamente con l&#39;aspetto del crus del fornice, a significare l&#39;aspetto della coda HC 23,30,38. </li></ol></li><li> Prestare particolare attenzione quando si traccia le seguenti strutture. <ol><li> Includere il uncus posteriore nel segmentazione. </li><li> Omettere il plesso coroideo sopra il alveus dalla segmentazione sulle fette coronali, anche se questo potrebbe non essere possibile sulle immagini a bassa risoluzione. </li><li> Fare riferimento alle due viste alternative per evitare l&#39;inserimento della coda del cAudate ed il pulvinar all&#39;aspetto superiore della coda HC. </li><li> Evitare inclusione del giro fascicolare notando la sua comparsa a livello del crus del fornice, dove inizialmente si è separata dalla coda dell&#39;ippocampo dal cinerea Fasciola e più diventa posteriormente la materia grigia superiore al calcarina solco 32. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50991/50991fig2highres.jpg" width="400" /> Figura 2. Una fetta rappresentante sagittale della MTL tracciata usando il presente protocollo, che mostra la posizione effettiva nel cervello, e le posizioni relative tra le sue strutture principali, vale a dire, il AMY (rosso), HC (blu), il PRC (giallo), CER (rosa), e la PHC (verde). 3. Paraippocampale Gyrus <ol><li> Notando Divisioni del PHG <ol><li> Si noti che il PHG can essere diviso in due segmenti principali: anteriore PHG (cioè, il PRC e ERC), e il PHG posteriore (cioè, il PHC). </li><li> Si noti che nel segmento anteriore, la RPC appare prima del CER, e affianca lateralmente attraverso tutto il suo percorso. </li><li> Dopo il CER scompare, si noti che la RPC sussume il suo posto sul PHG e prosegue per 3 mm. </li><li> Oltre questo segmento, tracciare posteriore PHG, dove il PHC assume la larghezza della PHG fino alla sua estremità 30. </li></ol></li><li> Anteriori Fette della PHG <ol><li> Definire la prima fetta del PRC con l&#39;aspetto del CS 25,39. Prima dell&#39;inizio del CER, tracciare il PRC dal bordo mediale della sponda laterale del CS al fondo laterale del giro di Schwalbe, o che da una mediale se sono presenti due circonvoluzioni di Schwalbe, o il punto medio del superficie dorsale temporopolar in mancanza di questo giro 25,39. </li><li> Iniziare a tracciare il CER da 5 mm anterior al limen insula 40,41. </li><li> Continua tracciando il CER utilizzando il fondo del solco temporopolar mediale come fine superiore 40, e il fondo del solco semianulare dopo la visualizzazione del AMY, o il punto in cui il prolungamento immaginario del fascio angolare incontra la cavità ventricolare se il solco è semianulare indistinguibili 25. Si noti che si estende inferiormente per soddisfare la cavità ventricolare o la superficie piale direttamente. </li><li> Il confine tra la RPC e il CER può variare da sezione a sezione. <ol><li> Quando il CS è profondo (≥ 1,5 cm), tracciare il PRC dal bordo mediale della banca mediale di questo solco, al punto centrale della sua banca laterale 25. </li><li> In casi con un regolare CS (profondità di 1-1,5 cm), tracciare il PRC come area dal punto medio della banca mediale del solco collaterale alla fine mediale della banca laterale del solco 25. </li><li> Con un &lt;em&gt; superficiale CS (&lt;1 cm), traccia il PRC dal fondo di questo solco al punto medio della corona del giro fusiforme 25. </li></ol></li><li> Quando il CS viene interrotta, di solito a livello dell&#39;apice UNCAL, da un piccolo giro emergenti dal suo fondo, tracciare il PRC al fondo del solco laterale 25. Includere o escludere materia bianca secondo l&#39;obiettivo per il ROI. </li><li> Tracciare la ERC fino 1,5 millimetri posteriormente al vertice UNCAL, o alla fine del giro intralimbicus 42. </li><li> Estendere il tracciato del PRC medialmente ad occupare il posto del CER dopo la sua cessazione, in cui le definizioni per questi ultimi continuano ad applicarsi fino 4,5 millimetri posteriormente al vertice UNCAL, o la fine del giro intralimbicus 42. Il PRC è quindi sostituita dalla PHC 25,30. </li></ol></li><li> Posterior Fette della PHG <ol><li> Iniziare a tracciare il PHC sul posteriore fetta alla fine del PRC, fino al 4 mm posteriormente al tegli fine della coda HC 32. Definizioni alternativi dalla letteratura sono descritti nella sezione discussione. Ancora una volta, includere o escludere sostanza bianca seconda porta. </li><li> Delineare il PHC utilizzando lo stesso metodo descritto nella porzione posteriore della RPC dopo la scomparsa del CER. Anche utilizzare la materia bianca del cingolo come confine superiore una volta che appare. Continua tracciando in questo modo fino alla comparsa del solco calcarina, che limita la PHC superomedially al bordo inferiore del solco 30. </li><li> Se un mini-solco appare prima della comparsa del solco calcarina, includere nella segmentazione, ma essere cauti nel differenziare dal solco calcarina. </li></ol></li></ol>

Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

Tradizionalmente, la segmentazione manuale è stato considerato il gold standard da molti ricercatori. Tuttavia, una precisa definizione delle singole strutture è stata complicata dalla morfologia altamente variabile delle strutture MTL, e dai contrasti solito deboli MRI di queste strutture contro le aree di tessuto e non-neuronali neurali circostanti. Storicamente, ci sono stati descrizioni contrastanti in letteratura per alcune strutture MTL. In alcuni casi di segmentazione RPC, ad esempio, il solco collaterale è stato...

A correction was made to <a href="/video/50991">A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures</a>. Table 1 and its legend were updated. References 10 and 14 were also updated.
The references were updated from:
<ol start="10">
<li>Wager, T. D. &amp; Smith, E. E. Neuroimaging studies of working memory: a meta-analysis. Cognitive, Affective &amp; Behavioral Neuroscience. 3(4), 255-274 (2003).</li>
</ol>
<ol start="14">
<li>Scheltens, Ph, et al. Atrophyofmedialtemporallobeson MRIin 'probable' Alzheimer's disease and normal ageing: diagnostic value and neuropsychological correlates. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 55(10), 967-972, (1992).</li>
</ol>
to:
<ol start="10">
<li>Wager, T. D., Phan, K. L., Liberzon, I., &amp; Taylor, S. F. Valence, gender, and lateralization of functional brain anatomy in emotion: a meta-analysis of findings from neuroimaging. Neuroimage. 19 (3), 513-31, doi:10.1016/S1053-8119(03)00078-8 (2003).</li>
</ol>
<ol start="14">
<li>de Leon, M. J. et al. Imaging and CSF studies in the preclinical diagnosis of Alzheimer's disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 1097, 114-145, doi:10.1196/annals.1379.012 (2007).</li>
</ol>
Table 1 had its legend updated from:
Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has underestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and Intracranial volume (ICV). For this subject, ICV = 1446616.73 mm3.
to:
Table 1. Representative volumetric results of the bilateral AMY and the HC of a single subject, from manual tracing using the present protocol and automatic segmentation. Automatic segmentation has misestimated the volume of each of the four structures compared. Corrected volume was calculated as the ratio between Voxel volume and ICV. For this subject, ICV = 1599482.11 mm3. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50991/50991table1.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

A correction was made to <a href="/video/50991">A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures</a>. Table 1 and its legend were updated. References 10 and 14 were also updated.

Erratum: A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures

Il lobo temporale mediale (MTL), una zona putativo del più alto livello di integrazione delle informazioni sensoriali 1, è stato oggetto frequente di analisi mirate. Ad esempio, l&#39;ippocampo e le aree parahippocampal associati sono stati ampiamente studiati nella ricerca di memoria 2-5. Inoltre, il ruolo dell&#39;amigdala è stato spesso sottolineato in ricerca esaminando trasformazione emozione e interazioni emozione-cognizione 6-11. Recentemente, diverse regioni MTL hanno anche ricevuto l&#39;attenzione nel settore emergente delle neuroscienze personalità, che collega la struttura e la funzione di queste e di altre regioni del cervello a variazione individuale in tratti di personalità 12. Valutare l&#39;anatomia e la funzione delle strutture MTL può essere importante nel facilitare la diagnosi delle malattie degenerative in cui specifiche anomalie strutturali e funzionali possono verificarsi in diverse strutture MTL. Ad esempio, nella malattia di Alzheimer (AD), una significativatrofeo della corteccia entorinale e nell&#39;ippocampo si osserva 13,14, e atrofia dell&#39;ippocampo può prevedere il passaggio da deterioramento cognitivo lieve a 15 dC. Algoritmi automatici di segmentazione sono di recente diventati popolari per la segmentazione delle strutture corticali e sottocorticali, ma come con qualsiasi strumento, questi programmi inevitabilmente verificarsi errori in alcuni casi. In questi casi un ricercatore dovrebbe essere equipaggiata sia con le conoscenze e le linee guida per riconoscere i confini anatomici delle strutture MTL. La tendenza in letteratura esistente è stato quello di indirizzare le singole sottoregioni MTL 16-21, con molti protocolli che tendono a concentrarsi su ippocampo 16-19. Diversamente dalla maggior parte degli orientamenti pubblicati disponibili per MTL tracing, l&#39;attuale protocollo fornisce un insieme completo di linee guida che consentono chiara la localizzazione di tutte le sottoregioni MTL. Sono descritte le linee guida l&#39;analisi per le seguenti strutture MTL: l&#39;amigdala (AMY), l&#39;ippocampo (HC), la corteccia peririnale (PRC), la corteccia entorinale (ERC), e la corteccia parahippocampal (PHC). L&#39;AMY e HC sono tracciate in primo luogo, e sono poi seguiti dal giro paraippocampale (PHG) strutture. Si noti che il HC generico termine è usato qui per riferirsi alla formazione HC, che comprende l&#39;HC corretto, il subiculum, e il segmento posteriore uncus 22-24. Si noti inoltre che il PHG può essere diviso in due segmenti, la porzione anteriore e la porzione posteriore. All&#39;interno della parte anteriore del PHG, può essere ulteriormente suddivisa in PHG anteriore laterale e mediale, le cui aree corticali corrispondere alla RPC e del CER, rispettivamente. Il PHC, la zona corticale della porzione posteriore del PHG, corrisponde alla corteccia parahippocampal corretta. Per motivi di semplicità, useremo i termini RPC e CER per riferirsi a anteriore PHG laterale e mediale, e PHC per riferirsi al PHG posteriori. Il segmentation per ogni struttura inizia con una localizzazione di massima delle frontiere anteriori e posteriori, insieme ad altri punti di riferimento importanti, che viene poi seguita dal tracciato effettivamente compiuto slice-by-slice sul piano coronale, in un anterior-posterior/rostro-caudal direzione. In tutti i casi, le sezioni sagittali ed assiali sono strettamente monitorati per aiutare la localizzazione dei confini e punti di riferimento anatomici. La necessità di tali orientamenti tracciamento è anche illustrata nelle figure che mostrano possibili differenze tra l&#39;uscita di protocolli automatiche e manuali di segmentazione. Il vantaggio di un protocollo che descrive tutte le strutture MTL nel formato di visualizzazione corrente è che le variazioni di anatomia (ad esempio, il solco collaterale profondità [CS]) che potrebbe influenzare definizioni del bordo possono essere descritti nel contesto con l&#39;anatomia circostante (ad esempio , la RPC e CER mediale e bordi laterali variano in posizione a seconda della profondità del CS 25 </sup&gt;). Questo potrebbe non essere chiaro o comprensibile a un tracciante inesperto o un tracciante esperto che ripercorre solo singole strutture o separati, e la nostra conoscenza, un orientamento tale visivamente globale non esiste. Il presente protocollo è una presentazione esplicita di linee guida utilizzate per MTL tracing in una precedente inchiesta che identifica contributi differenziali da sottoregioni MTL l&#39;effetto memoria migliorando di emozione 26, adattato alle più alte immagini di risoluzione del cervello consentite dalle recenti sviluppi in risonanza magnetica strutturale (RM) . Il tracciato è illustrato su scansioni ottenute da un volontario sano (femmina, 24 anni), usando uno scanner 3T MR. Immagini anatomiche sono state acquisite come 3D MPRAGE (TR = 1.800 msec, TE = 2.26 msec; FOV = 256 x 256 mm, dimensione voxel = 1 x 0,5 x 0,5 mm) con un angolo di acquisizione parallela ad AC-PC. Se i dati immagine viene acquisita con un angolo di acquisizione differente, come l&#39;orientamento obliquo, i dati devono essere regridded ad un parallelo o perpendicolarmente alla AC-PC, in modo tale che le descrizioni anatomiche limite tradurre in modo appropriato. Le immagini sono state poi tradotte in formato Nifti e l&#39;ingresso in un software di segmentazione 27 per il tracciamento manuale. Dati di scansione utilizzati nel protocollo attuale è stato raccolto come parte di uno studio che è stato approvato dal Comitato Istituzionale, e il volontario fornito consenso scritto. Attingendo informazioni dai vari protocolli di tracciabilità separate per queste strutture 18-22,28-31, nonché da analisi e atlanti anatomici 23,32,33, il presente protocollo presenta una serie completa di linee guida che indirizzano incongruenze nella letteratura esistente. Completato da materiali visivi di accompagnamento, questo lavoro si prevede di promuovere la chiara comprensione delle strutture MTL, e suscitare l&#39;interesse della ricerca futura adozione segmentazione manuale, sia come metodo primario di MTL tracciato o come supplementaMetodo ry di segmentazione automatica. Fornendo una guida precisa, intuitiva e conveniente per comprendere l&#39;anatomia MTL, questo protocollo aiuterà i ricercatori a identificare la posizione di tutti sottoregioni MTL, rispetto ai loro strutture vicine, anche se solo alcune strutture MTL sono specificamente mirati per le analisi. Questo non solo per aumentare la precisione di localizzazione, ma aiuterà anche rivelatori a prendere decisioni informate in caso di variazione morfologica, che è altamente probabile nel MTL. Queste linee guida possono essere applicati alla ricerca che implica indagini MRI strutturali e / o funzionali del MTL, comprese le analisi volumetriche e cervello rilevamento delle anomalie, nonché procedure di localizzazione delle funzionale, anatomica e analisi tractographic, in gruppi sani. Il presente protocollo potrebbe essere utilizzato anche per informare la segmentazione delle strutture MTL per i pazienti (ad esempio, pazienti con atrofia), se i principali punti di riferimento anatomici sono relativamente conservati. Tracing soggetto clinicadati s &#39;può richiedere tempo e impegno supplementare, a seconda della gravità della atrofia e / o cambiamenti anatomici. E &#39;importante considerare la distinzione tra circonvoluzioni e cortecce al momento di definire il ROI. Anatomicamente, giro qui si riferisce sia materia bianca e materia grigia, mentre la corteccia si riferisce alla materia grigia solo. A seconda dell&#39;uso previsto del ROI, segmentazioni potrebbero includere sostanza bianca o escluderlo. Si consiglia il tracciato da eseguire in sequenza, sottostruttura da sottostruttura, un emisfero per volta. Alcuni pacchetti software 34 permettono di tracciare i confini delineati su una fetta per essere incollato su fette successive, una funzione che accelera il processo. E &#39;sempre consigliabile fare riferimento all&#39;emisfero opporsi, se necessario, al fine di verificare la coerenza tra le due parti (ad esempio, per individuare punti di repere anatomici). In alternativa, tracciamento parallelo delle stesse strutture all&#39;interno del due emisferos può anche essere eseguita. Indipendentemente dal fatto che il tracciato è sequenziale o parallelo, una volta che il processo è completo, i rivelatori devono ricontrollare il risultato finale e apportare le modifiche necessarie, facendo riferimento entrambi gli emisferi e viste multiple aereo. Seconda dell&#39;esperienza del tracciante e la risoluzione dei dati di imaging, segmentazione manuale del MTL per dati soggetti sani può richiedere 8-10 ore o più, nel caso di un tracciante novizio, per 3-4 ore, in caso di un esperto. <img alt="Figura 1" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50991/50991fig1highres.jpg" width="400" /> Panoramica Figura 1. Un 3D del MTL, tracciata utilizzando il presente protocollo. Strutture mostrato qui il AMY (rosso), l&#39;HC (blu), la Repubblica popolare cinese (giallo), il CER (rosa), ed il PHC (verde) .

<table><tbody><tr><td>ITK-SNAP</td><td>Team ITK-SNAP presso l'Università della Pennsylvania e l'Università dello Utah</td><td>ITK-SNAP v2.2</td><td></td></tr><tr><td>FSL</td><td>Gruppo di Analisi per Risonanza Magnetica Funzionale del Cervello (FMRIB)</td><td>FSL v4.1</td><td></td></tr><tr><td>Siemens Magnetom Trio 3T MR Scanner</td><td>Siemens</td><td>Magnetom Trio 3T</td><td></td></tr></tbody></table>

un protocollo completo per segmentazione manuale delle strutture mediale del lobo temporale

A Comprehensive Protocol for Manual Segmentation of the Medial Temporal Lobe Structures

Il presente documento descrive un protocollo completo per il tracciamento manuale del set di regioni cerebrali comprendente il lobo temporale mediale (MTL): amigdala, ippocampo, e le regioni parahippocampal associati (peririnale, entorinale, e parahippocampal corretta). A differenza di molti altri protocolli di tracciamento disponibili, di solito concentrandosi su alcune aree MTL (ad esempio, amigdala e / o ippocampo), la prospettiva di integrazione adottato dai presenti orientamenti tracciamento permette per una chiara localizzazione di tutte le sottoregioni MTL. Integrando le informazioni da una varietà di fonti, inclusi i protocolli di tracciabilità esistenti rivolti separatamente varie strutture MTL, rapporti istologici, e atlanti cerebrali, e con il complemento di materiali visivi illustrativo, l&#39;attuale protocollo fornisce una guida precisa, intuitiva e conveniente per la comprensione del MTL anatomia. La necessità di tali linee guida il tracciamentoè sottolineata anche illustrando le possibili differenze tra i protocolli automatici e manuali di segmentazione. Questa conoscenza può essere applicato verso la ricerca che coinvolge non solo le indagini di risonanza magnetica strutturale, ma anche colocalization e il segnale fMRI estrazione strutturale-funzionale da ROI anatomicamente definiti, in gruppi sani e clinici simili.

Illustrazione delle possibili differenze tra Segmentazione manuale e automatico Un modello 3D della segmentazione manuale per l&#39;AMY, HC, PRC, ERC, e PHC è mostrato in Figura 1, e una sezione sagittale della segmentazione è mostrato in Figura 2. Allo scopo di illustrare estreme differenze possibili tra manuale e automatico tracciati, fette di AMY da un soggetto rappresentativo di errata segmentazione automatica sono stati giustapposti con...

Il presente lavoro fornisce un insieme completo di linee guida per il tracciamento manuale delle strutture del lobo temporale mediale (MTL). Questo protocollo può essere applicato a ricerche che coinvolgono indagini strutturali e/o combinate di risonanza magnetica strutturale-funzionale (MRI) della MTL, sia in gruppi sani che clinici.

Un protocollo completo per Segmentazione manuale delle Strutture mediale del lobo temporale

The present paper describes a comprehensive protocol for manual tracing of the set of brain regions comprising the medial temporal lobe (MTL): amygdala, ...

L'obiettivo generale di questa procedura è illustrare come tracciare manualmente le strutture del lobo temporale mediale umano su immagini di risonanza magnetica ad alta risoluzione. Questo si ottiene identificando prima l'amigdala nel cervello e tracciandola sistematicamente dal bordo anteriore a quello posteriore. Il secondo passaggio consiste nel localizzare l'estensione longitudinale e i bordi generali dell'ippocampo, per poi tracciarlo fetta per fetta nella direzione anteriore posteriore.Successivamente, traccia in parallelo le strutture anteriori del giro para-ippocampo, ovvero le cortecce interale e perineale, per adattarsi meglio alle variazioni nei loro bordi comuni. L'ultimo passaggio è tracciare il segmento posteriore del giro para-ippocampo, cioè la corteccia para-ippocampale propria, nello stesso modo anteriore posteriore. In definitiva, questa procedura di tracciamento manuale può essere utilizzata per ottenere un rendering 3D e statistiche volumetriche di tutte le strutture dei lobi temporali mediali.Il principale vantaggio di questo protocollo di tracciamento rispetto ai protocolli esistenti, così come agli algoritmi di segmentazione automatica, è che identifica tutte le regioni del lobo temporale mediale rispetto alle strutture vicine. Questo può aumentare la precisione della localizzazione e il tracciamento manuale, oltre ad aiutare nella valutazione e correzione se necessario; la segmentazione automatica produce una regione del cervello che può presentare una notevole variabilità. L'attuale protocollo è utilizzato non solo per indagini anatomiche sul lobo temporale mediale, ma può anche essere applicato all'analisi dei dati da altre modalità di imaging.Ad esempio, l'imaging a risonanza magnetica funzionale per identificare con grande precisione le regioni funzionali di interesse. Questo protocollo fornisce un'illustrazione unica delle regioni del lobo intertemporale, che può aiutare sia i ricercatori avanzati che quelli alle prime armi a identificare con precisione queste regioni nel cervello umano. La prima dimostrazione riguarda il tracciamento dell'amigdala.Inizia localizzando la struttura nel cervello. Identificare la prima fetta dell'amigdala in cui compare l'insulina di Lyman. È in questo luogo che la connessione della sostanza bianca tra i lobi frontale e temporale è continua.Il chiasma ottico è un altro punto di riferimento importante. Poi si utilizza il fascio angolare come bordo inferolaterale dell'amigdala per identificare l'ultima fetta dell'amigdala nella vista coronale. Cerca un livello in cui la struttura sia superiore all'estensione mediale del corno temporale del ventricolo laterale e lateralmente al giro uncinato, la protuberanza della testa dell'ippocampo.Ora per tracciare l'amigdala, identifica la prima fetta in cui la commissura anteriore è continua in entrambi gli emisferi dove l'amigdala è visibile nella sua forma tipica, traccia l'amigdala usando il solco interale come bordo super mediale, la linea immaginaria dal fondo del solco semestrale lungo la sostanza bianca fino alla punta inferiore dell'amigdala come bordo infra-mediale, il fusto temporale come bordo laterale e segue la curvatura superolaterale per completare il tracciamento sulle fette posteriori, traccia una linea immaginaria dal livello del fondo del solco circolare inferiore dell'insula lungo il giro semestrale fino al tratto ottico come bordo superiore dell'amigdala. Assicurati di escludere il giro uncinato. Utilizzare l'alio e il corno temporale del ventricolo laterale per la delineazione inferolaterale e il fusto temporale per il bordo laterale.Segui la curvatura molto lateralmente per completare il tracciamento. Prestare particolare attenzione a distinguere l'amigdala nelle sue prime sezioni dalle aree circostanti, dall'onus e dalla corteccia enterale utilizzando come guide le viste sagittale e assiale, quindi eseguire sistematicamente un tracciamento taglio per taglio dell'amigdala in direzione anteriore a posteriore. Seguendo queste linee guida, la struttura successiva nel lobo temporale mediale da localizzare è l'ippocampo, iniziando a tracciare l'ippocampo quando il corno temporale del ventricolo laterale appare lungo il bordo inferolaterale dell'amigdala e il tracciamento dell'ippocampo con la sua ultima apparizione, infra-mediale rispetto al trigone del ventricolo laterale, utilizza sempre le orientazioni alternative di osservazione per aiutare a localizzare l'ippocampo e i suoi bordi.Per definire i confini dell'ippocampo, si inizia delineando l'alius e la FIA nell'aspetto superiore. Il corno temporale nell'aspetto laterale segue inferiormente il fibrato angolare per definire il bordo inferiore. Continua a tracciare l'ippocampo usando le stesse definizioni per tutto il percorso.Inoltre, includere l'ulu nella segmentazione in modo che esso confini immediatamente con il fascio di sostanza bianca del giro paracampale. Si allinea superiormente con la curva dell'onus e si estende principalmente orizzontalmente dall'ippocampo. Presta particolare attenzione quando traccia le seguenti tre strutture.Innanzitutto, includere il oneno posteriore nella segmentazione. In secondo luogo, assicurati di omettere il plesso coroideo sopra l'alius dalla segmentazione, anche se ciò potrebbe non essere possibile su immagini a bassa risoluzione. E terzo, fare riferimento alle due visioni alternative per evitare l'inclusione della coda del nucleo caudato.L'area successiva da tracciare è il giro para-ippocampo. Un termine usato per includere la corteccia perineale sul lato laterale. La corteccia trinale sul lato mediale e la corteccia para-ippocampale propria nelle fette anteriori definiscono la prima sezione della corteccia perineale con la comparsa del solco collaterale prima dell'inizio della corteccia trinale; la corteccia perineale viene tracciata dal bordo mediale della banca laterale del solco collaterale fino al fondo laterale del giro di Albe o a quello mediale.Se sono presenti due giri di albe o il punto medio della superficie polare temporale dorsale. In assenza di questo giro, il giro inizia a tracciare la corteccia interale circa cinque millimetri anteriore all'insulina di Lyman, utilizzando il fondo del solco polare temporale mediale come estremità superiore e la superficie di peeling come bordo infra-mediale. Dopo la comparsa dell'amigdala, il fondo di fondo del solco semianulare diventa il bordo superiore, ovvero il punto in cui l'estensione immaginaria del fascio angolare incontra la cavità ventricolare.Se il solco semianulare è indistinguibile, il confine tra la corteccia perineale e quella trinale può variare da una fetta all'altra. Quando il solco collaterale è profondo, cioè maggiore o uguale a 1,5 centimetri, traccia la corteccia perineale dal bordo mediale della banca mediale di questo solco fino al punto medio della sua banca laterale. Nei casi con un solco collaterale regolare, con profondità che varia da uno a 1,5 centimetri, si traccia la corteccia perineale come l'area dal punto medio della banca mediale del solco collaterale all'estremità mediale della banca laterale del solco.Nel caso di un solco collaterale poco profondo, inferiore a un centimetro, traccia la corteccia perineale dal fondo di fondo di questo solco fino al punto medio della corona del giro fusiforme. Quando il solco collaterale viene interrotto, solitamente al livello dell'apice dell'uncolo da un piccolo giro che emerge dal suo fondo di fondo, tracciare la corteccia perineale fino al fondo del solco laterale. Traccia la corteccia enterale fino a circa 1,5 millimetri a posteriore all'apice oncolare.Estendere il tracciamento della corteccia perineale medialmente per occupare il posto della corteccia enterale dopo la sua terminazione, dove le definizioni della scala continuano ad applicarsi su una lunghezza di tre millimetri. Oltre a questo, la corteccia perineale viene sostituita dalla corteccia paraippocampale. Inizio corretto per tracciare la corteccia para-ippocampo sulla sezione immediatamente posteriore all'estremità della corteccia perineale e la fine traccia circa quattro millimetri dopo la fine della coda ippocampale.Tracciare la corteccia para-ippocampale propria nello stesso modo descritto per la porzione posteriore della corteccia perineale fino a quando non appare il solco calcinico, limitandolo al margine inferiore del solco. Se un mini sulco appare a questo livello, includilo nella segmentazione. Un risultato del tracciamento delle strutture MTL è mostrato qui nel rendering 3D e nelle immagini 2D che mostrano la posizione delle fette rappresentative nel cervello sul lato destro.Queste immagini coronali dell'amigdala mostrano un esempio estremo di possibili differenze tra i risultati del tracciamento manuale e la segmentazione automatica. Come si vede nel pannello laterale destro, un comune software di segmentazione automatica ha identificato solo una piccola porzione dell'amigdala sinistra, trascurando più della metà del tessuto che è riconoscibile come parte dell'amigdala a un occhio umano esperto. Sottostima simile, ma in misura minore, si è verificata anche nell'amigdala destra.Qui sono mostrati risultati volumetrici rappresentativi dell'amigdala bilaterale e dei campi dell'ippopopotamo da un singolo soggetto, ottenuti tramite tracciamento manuale. Utilizzando il protocollo attuale e la segmentazione automatica, si può osservare che la segmentazione automatica ha stimata erroneamente il volume di ciascuna delle quattro strutture confrontate. A seguito di questa procedura, si possono raccogliere statistiche sui volumi per rispondere a domande come se le strutture del lobo temporale mediale mostrino differenze volumetriche tra due gruppi d'età o tra gruppi sani e clinici durante l'intento di questa procedura.Per garantire accuratezza ed efficienza durante il tracciamento è importante fare riferimento a ciascuno dei tre piani visivi: coronale, assiale e sagittale. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come identificare con precisione e tracciare manualmente o regolare le segmentazioni automatiche delle regioni dei lobi temporali del MIT basandoti sulla conoscenza dei confini anatomici delle strutture.

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