MRI の T1 強調画像からの皮質の灰白質の自動セグメンテーション

このプロトコルでは、灰白質の量の定量化のため使用することができます灰白質領域を線引きしたりする構造の T1 強調 MRI スキャンに 7 つの異なる自動セグメンテーション ツールを適用するプロセスについて説明します。

この方法は、神経イメージングおよび神経学分野の主要な質問に答えることができます。例えば、非臨床集団と臨床集団に対する皮質容積のグループ差があるかどうかなどである。この手法の主な利点は、研究者がデータに最適なツールを使用できる点です。

まず、MATLAB コマンド ウィンドウを開き、SPM をコマンド ラインに入力して、SPM ソフトウェアを開きます。次に、統一セグメンテーションを実行するには、PET VBM を選択して構造 MRI ツールボックスを開きます。バッチ エディタを開き、複数のスキャンで同時にセグメンテーションを実行します。

[SPM]、[空間]、[セグメント]、[データ]、[ファイル]の順に選択し、[T1 加重スキャン] を [入力] として選択します。次に、[出力ファイル]をクリックし、[グレーマター]をクリックし、[ネイティブスペース]が選択されていることを確認し、これをホワイトマターに対して繰り返します。CSF セグメンテーションが必要ない場合は、この設定を [なし] のままにします。

スキャンが既にバイアス補正されている場合は、このオプションを[修正済み保存しない]に変更します。次に、完全な分析を実行する前に、パーティションをクリーンアップし、3 つのオプションをすべてテストします。ここで、他の設定をデフォルトのままにして緑のフラグをクリックしてセグメンテーションを実行します。

[MATLAB] ウィンドウには、セグメンテーションが終了すると[完了]と表示されます。最後に、結果として得られるグレイマターNIfTIファイルに対してビジュアル品質管理を実行します。SPM 8 で新規セグメントオプションを実行するには、まず PET VBM を選択してからバッチ・エディターを開きます。

次に、SPM、ツール、新規セグメントを選択し、使用するNIfTIフォーマットのT1イメージファイルを選択します。ネイティブ組織タイプオプションを「ネイティブ空間」に設定し、不要な組織クラスをオフにします。また、ワープティッシュをオフにし、緑のフラグをクリックしてセグメンテーションを実行し、完了したらビジュアル品質管理を実行します。

SPM 12 でセグメンテーションを実行するには、再度 PET VBM を押してバッチ エディタを開きます。次に、[SPM]、[空間セグメント]、および [データボリューム] を選択します。次に、ネイティブ空間組織タイプを選択し、不要な組織クラスをオフにします。

[歪んだ組織]を[なし]に設定し、緑色のフラグをクリックします。セグメンテーションが完了したら、このプロトコルの次のセクションで説明するように、もう一度ビジュアル品質管理を実行してください。ビジュアル品質管理はFSLeyesを使用して行うことができます。

ターミナルウィンドウを開いてから始め、ターミナルにFSLeyesと入力してFSLeyesを開きます。次に、[ファイル]、[ファイルから追加]を選択し、元の T1 とセグメント化された領域を選択して表示します。FSLeyes が開いたら、不透明度のトグルを使用して、基礎となる T1 イメージを視覚化できるようにします。

また、上部のペインの [色] ドロップダウン タブを使用して、必要に応じてセグメンテーション オーバーレイの色を変更します。さて、脳内のすべてのスライスをスクロールし、検査されている領域の下または過大評価の領域をそれぞれチェックします。視覚品質管理はこの手順の重要なステップです。

セグメント化された領域を元の T1 スキャンと比較することで、地域の品質が高く、結論が生物学的に正確であることを確認できます。フリービューを使用してFreeSurferデータのビジュアル品質管理を実行するには、ターミナルウィンドウを開き、処理されたFreeSurfer出力を含む件名フォルダにディレクトリを変更します。次に、画面上に表示されるコマンドを入力して、T1 上に重ね合った容積グレーの領域を表示します。繰り返しますが、脳内のすべてのスライスをスクロールし、検査対象の脳領域の下または過大評価の領域を確認します。

ここでは、T1 スキャンに表示された失敗したセグメンテーションの例を示します。このセグメンテーションは、改善できない場合は再処理し、分析から除外する必要があります。この図は、T1 スキャンでの側頭葉の各種ツールのパフォーマンスの例を示しています。

ここでは、良好な地域的な線引きの例が見られますが、左右側頭葉のこぼれを示す貧しい地域的な線引きの例がここに示されています。この図は、T1 スキャンの後頭葉に対する異なるツールのパフォーマンスの例を示しています。ここでは、良好な地域的な線引きの例を持つT1スキャンを見ますが、ここでは貧しい地域の線引きの例であり、内側の硬膜への流出を示しています。

ここでは、灰色の物質領域が硬膜にこぼれ、青い領域によって強調された例が表示されます。この図は、軸方向の図で最もよく示されるセグメンテーションから皮質の領域を除外した灰色物質領域の例を示しています。この手順を試みる際は、データ内のさまざまなツールをテストし、プロセス スキャンでビジュアル品質管理を実行することを忘れないでください。

開発後、この技術は、神経イメージング研究者が侵襲的なテストを必要とせずに、時間の経過とともに脳容積の変化を研究する道を開きました。