방법 논문

병변 증상 매핑을 위한 MRI 또는 CT에 대한 뇌 경색 세분화 및 등록

49.1K 조회수

DOI:

10.3791/59653

2019년 9월 25일

이 논문에서

요약

여기에 제공된 개방형 이미지 처리 파이프라인은 병변 증상 매핑을 위한 실용적인 자습서입니다. CT/MRI의 수동 경색 세분화부터 표준 공간에 대한 후속 등록에 이르기까지 각 처리 단계에 대해 실용적인 권장 사항 및 예시사례가 있는 그림에 대한 단계별 연습이 제공됩니다.

초록

병변-증상 매핑(LSM)에서 뇌 기능은 후천성 뇌 병변의 위치를 환자 그룹에서 행동 또는 인지 증상과 연관시킴으로써 유추됩니다. 최근 뇌 영상 및 이미지 처리가 발전함에 따라 LSM은 인지 신경 과학에서 인기있는 도구가되었습니다. LSM은 다양한 인지 및 비인지 기능에 대한 인간의 뇌의 기능적 아키텍처에 대한 기본적인 통찰력을 제공할 수 있습니다. LSM 연구 를 수행하기에 중요한 단계는 환자의 큰 그룹의 뇌 스캔에 병변의 세분화및 일반적인 입체 공간 (또한 표준 공간 또는 표준화 된 뇌 템플릿이라고도) 각 스캔의 등록입니다. 여기에 설명된 개방형 액세스, LSM목적을 위한 경색 세분화 및 등록을 위한 표준화된 방법뿐만 아니라 예시적인 사례를 기반으로 한 상세하고 실습적인 연습입니다. CT 스캔 및 DWI 또는 FLAIR MRI 서열에 대한 뇌 경색의 수동 세분화에 대한 포괄적 인 튜토리얼이 제공됩니다, 다른 스캔 유형에 대한 경색 식별 및 함정에 대한 기준을 포함. 등록 소프트웨어는 이기종 수집 매개 변수로 CT 및 MRI 데이터를 처리하는 데 사용할 수있는 여러 등록 체계를 제공합니다. 이 등록 소프트웨어를 사용하고 시각적 품질 검사 및 수동 수정(경우에 따라 필요한 경우)을 수행하는 방법에 대한 자습서가 제공됩니다. 이 접근법은 연구자들이 LSM 연구를 수행하는 데 필요한 뇌 이미지 처리의 전체 프로세스에 대한 프레임워크를 제공합니다.

서론

병변-증상 매핑(LSM)은 병변 행동 매핑이라고도 하며, 인간의뇌의기능적 구조를 연구하기 위한 중요한 도구1. 병변 연구에서, 뇌 기능은 후천성 뇌 병변 환자를 연구하여 유추되고 국소화됩니다. 신경 학적 증상을 19 세기에 수행 된 특정 뇌 위치에 연결하는 첫 번째 사례 연구는 이미 언어와 다른 여러 인지 과정의 해부학 적 상관 관계에 대한 근본적인 통찰력을 제공2. 그러나, 신경 해부학 인식 및 다른 뇌 기능의 많은 측면의 상관 관계는 애매 남아. 지난 수십 년 동안, 개선 된 구조적 뇌 이미징 방법과 기술 발전은 높은 공간 해상도 (즉, 개별 복셀 또는 관심있는 특정 피질 / 피질 영역의 수준에서) 생체 내 LSM 연구에서 대규모를 가능하게했다1 ,2. 이러한 방법론적 진보를 통해 LSM은 인지 신경 과학에서 점점 더 대중적인 방법이 되었으며 인식 및 신경 학적 증상의 신경 해부학에 대한 새로운 통찰력을 지속적으로 제공합니다3. 모든 LSM 연구에서 중요한 단계는 병변의 정확한 세분화및 뇌 템플릿에 등록하는 것입니다. 그러나 LSM을 목적으로 뇌 이미징 데....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

이 프로토콜은 우리 기관의 인간 연구 윤리 위원회의 지침을 따릅니다.

1. 스캔 및 임상 데이터의 수집

  1. 허혈성 뇌졸중 환자의 뇌 CT 또는 MRI 스캔을 수집합니다. 대부분의 스캐너는 스캔을 하드 디스크 나 서버에 복사 할 수있는 DICOM (의학의 디지털 이미징 및 통신) 파일로 저장합니다.
    참고: 모든 스캐너 유형, 스캔 프로토콜 및 MRI 필드 강도의 스캔은 1) 사용된 스캔 유형에 대한 시간 창 요구 사항이 충족되는 한 사용할 수 있습니다(표 1참조) 및 2)정확한 경색 묘사를 방해하는 아티팩트가 없습니다. CT와 MRI에 대한 아티팩트 탐지에 대한 자세한 튜토리얼은 다른 곳에서 제공23,24. CT에서 일반적으로 발생하는 모션 아티팩트의 예는 그림 2에제공되며, 좋은 품질의 스캔 예는 결과 섹션의 예시 사례에 제공됩니다. 경색은 슬라이스 두께와 평면 내 이미지 해상도로 스캔시 분할할 수 있습니다. 그러나 얇은 슬라이스와 높은 평면 해상도를 통해 뇌 템플릿에 대한 경....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

CT에 대한 뇌 경색 세분화의 예시 사례(그림 3),DWI(그림 5),및 FLAIR(그림 6)이미지, 및 MNI-152 템플릿에 대한 후속 등록이 여기에 제공된다. 도 3B 및 도 5C에 도시된 등록 결과는 심실의 전두엽 경적 근처에 정렬 불량이 있었기 때문에 완전히 성공하지 못했다. 이러한 실패한 등록의 등록 된 병변지도는 수동으로 수정되었으며 그 결과는 그림에 표시됩니다. 이 수동 보정 후에, 이 3개의 예시적인 케이스의 각각의 병변 지도는 네이티브 공간에 있는 경색의 정확한 표현이고, 병변 지도는 후속 병변 현상 매핑을 위해 이용될 준비가 되어 있습니다. 그림 6C.......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

LSM은 인간의 뇌의 기능적 구조를 연구할 수 있는 강력한 도구입니다. 어떤 병변 현상 매핑 연구 결과에 있는 결정적인 단계는 화상 진찰 데이터의 전처리, 병변의 분할 및 두뇌 템플릿에 등록입니다. 여기에서, 우리는 병변 현상 매핑의 목적을 위한 병변 분할 및 등록을 위한 표준화한 파이프라인을 보고합니다. 이 방법은 자유롭게 이용 가능한 이미지 처리 도구를 사용하여 수행할 수 있고, CT 및 구조적 MRI 스캔을 모두 처리하는 데 사용될 수 있으며, 병변-증상 매핑 분석을 위한 이미징 데이터를 준비하는 전체 프로세스를 다룹니다.

병변-증상 매핑을 위한 두뇌 화상 진찰 데이터를 처리하기에 있는 첫번째 중요한 단계는 병변 분할입니다. 이 프로토콜은 경색 묘사에 대한 기준, 몇 가지 예 및 정확하고 재현 가능한 세분화를 용이하게하기 위한 함정을 포함한 자세한 자습서를 제공합니다. 프로토콜에 기재된 바와 같이 표 1에요약된 바와 같이, 각 스캔 유형은 경색.......

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

저자는 이해 관계의 충돌을 공개하지 않습니다.

감사의 글

비스브룩 박사의 작품은 위트레흐트 대학 의료 센터의 뇌 센터 루돌프 매그너스의 젊은 인재 펠로우십에 의해 지원됩니다. 이 작품과 메타 VCI지도 컨소시엄은 Vici Grant 918.16.616에 의해 지원됩니다 ZonMw에서, 네덜란드, 건강 연구 및 개발을위한 조직, 게르트 얀 비셀에. 저자는 인물 중 하나에 사용 된 스캔을 공유 한 탄자 C.W. Nijboer 박사에게 감사드립니다.

....

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
dcm2niix해당
https://github.com/rordenlab/dcm2niix ITK-SNAP해당 없음 해당없음 해당 없음
MATLABMathWorks버전 2015a 이상
www.itksnap.org 해당 없음 MRIcron해당 없음 해당 없음
https://www.nitrc.org/projects/mricron RegLSM해당
SPM12bwww.metavcimap.org/support/software-tools 해당 없음 https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/
없음 해당 없음 없음 해당 없음 무료 다운로드

참고문헌

  1. Rorden, C., Karnath, H. O. Using human brain lesions to infer function: A relic from a past era in the fMRI age. Nature Reviews Neuroscience. 5 (10), 812-819 (2004).
  2. Biesbroek, J. M., Weaver, N. A., Biessels, G. J.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청

허가 요청

태그

CT MRIITK SNAPRegLSMMNI152

관련 논문