Driedimensionale vorm modellering en analyse van Hersenstructuren

Het nauwkeurig herstellen van de vormkenmerken tegen ruwe en luidruchtige segmentaties is van cruciaal belang voor het bereiken van een goede anatomische correspondentie tussen individuele hersenvormmodellen. Ons framework biedt verschillende tools voor individuele vormmodellering, groepswijze sjabloonconstructie en vormvervormingsberekening. En het is gebruikt voor grote datasets van het menselijk brein.

Het aantonen van deze procedure zal Dr.Jaeil Kim, een voormalige grad student uit mijn laboratorium die de software voor de hersenen vorm modellering ontwikkeld. Open voor handmatige bewerking van de hippocampal-segmentatie het T1-gewicht magnetische resonantiebeeld en de automatische hippocampal-segmentatie resulteert in de grafische gebruikersinterfacesoftware. Klik op het pictogram in het weergavevenster om de coronale weergave te selecteren en blader door het volume totdat de uncus zich bevindt.

Met inbegrip van de uncus in de hippocampal masker waar het aanwezig is, gebruik maken van de add en aftrekken functies om het masker van de hippocampal lichaam te bewerken nadat de uncus is teruggetrokken. Ga door met het bewerken van het hippocampal masker totdat de hippocampal staart is gevonden. Als de pulvinaire kern van de thalamus zich afneemt boven de hippocampus, zal de fornix ontstaan.

Werk het laatste coronale deel van de hippocampus af waarin de volledige lengte van de fornix zichtbaar is, maar nog niet continu met het milt van het corpus callosum. Sla vervolgens de maskers op voor zowel de linker- als de rechter hippocampi in NifTI-formaat. Als u een groepsjabloonmodel wilt maken, laadt u de insteek voor vormmodellering en klikt u op Map openen om een map te openen met de binaire maskers van de studiepopulatie van belang.

Voer het gewenste aantal vertices in en klik op Sjabloonconstructie voor de opbouw van groepssjablonen. Controleer vervolgens de gemiddelde vormgaas. Laad voor afzonderlijke vormreconstructie het T1-gewogen magnetische resonantiebeeld van belang en het bijbehorende segmentatiemasker en selecteer de werkmap om de bestanden op te slaan.

Selecteer een sjabloonmodel voor de afzonderlijke vormmodellering en controleer en wijzig indien nodig de modelleringsparameters in de shapemodelingplug-in. Dus ons modelleringskader is bijna geautomatiseerd, maar sommige stappen vereisen bevestiging van de gebruiker. Als de waarde voor de hippocampal-gebieden bijvoorbeeld niet één gebruikers is, moeten ze de intensiteitsparameter wijzigen.

Controleer vervolgens het resultaat in de 3D-weergave van de toolkit werkbank. Als u een vorm- en misvormingsmeting wilt uitvoeren, selecteert u het vormmodel van het onderwerp dat van belang is in de gegevensbeheerder van de software en klikt u op Sjabloon selecteren om de sjabloon van belang te selecteren om de meting te verkrijgen. Hier kan een representatieve vervorming van het hippocampal sjabloonmodel voor individuele vormreconstructie worden waargenomen.

De methode induceert een grote tot kleinschalige vervorming van het sjabloonmodel om de vervorming van de puntverdeling te minimaliseren terwijl de afzonderlijke vormkenmerken worden hersteld. In deze figuur worden gereconstrueerde vormmodellen van twee onderwerpen met hun segmentatiemaskers weergegeven. In deze afbeeldingen uitgelijnd individuele vormmodellen kunnen hun gemiddelde model en het vormverschil vectoren met een individueel vormmodel worden waargenomen.

Deze gegevens vertegenwoordigen gemiddelde vormmisvormingskaarten die op het gemiddelde model worden geprojecteerd. Voor een groep met een klein hersenweefsel volume, en een groep met een groot hersenweefsel volume. De vormmisvormingskaarten van de twee groepen presenteren tegengestelde patronen van hippocampal vormverschil bij overeenkomstige gebieden.

Controleer samen het segmentatiemasker en het individu of het gedeelde model. Als het model niet op de afbeeldingsgrens is gemonteerd, past u de modelleringsparameters aan om betere resultaten te bereiken. Statistische analyse met behulp van de vormmisvorming kan worden uitgevoerd om de groepswijze vorm te onderzoeken We hebben ook MATLAB-code voor de analyse op onze projectpagina verstrekt.

Deze robuuste methode is toegepast op een aantal klinische studies, niet alleen met betrekking tot kritische structuur modellering zoals de ziekte van Alzheimer of veroudering studie, maar ook voet-bot aandoeningen die de analyse van samengestelde botten vereisen.