Artykuł metodologiczny

Protokół ręcznej segmentacji in vivo o wysokiej rozdzielczości dla ludzkich subpól hipokampa przy użyciu rezonansu magnetycznego 3T

DOI:

10.3791/51861

⸱

10 listopada 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering, University of Toronto, 2Computational Brain Anatomy Laboratory, Douglas Institute, McGill University, 3McGill Centre for Studies in Aging, McGill University, 4MRI Unit, Research Imaging Centre, Campbell Family Mental Health Research Institute, Centre for Addiction and Mental Health, 5Department of Psychiatry, University of Toronto, 6School of Psychology, University of Wollongong, 7Neuroscience Research Australia, 8Department of Medicine, University of Toronto, 9Kimel Family Translational Imaging Genetics Research Laboratory, Research Imaging Centre, Campbell Family Mental Health Research Institute, Centre for Addiction and Mental Health

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Celem tego manuskryptu jest zbadanie hipokampa i podpól hipokampa za pomocą MRI. W manuskrypcie opisano protokół segmentacji hipokampa i pięciu podstruktur hipokampa: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/zakręt zębaty, warstwy promieniste/lacunosum/molecular i subiculum.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ludzki hipokamp był szeroko badany w kontekście pamięci i prawidłowego funkcjonowania mózgu, a jego rola w różnych zaburzeniach neuropsychiatrycznych była intensywnie badana. Podczas gdy wiele badań obrazowych traktuje hipokamp jako pojedynczą jednolitą strukturę neuroanatomiczną, w rzeczywistości składa się on z kilku poddziedzin, które mają złożoną trójwymiarową geometrię. W związku z tym wiadomo, że te podpola pełnią wyspecjalizowane funkcje i są różnie dotknięte w przebiegu różnych stanów chorobowych. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MR) może być wykorzystywane jako potężne narzędzie do badania morfologii hipokampa i jego podpól. Wiele grup korzysta z zaawansowanego oprogramowania i sprzętu do obrazowania (>3T) do obrazowania podpól; Jednak tego typu technologia może nie być łatwo dostępna w większości ośrodków badawczych i klinicznych zajmujących się obrazowaniem. Aby zaspokoić tę potrzebę, manuskrypt ten zawiera szczegółowy protokół krok po kroku do segmentacji pełnej przednio-tylnej długości hipokampa i jego podpól: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/zakręt zębaty (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM) i subiculum. Protokół ten został zastosowany do pięciu osób (3F, 2M; wiek 29-57 lat, śr. 37). Wiarygodność protokołu ocenia się poprzez resegmentację prawego lub lewego hipokampa każdego badanego i obliczenie nakładania się za pomocą metryki kappa Dice'a. Kappa (zakres) Mean Dice's u pięciu badanych to: cały hipokamp, 0,91 (0,90-0,92); CA1, 0,78 (0,77-0,79); CA2/CA3, 0,64 (0,56-0,73); CA4/zakręt zębaty, 0,83 (0,81-0,85); warstwy promieniste/lacunosum/moleculare, 0,71 (0,68-0,73); i subiculum 0,75 (0,72-0,78). Przedstawiony tutaj protokół segmentacji zapewnia innym laboratoriom wiarygodną metodę badania hipokampa i subpól hipokampa in vivo przy użyciu powszechnie dostępnych narzędzi MR.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hipokamp to szeroko badana struktura przyśrodkowego płata skroniowego, która jest związana z pamięcią epizodyczną, nawigacją przestrzenną i innymi funkcjami poznawczymi10,31. Jego rola w zaburzeniach neurodegeneracyjnych i neuropsychiatrycznych, takich jak choroba Alzheimera, schizofrenia i choroba afektywna dwubiegunowa, jest dobrze udokumentowana4,5,18,24,30. Celem tego manuskryptu jest dostarczenie dodatkowych szczegółów do protokołu ręcznej segmentacji opublikowanego wcześniej34 dla ludzkich subpól hipokampa na obrazach rezonansu magnetycznego (MR) o wysokiej rozdzielczości uzyskanych w temperaturze 3T. Dodatkowo, komponent wideo towarzyszący temu manuskryptowi zapewni dalszą pomoc badaczom, którzy chcą wdrożyć protokół na własnych zestawach danych.

Hipokamp można podzielić na podpola na podstawie różnic cytoarchitektonicznych zaobserwowanych w histologicznie przygotowanych próbkach pośmiertnych12,22. Takie próbki pośmiertne definiują podstawową prawdę dla identyfikacji i badania podpól hipokampa; Jednak preparaty tego rodzaju wymagają specjalistycznych umiejętności i sprzętu do barwienia i są ograniczone dostępnością utrwalonej tkanki, zwłaszcza w populacjach chorych. Obrazowanie in vivo ma tę zaletę, że ma znacznie większą pulę badanych, a także daje możliwość prowadzenia badań kontrolnych i obserwowania zmian w populacjach. Chociaż wykazano, że intensywność sygnału w obrazach MR ex vivo zależnych od T2 odzwierciedla gęstość komórkową13, nadal trudno jest zidentyfikować niekwestionowane granice między subpolami przy użyciu wyłącznie intensywności sygnału MR. W związku z tym opracowano szereg różnych podejść do identyfikacji szczegółów na poziomie histologii na obrazach MR

.

Niektóre grupy podjęły wysiłki, aby zrekonstruować i zdigitalizować zestawy danych histologicznych, a następnie użyć tych rekonstrukcji wraz z technikami rejestracji obrazu do lokalizacji neuroanatomii subpola hipokampa na in vivo MR1,2,8,9,14,15,17,32. Chociaż jest to skuteczna technika mapowania wersji histologicznej prawdy gruntowej bezpośrednio na obrazy MR, rekonstrukcje tego rodzaju są trudne do wykonania. Projekty takie jak te są ograniczone dostępnością nienaruszonych próbek przyśrodkowego płata skroniowego, technikami histologicznymi, utratą danych podczas przetwarzania histologicznego oraz podstawowymi niespójnościami morfologicznymi między mózgami stałymi i in vivo. Inne grupy używały skanerów wysokiego pola (7T lub 9,4T) w celu uzyskania obrazów in vivo lub ex vivo o wystarczająco małym (0,20-0,35 mm izotropowym) rozmiarze wokseli, aby uwidocznić przestrzennie zlokalizowane różnice w kontraście obrazu, które są wykorzystywane do wnioskowania granic między podpolami35,37. Nawet przy 7T-9,4T i przy tak małym rozmiarze woksela cytoarchitektoniczne cechy subpól hipokampa nie są widoczne. W związku z tym opracowano protokoły ręcznej segmentacji, które przybliżają znane granice histologiczne na obrazach MR. Protokoły te określają granice podpól, interpretując lokalne różnice kontrastu obrazu i definiując reguły geometryczne (takie jak linie proste i kąty) względem widocznych struktur. Chociaż obrazy wykonane w polu o dużym natężeniu są w stanie zapewnić szczegółowy wgląd w podpola hipokampa, skanery wysokiego pola nie są jeszcze powszechne w warunkach klinicznych lub badawczych, więc protokoły 7T i 9,4T mają obecnie ograniczone zastosowanie. Podobne protokoły zostały opracowane dla obrazów zebranych na skanerach 3T i 4T11,20,21,23,24,25,28,33. Wiele z tych protokołów opiera się na obrazach o wymiarach wokseli poniżej 1 mm w płaszczyźnie koronalnej, ale mają duże grubości warstw (0,8-3 mm)11,20,21,23,25,28,33 lub duże odległości między warstwami20,28, co powoduje znaczny błąd pomiaru w szacowaniu objętości poszczególnych podpól. Ponadto wiele z istniejących protokołów 3T wyklucza podpola w całości lub części głowy lub ogona hipokampa20,23,25,33 lub nie zapewnia szczegółowych segmentacji ważnych podstruktur (tj. łączy DG z CA2 / CA3 lub nie obejmuje warstw radiatum/lacunosum/moleculare CA)11,20,21,23,24,25,28,33. W związku z tym istnieje potrzeba szczegółowego opisu protokołu, który może niezawodnie zidentyfikować odpowiednie podpola w całej głowie, ciele i ogonie hipokampa, który jest oparty na skanerze powszechnie dostępnym w warunkach klinicznych i badawczych. Obecnie trwają wysiłki Grupy Hipokampa Subfields (www.hippocampalsubfields.com) w celu zharmonizowania procesu segmentacji podpola hipokampa między laboratoriami, podobnie jak w przypadku istniejących wysiłków na rzecz harmonizacji dla całej segmentacji hipokampa6, a niedawno opublikowano wstępny artykuł porównujący 21 istniejących protokołów38. Prace tej grupy pozwolą na dalsze wyjaśnienie optymalnych procedur segmentacji.

Ten manuskrypt zawiera szczegółowe instrukcje pisemne i wideo dotyczące niezawodnego wdrożenia protokołu segmentacji subpola hipokampa, opisanego wcześniej przez Winterburna i współpracowników 34 na obrazach MR3T o wysokiej rozdzielczości. Protokół został zaimplementowany na pięciu obrazach zdrowych osób z grupy kontrolnej dla całego hipokampa i pięciu subpól hipokampa (CA1, CA2/CA3, CA4/zakręt zębaty, warstwy promieniste/lacunosum/molecular i subiculum). Te podzielone na segmenty obrazy są publicznie dostępne w internecie (cobralab.ca/atlases/Hippocampus). Protokół i podzielone na segmenty obrazy będą przydatne dla grup, które chcą studiować szczegółową neuroanatomię hipokampa na obrazach MR.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uczestnicy badania

Protokół w tym manuskrypcie został opracowany dla pięciu reprezentatywnych obrazów o wysokiej rozdzielczości zebranych od zdrowych ochotników (3F, 2M; wiek 29-57, śr. 37), którzy byli wolni od zaburzeń neurologicznych i neuropsychiatrycznych oraz przypadków ciężkich urazów głowy. Wszyscy badani zostali zrekrutowani w Centrum Uzależnień i Zdrowia Psychicznego (CAMH). Badanie zostało zatwierdzone przez Radę Etyki Badań CAMH i zostało przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną, świadomą zgodę na gromadzenie i udostępnianie danych. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat sekwencji akwizycji użytej do zebrania tych obrazów, zapoznaj się z Winterburn et al., 2013 i Park et al., 2014. 26,34 Obrazy dla wszystkich pięciu obiektów zostały sprawdzone pod kątem jakości i zachowane. Na tych zdjęciach hipokamp obejmował średnio 118 wycinków koronalnych.

1. Konfiguracja oprogramowania

  1. Otwórz wyświetlacz: Z terminala za pomocą następującego polecenia: Wyświetl image_name.mnc -label label_name.mnc. Program otworzy 3 okna: okno wizualizacji 3D, okno podglądu obrazu w 3 orientacjach oraz okno nawigacji. Terminal będzie również używany do uruchomienia programu. Powiększ widok koronalny, ponieważ segmentacje będą wykonywane koronalnie. Powiększ hipokamp. Wybierz F (Segmentacja) w oknie nawigacji. Wybierz F (Promień XY:0,1). W oknie terminala pojawi się monit o "Wprowadź rozmiar pędzla xy: ". Ustaw wartość 0,1. Spowoduje to ustawienie rozmiaru pędzla. Użytkownik może teraz rozpocząć rysowanie hipokampa na obrazie MR.

2. Ręczna segmentacja całego hipokampa

  1. Konfiguracja: Korzystając z obrazu zależnego od T1, przewiń do najbardziej wysuniętego do przodu wycinka koronalnego hipokampa. Aby przesunąć plasterki w kierunku przednim, użyj "+"; Użyj "-", aby poruszać się w kierunku tylnym.
  2. Plaster A: Plasterek najbardziej wysunięty do przodu: Klikając prawym przyciskiem myszy, narysuj najbardziej zewnętrzną granicę istoty szarej hipokampa, w miejscu, w którym styka się ona z otaczającą ją istotą białą płata skroniowego, i użyj istoty białej o wysokiej intensywności zębodołu, aby pomóc w górnej granicy, gdzie hipokamp spotyka się z ciałem migdałowatym12,22. Użyj E (Wypełnienie etykiety) w menu segmentacji okna nawigacji, aby wypełnić etykietę wewnątrz obramowania. Kontynuuj stosowanie tych granic w całej przedniej części głowy hipokampa.
  3. Plaster B: Głowa hipokampa 1 (Rysunek 1B):
    1. Granice górne, dolne, boczne, przyśrodkowe: Kontynuuj rysowanie granic zgodnie z opisem w kroku 2.2, używając istoty białej płata skroniowego i wyrostka zębodołowego jako przewodnika.
    2. Granica supero-przyśrodkowa: W tym celu, korzystając z widoku osiowego, narysuj poziomą linię od przedniej krawędzi bocznego hipokampa29 i uwzględnij wszystko poniżej tej linii jako hipokamp. UWAGA: Granica supero-przyśrodkowa staje się bardziej niejednoznaczna w tych wycinkach, gdzie istota szara hipokampa łączy się z istotą szarą
      3. ciała migdałowatego.
  4. Plaster C: Głowa hipokampa 2 ze wgnieceniami: W zależności od tematu, wgniecenia hipokampa mogą być widoczne przez 3-4 plasterki (zazwyczaj są bardziej widoczne na obrazach T2-zależnych niż T1-zależnych). W tych wycinkach kontynuuj używanie istoty białej zębodołu i płata skroniowego do kierowania segmentacją granic12,22. Aby uzyskać więcej informacji, wykonaj kroki 2.5.1-2.5.2.
  5. Plaster D: Głowa hipokampa 3:
    1. Górne, dolne, boczne, przyśrodkowe granice: Narysuj dolną granicę hipokampa na istocie białej płata skroniowego, boczną granicę na dolnym rogu komory bocznej, górną granicę, zgodnie z krzywą wgłębień, na istocie białej pęcherzyka / fimbrii i granicę przyśrodkową w hipointensywnym obszarze otaczającej cysterny12,22.
    2. Granice nadprzyśrodkowe i dolno-przyśrodkowe: Kontynuuj definiowanie granicy nadprzyśrodkowej zgodnie z opisem w kroku 2.3.2. Narysuj dolną część przyśrodkowej granicy, w której hipokamp nieznacznie się rozrzedza i rozciąga się do łagodnie hiperintensywnej istoty szarej kory śródwęchowej12,22.
  6. Plaster E: Głowa hipokampa 4 z uncus: Kontynuuj rysowanie dolnej, bocznej i górnej granicy opisanej w krokach 2.5.1-2.5.2. Uwzględnij uncus (który znajduje się w głównym korpusie hipokampa i jest otoczony płynem mózgowo-rdzeniowym o niskiej intensywności) w segmentacji hipokampa12,22.
  7. Plaster F: Ciało hipokampa: Kontynuuj rysowanie dolnej, bocznej, środkowej i górnej granicy opisanej w krokach 2.5.1-2.5.2. Narysuj granicę dolno-przyśrodkową w punkcie, w którym hipokamp przerzedza się, przechodząc do kory śródwęchowej/zakrętu przyhipokampowego12,22. Nie należy włączać płynu mózgowo-rdzeniowego o niskiej intensywności szczątkowej bruzdy hipokampa do segmentacji.
  8. Plasterek G: Ogon hipokampa 1: Rozpocznij segmentację plasterków ogona hipokampa, gdy skorupa sklepienia jest po raz pierwszy widoczna. Wyklucz zakręt pęczkowy (strukturę istoty szarej, która łączy się z hipokampem w częściach ogona hipokampa) z segmentacji, ekstrapolując kształt zakrętu pęczkowego na ogon hipokampa z bardziej przednich warstw12,22. Ta ekstrapolacja jest możliwa tylko dla 2-3 warstw, po których nie można dokładnie rozróżnić dwóch struktur; W tym momencie potraktuj całą widoczną istotę szarą w tym obszarze jako hipokamp .
  9. Plaster H: Ogon hipokampa 2: Podziel istotę szarą tylnego ogona hipokampa na segmenty o niskiej intensywności od otaczającej go istoty białej o wysokiej intensywności.
  10. Plaster I: Plaster najbardziej wysunięty z tyłu: Podziel niewielki pozostały obszar istoty szarej hipokampa na segmenty od otaczającej istoty białej płata skroniowego.

3. Ręczna segmentacja subpola hipokampa

  1. Konfiguracja: Korzystając z obrazu zależnego od T2, przewiń do najbardziej wysuniętego do przodu wycinka koronalnego hipokampa (jak w kroku 2.1). Aby zmienić kolor pędzla, wybierz D (Ustaw Paint Lbl:) w menu segmentacji w oknie nawigacji. Terminal poleceń wyświetli monit: "Wprowadź bieżącą etykietę farby:". Wprowadź liczbę z zakresu od 1 do 255. Każda liczba odpowiada innemu kolorowi etykiety.
  2. Plaster A: Plaster najbardziej wysunięty do przodu: Ponieważ podziały podpola nie są jeszcze widoczne w najbardziej wysuniętym do przodu przekroju, narysuj linię dzielącą widoczną istotę szarą hipokampa wzdłuż jej najdłuższej widocznej osi (która niekoniecznie jest równoległa do którejkolwiek z osi kardynalnych) na dwie równe sekcje, aby przybliżyć prawdziwą anatomię12,22. Oznacz górną z tych dwóch sekcji jako CA1, a dolną sekcję jako subiculum, wybierając inną kolorową etykietę dla każdego podpola23,35.
  3. Plaster B: Głowa hipokampa 1: Oznacz obszar o niskiej intensywności w środku formacji hipokampa jako SR/SL/SM13,37. Kiedy zagięcie wzdłuż dolnej krawędzi hipokampa stanie się wyraźne, użyj tego punktu orientacyjnego jako bocznej granicy oddzielającej subiculum od CA112,22. Kontynuuj podążanie za najdłuższą osią hipokampa, aby narysować granicę CA1-subiculum na końcówce supero-przyśrodkowej37.
  4. Plaster C: Głowa hipokampa 2 z wgłębieniami:
    1. SR/SL/SM, CA4/DG i subiculum: Oznacz SR/SL/SM, CA4/DG i subiculum zgodnie z opisem dla wycinka D (krok 3.5.1).
    2. CA2/CA3 i CA1: Zdefiniuj granicę między CA1 i CA2/CA3 jako linię kąta 45º rozciągającą się w kierunku super-bocznym od najbardziej wysuniętej krawędzi SR/SL/SM12,22. Rozciągnąć CA2/CA3 przyśrodkowo wzdłuż górnej krawędzi do koryta między wgłębieniami12,22. Oznacz pozostałą część górnej krawędzi jako CA112,22.
  5. Plaster D: Głowa hipokampa 3
    1. SR/SL/SM, CA4/DG i subiculum: Najpierw oznacz ciemne pasmo SR/SL/SM, które będzie zgodne z krzywą CA137. Oznacz każdą istotę szarą o wysokiej intensywności wewnątrz SR/SL/SM jako CA4/DG12,22,23,35,37. Może to nie być obszar ciągły, jak na rysunku 2C. Kontynuuj definiowanie granicy subiculum-CA1 za pomocą zagięcia w dolnym hipokampie12,22.
    2. CA2/CA3 i CA1: Kontynuuj definiowanie obramowania CA1 i CA2/CA3, jak w kroku 3.4.2. Rozciągnij CA2 / CA3 przyśrodkowo wzdłuż górnej krawędzi hipokampa12,22 i oznacz drugą połowę górnej krawędzi jako CA112,22.
    3. Supero-przyśrodkowa głowa hipokampa: W tym plasterku podziel nadprzyśrodkową głowę hipokampa pionowo na pół. Oznacz środkową połowę jako SR/SL/SM12. Ponownie podziel boczną połowę na pół, tym razem poziomo. Oznacz górną część jako CA4/DG, a dolną część jako CA2/CA312.
  6. Plasterek E: Głowa hipokampa 4 z uncus
    1. Boczna głowa hipokampa (subiculum): W bocznej części tych wycinków zdefiniuj granicę subiculum-CA1 jako pionową linię rozciągającą się w dolnym kierunku od najbardziej środkowej krawędzi CA4 / DG12,22.
    2. Boczna głowa hipokampa (CA1, CA2/CA3, CA4/DG, SR/SL/SM.): Zdefiniuj granicę CA1-CA2/CA3 w taki sam sposób, jak w kroku 3.4.2. Kontynuuj oznaczanie SR/SL/SM jako obszaru o niskiej intensywności zgodnie z krzywą regionów CA. Oznacz CA4/DG jako środkową wnękę wewnątrz SR/SL/SM, jak w kroku 3.5.1.
    3. Uncal hippocampal head (SR/SL/SM): Oznacz uncus hipokampa na około 10 plasterkach, gdy głowa hipokampa przechodzi w ciało hipokampa. W uncus oznacz obszar o niskiej intensywności w środku jako SR/SL/SM (gdy jest to trudne do zobaczenia, przybliż anatomię, segmentując linię o szerokości 2-3 wokseli w górę środka uncus)12.
    4. Niekalna głowa hipokampa (CA2/CA3, CA4/DG): Narysuj linię na górnej krawędzi sekcji SR/SL/SM wzdłuż osi dolno-bocznej/supero-przyśrodkowej uncus. Oznacz całą istotę szarą powyżej tej linii jako CA2/CA312. Oznacz każdą nieoznakowaną istotę szarą poniżej tej linii (po obu stronach SR/SL/SM) jako CA4/DG12.
  7. Plaster F: Ciało hipokampa: Kontynuuj stosowanie granic opisanych w kroku 3.6.1-3.6.2.
  8. Plaster G: Ogon hipokampa 1: Kontynuuj stosowanie zasad opisanych w krokach 3.6.1-3.6.2. Granica subiculum-CA1 staje się linią kąta 45º rozciągającą się w kierunku dolno-przyśrodkowym od przyśrodkowej krawędzi CA4 / DG12,22.
  9. Plaster H: Ogon hipokampa 2: Gdy zakrętu pęczkowego nie można już odróżnić od formacji hipokampa, oznacz całą zewnętrzną warstwę jako CA1, obszar o niskiej intensywności wewnątrz niej jako SR / SL / SM (jak w poprzednich plasterkach), a pozostałą istotę szarą pośrodku jako CA4 / DG12,22.
  10. Plaster I: Plasterek najbardziej wysunięty z tyłu: Gdy ciemny SR/SL/SM nie jest już widoczny w środku formacji hipokampa, oznacz całą strukturę jako CA112,22.

4. Niezawodność protokołu

  1. Dokonaj resegmentacji prawego lub lewego hipokampa każdego pacjenta po odczekaniu około miesiąca od wykonania pierwotnej segmentacji. Podziel wszystkie subpola na segmenty wzdłuż całej przednią i tylną długość hipokampa, starając się przestrzegać zasad protokołu tak konsekwentnie, jak to możliwe.
  2. Oblicz kappa kości między tomem pierwotnym a podzielonym na segmenty:
    figure-protocol-1
    gdzie k=kappa kostki oraz A i B są woluminami etykiety.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wyniki testu niezawodności protokołu są podsumowane w Tabeli 2. Dla całego obustronnego hipokampa średnie nakładanie się przestrzenne mierzone kappą Dice'a wynosi 0,91 i waha się od 0,90 do 0,92. Wartości kappa subpola mieszczą się w zakresie od 0,64 (CA2/CA3) do 0,83 (CA4/zakręt zębaty). Średnie objętości dla wszystkich podpól i całego hipokampa przedstawiono w tabeli 3. Objętości dla całego hipokampa wahają się od 2456,72-3325,02 mm3. CA2/CA3 jest najmniejszym podpolem o śre...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Segmentacja subpola hipokampa w obrazach MR jest dobrze reprezentowana w literaturze. Jednak istniejące protokoły wykluczają części hipokampa20,23,33,35, mają zastosowanie tylko do stałych obrazów37 lub wymagają skanerów o bardzo wysokim polu do akwizycji obrazu35,37. Ten manuskrypt oferuje protokół segmentacji, który obejmuje pięć głównych podziałów (CA1, CA2/CA3, CA4 / zakręt zębaty, SR / SL / SM i subiculum) hipokampa i obejmuje całą przednią i tylną długość struktury. Kompletne atlasy...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy chcieliby podziękować za wsparcie ze strony Fundacji CAMPH, dzięki Michaelowi i Sonji Koerner, Rodzinie Kimel oraz Paul E. Garfinkel New Investigator Catalyst Award. Projekt ten został sfinansowany przez Fonds de Recherches Santé Québec, Kanadyjski Instytut Badań nad Zdrowiem (CIHR), Kanadyjską Radę Badań Nauk Przyrodniczych i Inżynierii, Weston Brain Institute, Kanadyjskie Towarzystwo Alzheimera oraz Fundację Micheala J. Foxa na rzecz Badań nad Parkinsonem (MMC), a także CIHR. Ontario Mental Health Foundation, NARSAD oraz Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego (R01MH099167) (ANV). Autorzy chcieliby również podziękować Anushy Ravichandran za pomoc w zdobyciu zdjęć.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Discovery MR750 3TGELub równoważny skaner 3T
Zestaw narzędzi Minc CentrumObrazowania Mózgu McConnell, InstytutOtwarty kod: http://www.bic.mni.mcgill.ca/ServicesSoftware/ServicesSoftwareMincToolKit
Neurologiczny w Montrealu

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Adler, D. H., et al. Reconstruction of the human hippocampus in 3D from histology and high-resolution ex-vivo MRI. IEEE Intl. Symp. on Biomed. Img. , 294-297 (2012).
  2. Adler, D. H., et al. Histology-derived volumetric annotation of the human hippocampal subfields in postmortem MRI. NeuroImage. 84 (1), 505-523 (2014).
  3. Amaral, D. G. A golgi study of cell types in the hilar region of the hippocampus in the rat. J. Comp. Neurol. 182 (4 Pt 2), 851-914 (1978).
  4. Blumberg, H. P., et al. Amygdala and Hippocampal Volumes in Adolescents and Adults With Bipolar Disorder. Arch Gen Psychiatry. 60 (12), 1201-1208 (2003).
  5. Braak, H., Braak, E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathol . 82 (4), 239-259 (1991).
  6. Boccardi, M., et al. Survey of protocols for the manual segmentation of the hippocampus: preparatory steps towards a joint EADC-ADNI harmonized protocol. J. Alzheimer's Dis. 26 (3), 61-75 (2011).
  7. Chakravarty, M. M., et al. Performing label-fusion-based segmentation using multiple automatically generated templates. Hum. Brain Mapp. 34 (10), 2635-2654 (2013).
  8. Chakravarty, M. M., Bertrand, G., Hodge, C. P., Sadikot, A. F., Collins, D. L. The creation of a brain atlas for image guided neurosurgery using serial histological data. NeuroImage. 30 (2), 359-376 (2006).
  9. Collins, D. L., Neelin, P., Peters, T. M., Evans, A. C. Automatic 3D intersubject registration of MR volumetric data in standardized Talairach space. J. Comput. Assist. Tomogr. 18 (2), 192-205 (1994).
  10. Heijer, F. V., et al. Structural and diffusion MRI measures of the hippocampus and memory performance. NeuroImage. 63 (4), 1782-1789 (2012).
  11. Duncan, K., Tompary, A., Davachi, L. Associative encoding and retrieval are predicted by functional connectivity in distinct hippocampal area ca1 pathways. The Journal of Neuroscience. 34 (34), 11188-11198 (2014).
  12. Duvernoy, H. M. The Human Hippocampus: Functional Anatomy Vascularization, and Serial Sections with MRI. , Springer Verlag. (2005).
  13. Fatterpekar, G. M., et al. Cytoarchitecture of the human cerebral cortex: MR microscopy of excised specimens at 9.4 Tesla. Am. J. Neuroradiol. 23 (8), 1313-1321 (2002).
  14. Frey, S., Pandya, D. N., Chakravarty, M. M., Bailey, L., Petrides, M., Collins, D. L. An MRI based average macaque monkey stereotaxic atlas and space (MNI monkey space). NeuroImage. 55 (4), 1435-1442 (2011).
  15. Goubran, M., Crukley, C., de Ribaupierre, S., Peters, T. M., Khan, A. R. Image registration of ex-vivo. MRI to sparsely sectioned histology of hippocampal and neocortical temporal lobe specimens. NeuroImage. 83, 770-781 (2013).
  16. Heckemann, R. A., Hajnal, J. V., Aljabar, P., Rueckert, D., Hammers, A. Automatic anatomical brain MRI segmentation combining label propagation and decision fusion. NeuroImage. 33 (1), 115-126 (2006).
  17. Holmes, C. J., Hoge, R., Collins, L., Woods, R., Toga, A. W., Evans, A. C. Enhancement of MR images using registration for signal averaging. J. Comput. Assist. Tomogr. 22 (2), 324-333 (1998).
  18. Karnik-Henry, M. S., Wang, L., Barch, D. M., Harms, M. P., Campanella, C., Csernansky, J. G. Medial temporal lobe structure and cognition in individuals with schizophrenia and in their non-psychotic siblings. Schizophrenia Research. 138 (2-3), 128-135 (2012).
  19. Kim, J. S., et al. Automated 3-D extraction and evaluation of the inner and outer cortical surfaces using a Laplacian map and partial volume effect classification. NeuroImage. 27 (1), 210-221 (2005).
  20. La Joie, R., et al. Differential effect of age on hippocampal subfields assessed using a new high-resolution 3T MR sequence. NeuroImage. 53 (2), 506-514 (2010).
  21. Libby, L. A., Ekstrom, A. D., Ragland, J. D., Ranganath, C. Differential connectivity of perirhinal and parahippocampal cortices within human hippocampal subregions revealed by high-resolution functional imaging. The Journal of Neuroscience. 32 (19), 6550-6560 (2012).
  22. Atlas of the Human Brain. Mai, J. K., Paxinos, G., Voss, T. , 3rd ed, (2008).
  23. Mueller, S. G., et al. Measurement of hippocampal subfields and age-related changes with high resolution MRI at 4T. Neurobiol Aging. 28 (5), 719-726 (2006).
  24. Narr, K. L., et al. Regional specificity of hippocampal volume reductions in first-episode schizophrenia. NeuroImage. 21 (4), 1563-1575 (2004).
  25. Olsen, R. K., Palombo, D. J., Rabin, J. S., Levine, B., Ryan, J. D., Rosenbaum, R. S. Volumetric Analysis of Medial Temporal Lobe Subregions in Development Amnesia using High-Resolution Magnetic Resonance Imaging. Hippocampus. 23 (10), 855-860 (2013).
  26. Park, M. T. M., et al. Derivation of high-resolution MRI atlases of the human cerebellum at 3T and segmentation using multiple automatically generated templates. NeuroImage. 95, 217-231 (2014).
  27. Pipitone, J., et al. Multi-atlas Segmentation of the Whole Hippocampus and Subfields Using Multiple Automatically Generated Templates. NeuroImage. 101, 494-512 (2014).
  28. Pluta, J., Yushkevich, P., Das, S., Wolk, D. In vivo analysis of hippocampal subfield atrophy in mild cognitive impairment via semi-automatic segmentation of T2-weighted MRI.Journal of Alzheimer's Disease. 31 (1), 85-99 (2012).
  29. Pruessner, J. C., et al. Volumetry of hippocampus and amygdala with high-resolution MRI and three- dimensional analysis software: minimizing the discrepancies between laboratories. Cereb Cortex. 10 (4), 433-442 (2000).
  30. Sabuncu, M. R., et al. The dynamics of cortical and hippocampal atrophy in Alzheimer disease. Archives of Neurology. 68 (8), 1040-1048 (2011).
  31. Scoville, W. B., Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J. Neuropsych. and Clin. Neurosci. 12 (1), 103-113 (1957).
  32. Toga, A. W., Thompson, P. M., Mori, S., Amunts, K., Zilles, K. Towards multimodal atlases of the human brain. Nat. Rev. Neurosci. 7 (12), 952-966 (2006).
  33. van Leemput, K., et al. Automated segmentation of hippocampal subfields from ultra-high resolution in vivo. MRI. Hippocampus. 19 (6), 549-557 (2009).
  34. Winterburn, J. L., et al. A novel in vivo atlas of human hippocampal subfields using high-resolution 3 T magnetic resonance imaging. NeuroImage. 74, 254-265 (2013).
  35. Wisse, L. E. M., Gerritsen, L., Zwanenburg, J. J. M., Kuijf, H. J. Subfields of the hippocampal formation at 7 T MRI: in vivo. volumetric assessment. NeuroImage. 61 (4), 1043-1049 (2012).
  36. Yelnik, J., et al. A three-dimensional, histological and deformable atlas of the human basal ganglia. I. Atlas construction based on immunohistochemical and MRI data. NeuroImage. 34 (2), 618-638 (2007).
  37. Yushkevich, P. A., et al. A high-resolution computational atlas of the human hippocampus from postmortem magnetic resonance imaging at 9.4 T. NeuroImage. 44 (2), 385-398 (2009).
  38. Yushkevich, P. A., et al. Quantitative Comparison of 21 Protocols for Labeling Hippocampal Subfields and Parahippocampal Subregions in In Vivo MRI: Towards a Harmonized Segmentation Protocol. NeuroImage. , (2015).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Segmentacja podp l hipokampaobrazowanie rezonansem magnetycznym 3Tanatomia ludzkiego hipokampapodpola Cornu Ammonissegmentacja zakr tu z bategostrata radiatum lacunosum molecularesegmentacja subiculumniezawodno Dice Kappaprzedni i tylny hipokamp

Powiązane artykuły