Name: Kompleksowy protokół ręcznej segmentacji struktur przyśrodkowych płatów skroniowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 30 s
Description: Naucz się ręcznej segmentacji struktur przyśrodkowych płatów skroniowych na obrazach MRI wysokiej rozdzielczości. Protokół obejmuje śledzenie ciała migdałowatego, hipokampa oraz zakrętu przyhipokampowego w celu uzyskania dokładnych pomiarów objętościowych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania te były wspierane ze środków FD. MM otrzymał stypendium IGERT w ramach grantu nr 0903622 National Science Foundation. Autorzy pragną podziękować członkom Laboratorium Dolcos za pomoc w zbieraniu i przygotowywaniu danych.

1. Ciało migdałowate
<ol>
	<li>Przednie plastry AMY<ol>
		<li>Zidentyfikuj pierwszy fragment AMI, w którym limen insula pojawia się początkowo, gdzie połączenie istoty białej między płatami czołowymi a skroniowymi jest ciągłe i widoczne30. W ujęciu koronalnym używaj pęczka kątowego jako brzegu inferolateralnego AMY.</li>
		<li>Zlokalizuj chiazm optyczny jako punkt orientacyjny dla pojawienia się AMY. Użyj widoków osiowych i strzałkowych, aby odróżnić AMY w jego wczesnych przecinkach od otaczającego uncus. Podążaj ścieżką istoty białej wokół AMY w widoku osiowym, aby wykluczyć obszar entorhinal32.</li>
		<li>Przesuwając się do tyłu, wskazamy pierwszy przecięcie, w którym przednia komisura jest ciągła na obu półkulach20, gdzie AMY jest widoczny w swoim typowym kształcie. Śledzić AMY przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, używając bruzdy entorhinalnej jako granicy nadprzyśrodkowej, wyobrażoną linię od dna bruzdy półpiernaczkowej wzdłuż istoty białej do dolnego końca AMY jako granicy dolnej, pień skroniowy jako granicę boczną, a następnie z powrotem do bruzdy okołowej (entorhinal), aby zakończyć przerysowanie31.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Tylne przecinki AMY<ol>
		<li>Należy zauważyć, że na tym poziomie zarówno AMY, jak i HC są widoczne w tym samym wycinku.</li>
		<li>Wciąż w ujęciu koronowym można zidentyfikować ostatni przecięt AMY, gdzie struktura jest górna od przyśrodkowego przedłużenia rogu skroniowego komorybocznej 38 (lub pływówki, jeśli komory nie ma) oraz boczna od zakrętu uncinate, czyli guzowozu głowy HC. Sprawdź zdjęcia strzałkowe i osiowe, aby uzyskać dokładne i spójne śledzenie.</li>
		<li>Rysuj wyimaginowaną linię od dna dolnej bruzdy okrągłej insuli do drogi wzrokowej jako górnej granicy AMY31, co również odróżnia ją od istoty szarej globus pallidus i putamen.</li>
		<li>Śledzić wzdłuż półksiężycowego wiru jako granicę nadprzyśrodkową i wykluczać zakręcie uncinanowe32. Do wyznaczenia bocznego należy użyć dolnego rogu komory bocznej oraz trzpienia skroniowego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Kolejne przekroje AMY w kierunku przednim-tylnym<ol>
		<li>Systematycznie prześledzaj AMY kawałek po kawałku, korzystając z powyższych wytycznych. Na przedniej części AMY należy stosować te same granice co na najbardziej przednim przekroju; natomiast w tylnej części AMY używaj tych samych granic co na najbardziej tylnym przecinku.</li>
		<li>Kontynuować stosowanie poglądów osiowych i sagitalnych, aby pomóc w definiowaniu i dalszym udoskonalaniu granic AMY.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Hipokamp
<ol>
	<li>Lokalizacja HC<ol>
		<li>Rozpocznij śledzenie HC, gdy róg skroniowy komory bocznej pojawi się wzdłuż dolnej krawędzi AMY. Jeśli róg skroniowy komory bocznej jest już obecny na poprzednich przecinkach, należy zauważyć, że początek HC jest wtedy oznaczany przez powiększenie i rozciągnięcie rogu skroniowego komory bocznej i nadolateralnie.</li>
		<li>Zakończ śledzenie HC z jej ostatnim pojawieniem się dolo-środkowym względem trigone komory bocznej31. Zawsze korzystaj z alternatywnych widoków, aby pomóc zlokalizować HC i jego granice.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Definicje granic Sądu Wyższego<ol>
		<li>Określ boczny HC względem rogu skroniowego. W przypadkach, gdy róg skroniowy komory bocznej nie jest wystarczająco widoczny, należy wykluczyć jeden rząd wokseli z segmentacji, aby go oznaczyć.</li>
		<li>Od dołu użyj pęczka kątowego (lub jego wyimaginowanego przedłużenia) do jamy komorowej, aby oddzielić HC od PHG. Użyj alweusza wraz z fimbrią jako górnej krawędzi. Śledz HC, używając tych samych definicji przez cały czas.</li>
		<li>Dodatkowo, należy włączyć podłoże do segmentacji tak, aby przyśrodkowo graniczyło z wiązką istoty białej PHG, górnie wyrównywało się z krzywizną uncusa i rozciągało się głównie poziomo od HC39. Odrysowując w tył, utrzymuj te definicje aż do interwencji bruzdy kalkarynowej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Notowanie podziałów Sądu Najwyższego<ol>
		<li>Należy zauważyć, że HC można podzielić na trzy segmenty: głowę, ciało i ogon.</li>
		<li>Użyj wyglądu wierzchołka uncal do zaznaczenia przejścia od głowy HC do ciała HC oraz szybkiego wznoszenia i rozszerzania rozmiaru, które zwykle pokrywa się z pojawieniem się crus forniksa, aby zaznaczyć wygląd ogona HC23,30,40.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zwróć szczególną uwagę podczas śledzenia następujących struktur.<ol>
		<li>Włącz tylny uncus do segmentacji.</li>
		<li>Pominąć splot naczyniówki nad pęcherzykiem z segmentacji na przecinkach koronowych, choć może to nie być możliwe na obrazach o niższej rozdzielczości.</li>
		<li>Należy odwołać się do dwóch alternatywnych poglądów, aby uniknąć uwzględnienia ogona ogonowego i pulwinarnego w górnej części ogona HC.</li>
		<li>Należy unikać włączenia zakrętu pęczkowego, zauważając jego pojawienie się na poziomie rdzenia kłuczka, gdzie początkowo jest oddzielony od ogona hipokampa przez powięzi cinerea, a bardziej z tyłu staje się istotą szarą powyżej bruzdy kalkarynowej32.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50991/50991fig2highres.jpg" width="400" /> 
Rysunek 2. Reprezentatywny fragment strzałkowy MTL został prześledzony za pomocą niniejszego protokołu, pokazując jego rzeczywistą pozycję w mózgu oraz względne pozycje w głównych strukturach, tj . AMY (czerwony), HC (niebieski), PRC (żółty), ERC (różowy) i PHC (zielony).
3. Zakręcenie przyhipokampa
<ol>
	<li>Notowanie Dywizji PHG<ol>
		<li>Należy zauważyć, że PHG można podzielić na dwa główne segmenty: przedni PHG (czyli PRC i ERC) oraz tylny PHG (czyli PHC).</li>
		<li>Należy zauważyć, że w przednim segmencie PRC pojawia się wcześniej niż ERC i przez cały bieg biegu bocznie go otacza.</li>
		<li>Po zniknięciu ERC należy zauważyć, że PRC wchłania swoje miejsce na PHG i kontynuuje przez 3 mm.</li>
		<li>Za tym odcinkiem przerysuj tylny PHG, gdzie PHC obejmuje szerokość PHG aż do końca30.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przednie plastry PHG<ol>
		<li>Zdefiniuj pierwszy wycinek ChRL wraz z pojawieniem się CS25,34. Przed rozpoczęciem ERC należy wytyczyć PRC od przyśrodkowej krawędzi bocznego brzegu CS do bocznego zakrętu Schwalbe, lub do środkowego zakrętu Schwalbe, jeśli obecne są dwa zakręty Schwalbe, albo do środka grzbietowej powierzchni skroniowobiegunowej w przypadku braku tego zakrętu25,34.</li>
		<li>Zacznij śledzić ERC 5 mm z przodu do limen insula35,36.</li>
		<li>Kontynuuj śledzenie ERC, używając dna bruzdy skroniowo-biegunowej przyśrodkowej jako górnego końca35 oraz dna bruzdy półpierścieniowej po pojawieniu się AMY, lub punktu, w którym wyimaginowane rozszerzenie pęczka kątowego styka się z jamą komorową, jeśli bruzdę półpierścieniową jest nieodróżnialna25. Należy zauważyć, że rozciąga się w dół, aby bezpośrednio stykać się z komorą lub powierzchnią kości.</li>
		<li>Granica między ChRL a ERC może się różnić w zależności od kawałka.<ol>
			<li>Gdy CR jest głęboki (≥ 1,5 cm), przerysuj PRC od przyśrodkowej krawędzi środkowego brzegu tego bruzdy do środka jego bocznego brzegu25.</li>
			<li>W przypadkach z regularnym krzyżem (głębokość 1–1,5 cm) należy śledzić PRC jako obszar od środka środkowego brzegu żartu bocznego do środkowego końca bocznego brzegu25.</li>
			<li>Za pomocą płytkiego CS (< 1 cm) przewiąż PRC od dna bruzdy do środka korony zakręcia wrzeszczowatego25 .</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Gdy KS jest przerwana, zwykle na poziomie wierzchołka unkalnego, przez mały zakręcie wychodzący z jego dna dna, przewiąż PRC do dna bruzdy bocznej25. Uwzględnić lub wykluczyć istotę białą zgodnie z celem ROI.</li>
		<li>Prześledzić ERC aż do 1,5 mm za wierzchołkiem uncal lub do końca zakręcia wewnątrzlimbicznego37 .</li>
		<li>Przedłuż śledzenie PRC przyśrodkowo, aby zajmowało miejsce ERC po jego zakończeniu, gdzie definicje tego ostatniego obowiązują aż do 4,5 mm za wierzchołkiem uncal, czyli końca zakrętu wewnątrzlimbikus37. ChRL jest następnie zastępowana przez PHC25,30.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Tylne przekroje PHG<ol>
		<li>Zacznij śledzić PHC na przecięciu z tyłu do końca PRC, aż 4 mm z tyłu od końca ogonuHC 32. Alternatywne definicje z literatury opisano w sekcji Dyskusja. Ponownie, uwzględnij lub wyklucz istotę białą w zależności od celu.</li>
		<li>Wyznacz PHC tą samą metodą, co opisana w tylnej części PRC po zniknięciu ERC. Użyj też białej istoty cięgi jako górnego brzegu po jej pojawieniu się. Kontynuuj śledzenie w ten sposób aż do pojawienia się bruzdy kalkarynowej, która ogranicza PHC nadprzyśrodkowo do dolnej krawędzi bruzdy30.</li>
		<li>Jeśli mini-bruzdę pojawi się przed pojawieniem się bruzdy kalkarynowej, należy ją uwzględnić w segmentacji, ale zachować ostrożność w odróżnianiu od bruzdy kalkarynowej.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do zgłoszenia.

Tradycyjnie segmentacja ręczna była uznawana przez wielu badaczy za złoty standard. Niemniej jednak precyzyjne wyznaczenie poszczególnych struktur zostało skomplikowane przez bardzo zróżnicowaną morfologię struktur MTL oraz zwykle słabe kontrasty MRI tych struktur z otaczającą tkanką nerwową i obszarami nienerwowymi. Historycznie w literaturze występowały sprzeczne opisy niektórych struktur MTL. W niektórych przypadkach segmentacji ChRL, na przykład, żurawa boczna była opisywana jako przerwana35,36, ale wcześn...

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

Środkowy płat skroniowy (MTL), obszar o przypuszczalnym poziomie integracji informacji sensorycznej1, był częstym przedmiotem ukierunkowanych analiz. Na przykład hipokamp i związane z nim obszary przyhipokampa były szeroko badane w badaniach nad pamięcią2-5. Ponadto rola ciała migdałowatego była często podkreślana w badaniach dotyczących przetwarzania emocji i interakcji między emocjami a poznaniem6-11. Ostatnio różne regiony MTL również zyskały uwagę w rozwijającej się dziedzinie neurobiologii osobowości, która łączy strukturę i funkcję tych oraz innych obszarów mózgu z indywidualną zmiennością cech osobowości12. Ocena anatomii i funkcji struktur MTL może być istotna dla ułatwienia diagnostyki chorób zwyrodnieniowych, gdzie w różnych strukturach MTL mogą wystąpić specyficzne anomalie strukturalne i funkcjonalne. Na przykład w chorobie Alzheimera (AD) można zaobserwować istotny zanik kory ołkowej i hipokampa13,14, a zanik hipokampa może przewidzieć przejście od łagodnego zaburzenia poznawczego do AD15. Algorytmy automatycznej segmentacji stały się ostatnio popularne do segmentowania struktur korowych i podkorowych, ale jak w przypadku każdego narzędzia, programy te nieuchronnie napotykają błędy w niektórych przypadkach. W takich przypadkach badacz powinien być wyposażony zarówno w wiedzę, jak i wytyczne pozwalające rozpoznać anatomiczne granice struktur MTL. W istniejącej literaturze istnieje tendencja do celowania w pojedyncze podregiony MTL16-21, przy czym wiele protokołów koncentruje się na hipokampie16-19.
W przeciwieństwie do większości dostępnych opublikowanych wytycznych dotyczących śledzenia MTL, obecny protokół zapewnia kompleksowy zestaw wytycznych umożliwiających wyraźną lokalizację wszystkich podregionów MTL. Opisano wytyczne dotyczące następujących struktur MTL: ciała migdałowatego (AMY), hipokampa (HC), kory okołopowykowej (PRC), kory okołowej (ERC) oraz kory przyhipokampa (PHC). Najpierw śledzi się AMY i HC, a następnie struktury przyhipokampowego zakręcia (PHG). Należy zauważyć, że termin ogólny HC odnosi się tutaj do formacji HC, która obejmuje właściwy HC, subiculum oraz tylny segment uncus22-24. Warto również zauważyć, że PHG można podzielić na dwa segmenty: przednią i tylną. W przedniej części PHG można ją dalej podzielić na boczną i przyśrodkową przednią PHG, których obszary korowe odpowiadają odpowiednio PRC i ERC. PHC, czyli obszar kory tylnej części PHG, odpowiada właściwej korze przyhipokampa. Dla uproszczenia będziemy używać terminów PRC i ERC do bocznego i przyśrodkowego przedniego PHG oraz PHC do tylnego PHG. Segmentacja każdej struktury zaczyna się od przybliżonej lokalizacji brzegów przednich i tylnych wraz z innymi istotnymi punktami orientacyjnymi, po czym następuje faktyczne śledzenie wykonane kawałek po przekroju płaszczyzny koronalnej, w kierunku przednim-tylnym/rostro-ogonowym. We wszystkich przypadkach przekroje strzałkowe i osiowe są ściśle monitorowane, aby ułatwić lokalizację granic anatomicznych i punktów orientacyjnych.
Potrzebę takich wytycznych śledzenia ilustrują również ilustracje pokazujące możliwe różnice między wynikami automatycznych i ręcznych protokołów segmentacji. Zaletą protokołu opisującego wszystkie struktury MTL w obecnym formacie wizualnym jest to, że różnice w anatomii (np. głębokość żluzu bocznego [CS]), które mogą wpływać na definicje granic, mogą być opisane w kontekście otaczającej ich anatomii (np. granice medialne i boczne PRC i ERC różnią się lokalizacją w zależności od głębokości CS25). Może to nie być jasne lub zrozumiałe dla niedoświadczonego lub doświadczonego śledznika, który rysuje tylko pojedyncze lub oddzielne konstrukcje, a z naszej wiedzy nie istnieje taka wizualnie kompleksowa wytyczna taka.
Niniejszy protokół to wyraźna prezentacja wytycznych stosowanych do śledzenia MTL w poprzednim badaniu wskazującym różnice w udziale podregionów MTL do efektu emocji wzmacniającej pamięć26, dostosowanych do wyższej rozdzielczości obrazów mózgu możliwych dzięki najnowszym osiągnięciom w obrazowaniu strukturalnego rezonansu magnetycznego (MR). Śledzenie zostało zilustrowane na badaniach wykonanych od zdrowej ochotniczki (kobieta, lat 24), za pomocą skanera 3T MR. Obrazy anatomiczne zostały wykonane jako 3D MPRAGE (TR = 1 800 msec; TE = 2,26 ms; FOV = 256 x 256 mm; rozmiar woksela = 1 x 0,5 x 0,5 mm) z kątem nabycia równoległym do AC-PC. Jeśli dane obrazowe są pozyskiwane pod innym kątem pozyskiwania, na przykład w orientacji skośnej, dane powinny być przekształcone w równoległą lub prostopadłą do AC-PC, tak aby opisy punktów anatomicznych były odpowiednio tłumaczone. Obrazy były następnie tłumaczone na format NIFTI i wprowadzane do oprogramowania segmentacyjnego27 do ręcznego śledzenia. Dane ze skanów użyte w obecnym protokole zostały zebrane w ramach badania zatwierdzonego przez Instytucjonalną Radę Przeglądową, a wolontariusz wyraził pisemną zgodę.
Czerpiąc informacje z różnych odrębnych protokołów śledzenia dla tych struktur18-22,25,28-31, a także z analiz anatomicznych i atlasów23,32-37, niniejszy protokół przedstawia kompleksowy zestaw wytycznych dotyczących niespójności w istniejącej literaturze. Uzupełnione materiałami wizualnymi, prace te mają ułatwić lepsze zrozumienie struktur MTL oraz wzbudzić zainteresowanie przyszłych badań nad wdrożeniem ręcznej segmentacji, zarówno jako podstawowej metody śledzenia MTL, jak i jako uzupełnienia do segmentacji automatycznej. Dzięki dostarczaniu dokładnego, intuicyjnego i wygodnego przewodnika do zrozumienia anatomii MTL, protokół ten pomoże badaczom zidentyfikować położenie wszystkich podregionów MTL względem sąsiednich struktur, nawet jeśli analize są przeznaczone wyłącznie na niektóre struktury MTL. To nie tylko zwiększy dokładność lokalizacji, ale także pomoże rysownikom podejmować świadome decyzje w przypadku zmienności morfologicznej, co jest bardzo prawdopodobne w MTL. Wytyczne te mogą być stosowane w badaniach dotyczących strukturalnych i/lub funkcjonalnych badań MRI MTL, w tym analiz wolumetrycznych i wykrywania anomalii mózgu, a także procedur lokalizujących analizy funkcjonalne, anatomiczne i traktograficzne, w zdrowych grupach. Obecny protokół mógłby również służyć do informowania o segmentacji struktur MTL u pacjentów (np. pacjentów z zanikiem), jeśli główne punkty anatomiczne są stosunkowo zachowane. Śledzenie danych uczestników klinicznych może wymagać dodatkowego czasu i wysiłku, w zależności od stopnia zaniku i/lub zmian anatomicznych.
Ważne jest, aby rozróżnić między zagonami a korami przy definiowaniu ROI. Anatomicznie gyrus odnosi się tutaj zarówno do istoty białej, jak i szarej, natomiast kora to tylko istota szara. W zależności od zamierzonego zastosowania ROI, segmentacje mogą obejmować istotę białą lub ją wykluczać.
Zalecamy, aby trasowanie było wykonywane sekwencyjnie, podstruktura po podstrukturze, półkula po półkuli na raz. Niektóre pakiety oprogramowaniapozwalają na śledzenie granic wyznaczonych na jednym wycinku, które można wkleić na kolejne fragmenty, co przyspiesza ten proces. Zawsze zaleca się odniesienie do przeciwległej półkuli w razie potrzeby, aby sprawdzić spójność między obiema stronami (np. przy wykrywaniu punktów anatomicznych). Alternatywnie można również wykonać równoległe śledzenie tych samych struktur w obrębie obu półkul. Niezależnie od tego, czy odrysowanie jest sekwencyjne, czy równoległe, po zakończeniu procesu znaczniki powinny podwójnie sprawdzić wynik końcowy i wprowadzić odpowiednie korekty, odwołując się zarówno do półkul, jak i widoków wielopłaszczyznowych. W zależności od doświadczenia tracera i rozdzielczości danych obrazowych, ręczna segmentacja MTL dla zdrowych danych może trwać od 8-10 godzin lub dłużej, w przypadku początkującego tracera, do 3-4 godzin w przypadku doświadczonego.
<img alt="Figure 1" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50991/50991fig1highres.jpg" width="400" /> 
Rysunek 1. Trójwymiarowy przegląd MTL, prześledzony za pomocą obecnego protokołu. Pokazane tutaj struktury to AMY (czerwony), HC (niebieski), PRC (żółty), ERC (różowy) oraz PHC (zielony).

<table><tbody><tr><td>TRZASK</td><td>Zespół ITK-SNAP na Uniwersytecie Pensylwanii i Uniwersytecie Utah</td><td>ITK-SNAP v2.2</td><td></td></tr><tr><td>FSL</td><td>Grupa Analizowa FMRIB (FMRIB)</td><td>FSL v4.1</td><td></td></tr><tr><td>Skaner MR Siemens Magnetom Trio 3T</td><td>Siemens</td><td>Magnetom Trio 3T</td><td></td></tr></tbody></table>

kompleksowy protokół ręcznej segmentacji struktur przyśrodkowych płatów skroniowych

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

Niniejszy artykuł opisuje kompleksowy protokół ręcznego śledzenia zestawu obszarów mózgu tworzących przyśrodkowy płat skroniowy (MTL): ciało migdałowate, hipokamp oraz powiązane regiony przyhipokampa (okołowy, otołkowy i przyhipokampalny właściwy). W przeciwieństwie do większości innych dostępnych protokołów śledzenia, które zazwyczaj koncentrują się na określonych obszarach MTL (np. ciało migdałowate i/lub hipokamp), integracyjna perspektywa przyjęta w obecnych wytycznych umożliwia wyraźną lokalizację wszystkich subregionów MTL. Integrując informacje z różnych źródeł, w tym istniejące protokoły śledzenia osobno celujące w różne struktury MTL, raporty histologiczne i atlasy mózgu, a także uzupełnienie ilustracyjnych materiałów wizualnych, obecny protokół stanowi dokładny, intuicyjny i wygodny przewodnik po zrozumieniu anatomii MTL. Potrzeba takich wytycznych śledzenia jest również podkreślana poprzez ilustrowanie możliwych różnic między protokołami segmentacji automatycznej a ręcznej. Ta wiedza może być wykorzystana w badaniach obejmujących nie tylko badania MRI strukturalne, ale także kolokalizację strukturalno-funkcjonalną oraz ekstrakcję sygnałów fMRI z anatomicznie określonych ROI, zarówno w grupach zdrowych, jak i klinicznych.

Ilustracja możliwych różnic między segmentacją ręczną a automatyczną
Model trójwymiarowy ręcznej segmentacji dla AMY, HC, PRC, ERC i PHC pokazano na Rysunku 1, a przekrój strzałkowy segmentacji na Rysunku 2. Aby zilustrować skrajne możliwe różnice między ręcznym a automatycznym odwzorowaniem, fragmenty AMY reprezentatywnego obiektu z błędną automatyczną segmentacją zostały zestawione z ręcznym odrysowaniem (patrz Rysunek 3 pon...

Niniejsze prace przedstawiają kompleksowy zestaw wytycznych dotyczących ręcznego śledzenia struktur przyśrodkowego płata skroniowego (MTL). Protokół ten może być stosowany w badaniach obejmujących badania strukturalne i/lub połączone rezonans magnetyczny strukturalno-funkcjonalny (MRI) MTL, zarówno w grupach zdrowych, jak i klinicznych.

Kompleksowy protokół ręcznej segmentacji struktur przyśrodkowych płatów skroniowych

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

Głównym celem tej procedury jest zilustrowanie, jak ręcznie śledzić struktury przyśrodkowych płatów skroniowych człowieka na obrazach rezonansu magnetycznego o wysokiej rozdzielczości. Osiąga się to poprzez najpierw identyfikację ciała migdałowatego w mózgu i systematyczne śledzenie jej od przednich do tylnych granic. Drugim krokiem jest zlokalizowanie zasięgu podłużnego i ogólnych granic hipokampa, a następnie śledzenie go kawałek po kawałku w kierunku przednim tylnym.Następnie należy śledzić przednie struktury zakrętu przyściennego, czyli korę śródgrupową i kroczową równolegle, aby lepiej uwzględnić zmiany ich wzajemnych granic. Ostatnim krokiem jest śledzenie tylnego segmentu zakręcia przywołującego hipokampa, czyli właściwej kory hipokampa w tym samym przednim tylnym układzie. Ostatecznie ta ręczna procedura śledzenia może posłużyć do uzyskania trójwymiarowego renderowania oraz statystyk objętościowych wszystkich struktur przyśrodkowych płatów skroniowych.Główną zaletą tego protokołu śledzenia w porównaniu z istniejącymi protokołami, jak również algorytmami automatycznych segmentacji, jest to, że identyfikuje wszystkie obszary przyśrodkowego płata skroniowego względem ich sąsiednich struktur. Może to zwiększyć dokładność lokalizacji i ręcznego śledzenia, a także pomóc w ocenie i korekcji, jeśli zajdzie taka potrzeba; automatyczna segmentacja skutkuje znaczną zmiennością w obszarze mózgu. Obecny protokół jest stosowany nie tylko do badań anatomicznych w przyśrodkowym płatie skroniowym, ale także do analizy danych z innych metod obrazowania.Na przykład funkcjonalne obrazowanie rezonansu magnetycznego w celu identyfikacji obszarów funkcjonalnych zainteresowanych z dużą dokładnością. Protokół ten dostarcza unikalnej ilustracji obszarów międzyskroniowych, co może pomóc zarówno początkującym, jak i początkującym naukowcom w dokładnym zlokalizowaniu tych obszarów w ludzkim mózgu. Pierwsza demonstracja obejmuje śledzenie ciała migdałowatego.Zacznij od lokalizacji struktury w mózgu. Zidentyfikuj pierwszy wycinek ciała migdałowatego, w którym pojawia się insula Lymana. To właśnie wtedy połączenie istoty białej między płatami czołowymi a skroniowymi jest ciągłe.Skrzyżowanie optyczne to kolejny ważny punkt orientacyjny. Następnie użyj pęczka kątowego jako krawędzi inferolateralnej ciała migdałowatego, aby zidentyfikować ostatni wycinek ciała migdałowatego w ujęciu koronowym. Szukaj poziomu, na którym struktura jest wyżej niż przyśrodkowe przedłużenie rogu skroniowego komory bocznej oraz boczne od zakrętu uncinate, czyli guzka głowy hipokampa.Aby przerysować ciało migdałowate, zidentyfikować pierwszy przecinek, w którym przednia umiraźnia jest ciągła w obu półkulach, gdzie ciało migdałowate jest widoczne w swoim typowym kształcie, przerysuj ciało migdałowate, używając bruzdy wewnętrznej jako granicy nadprzyśrodkowej, czyli linię urojoną od dna bruzdy półrocznej wzdłuż istoty białej do dolnego czubka ciała migdałowatego jako granicę podprzyśrodkową, pień skroniowy jako boczna granica i podążaj za krzywizną nadboczną, aby dopełnić odrysowanie na tylnych przecinkach, rysują wyimaginowaną linię od poziomu dna dolnej bruzdy koła wzdłuż półrocznego zakrętu do drogi wzrokowej jako górnej krawędzi ciała migdałowatego. Pamiętaj, aby wykluczyć gyrusa uncynanego. Do wyznaczenia dolnobocznego należy użyć kości zaciętej i rogu skroniowego komory bocznej, a trzpienia skroniowego jako granicy bocznej.Podążaj za krzywizną bardzo bocznie, aby dokończyć odrysowanie. Szczególną uwagę należy odróżnić ciało migdałowate we wczesnych cięciach od okolicznych obszarów, oczka i kory jelitowej, korzystając z widoków strzałkowych i osiowych jako wskazówek, a następnie systematycznie wykonuj cięcie po kawałku śledzenia ciała migdałowatego w kierunku od przodu do tyłu. Korzystając z tych wytycznych, kolejną strukturą w przyśrodkowym płatie skroniowym, którą należy zlokalizować, jest rozpoczęcie śledzenia hipokampa, gdy róg skroniowy komory bocznej pojawia się wzdłuż dolnej krawędzi ciała migdałowatego, a śledzenie hipokampa przy jego ostatnim pojawieniu się, podprzyśrodkowo od trójkomory komory bocznej, zawsze wykorzystuje alternatywne orientacje widzenia, aby pomóc zlokalizować hipokamp i jego granice.Aby zdefiniować granice hipokampa, zacznij od wyznaczenia aliusa i FIA na stronie górnej. Róg skroniowy w bocznej części biegnie dolnie wzdłuż pęczka kątowego, aby wyznaczyć granicę dolną. Kontynuuj śledzenie hipokampa, używając tych samych definicji przez cały czas.Dodatkowo włącz ulu do segmentacji tak, aby bezpośrednio graniczył z pękiem istoty białej w zakręcie para hipokampa. Górnie wyrównuje się z krzywizną ciężaru i rozciąga się głównie poziomo od hipokampa. Zwraca szczególną uwagę na odrysowywanie następujących trzech struktur.Po pierwsze, uwzględnij tylny ciężar w segmentacji. Po drugie, należy pominąć splot naczyniówki powyżej aliusa z segmentacji, choć może to nie być możliwe na zdjęciach o niższej rozdzielczości. Po trzecie, odwołać się do dwóch alternatywnych poglądów, aby uniknąć uwzględnienia ogona jądra ogonowo.Kolejnym obszarem do śledzenia jest zakręcie para hipokampa. Termin ten obejmuje korę kroczową po stronie bocznej. Kora trójkowa po stronie przyśrodkowej oraz właściwa kora hipokampa w przednich przecinkach wyznaczają pierwszy przecięt kory kroczowej z pojawieniem się bruzdy bocznej przed rozpoczęciem się kory trójkątnej od przyśrodkowej krawędzi bocznego brzegu do bocznego zakręcia albe lub środkowego rdzenia przyśrodkowego.Jeśli występują dwa zakręty albe lub środek grzbietowej powierzchni skroniowej polarnej. W przypadku braku tego zakręcia zaczyna śledzić korę śródśrodkową około pięć milimetrów przed insulą Lyman, używając dna przyśrodkowej bruzdy skroniowej jako górnego końca oraz powierzchni skórki jako granicy podprzyśrodkowej. Po pojawieniu się ciała migdałowatego dno bruzdy półpierścieniowej staje się górnym brzegiem, czyli punktem, w którym wyimaginowane przedłużenie pęczka kątowego styka się z komorą komorową.Jeśli bruzdę półpierścieniową jest nieodznaczalna, granica między korą kroczową a korą trójkroczową może się różnić od kawałka do kawałka. Gdy żrawa boczna jest głęboka, czyli większa lub równa się 1,5 centymetra, przebiegnij korą krocza od przyśrodkowej krawędzi przyśrodkowego brzegu tego brzegu do środka jego bocznego brzegu. W przypadkach z regularną żluzą boczną, której głębokość wynosi od jednego do 1,5 centymetra, należy śledzić korę kroczową jako obszar od środka przyśrodkowego brzegu żluzu bocznego do przyśrodkowego końca bocznego brzegu bruzdy.W przypadku płytkiej żluzy bocznej mniejszej niż jeden centymetr przewiąż korę kroczową od dna tej bruzdy do środka korony zakręcia wrzewanego. Gdy żura boczna jest przerwana, zwykle na wysokości wierzchołka wujka, przez mały zakręcie wyrastający z dna, przewidź korę kroczową do dna bruzdy bocznej. Prześledzić korę jelitową do około 1,5 milimetra za wierzchołkiem wąłka.Przedłuż śledzenie kory krocza przyśrodkowo, aby zajmować miejsce kory jelitowej po jej zakończeniu, gdzie definicje drabiny nadal obowiązują na długości trzech milimetrów. Poza tym kora kroczowa jest zastępowana przez korę para hipokampa. Prawidłowy rozpoczęcie śledzenia kory hipokampa w części na przecięciu bezpośrednio za końcem kory kroczowej, a koniec przebiega około czterech milimetrów za końcem ogona hipokampa.Śledzić właściwą korę para hipokampa w taki sam sposób, jak opisano dla tylnej części kory krocza, aż pojawi się bruzdę kalcynową ograniczającą ją do dolnej krawędzi bruzdy. Jeśli na tym poziomie pojawi się mini bruzdę, należy ją uwzględnić w segmentacji. Wynik śledzenia struktur MTL jest tutaj widoczny w renderowaniu 3D oraz na obrazach 2D, pokazując położenie reprezentatywnych fragmentów mózgu po prawej stronie.Te obrazy koronowe ciała migdałowatego pokazują ekstremalny przykład możliwych różnic między wynikami ręcznego śledzenia a automatycznym segmentowaniem. Jak widać na prawym panelu bocznym, popularne oprogramowanie do automatycznego segmentowania zidentyfikowało jedynie niewielką część lewego ciała migdałowatego, pomijając ponad połowę tkanki, którą ekspert może rozpoznać jako część ciała migdałowatego. Podobne niedoszacowanie, ale w mniejszym stopniu, występowało także w prawym ciele migdałowatym.Przedstawiono reprezentatywne wyniki objętościowe obustronnej igły migdałowatej i kampusów hipopotamów z pojedynczego badanego osoby, uzyskane przez ręczne śledzenie. Korzystając z obecnego protokołu i automatycznej segmentacji, można zauważyć, że segmentacja ta błędnie oszacowała objętość każdej z czterech porównywanych struktur. Po tym zabiegu można zebrać statystyki objętościowe, aby odpowiedzieć na pytania takie jak to, czy struktury płatów skroniowych przyśrodkowych wykazują różnice objętościowe między dwiema grupami wiekowymi lub między grupami zdrowymi a klinicznymi podczas próby tego zabiegu.Aby zapewnić dokładność i efektywność podczas śledzenia, ważne jest, aby odnosić się do każdej z trzech płaszczyzn wzrokowych: koronalnej, osiowej i strzałkowej. Po zobaczeniu tego filmu powinieneś dobrze rozumieć, jak dokładnie identyfikować i ręcznie śledzić lub dostosowywać automatyczne segmentacje obszarów płatów skroniowych MIT, opierając się na znajomości anatomicznych granic struktur.

a-comprehensive-protocol-for-manual-segmentation-medial-temporal-lobe

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Lesion Explorer (LE) to półautomatyczny potok przetwarzania obrazów opracowany w celu uzyskania objętości regionalnej tkanki mózgowej i podkorowej hiperintensywności zmian ze strukturalnego rezonansu magnetycznego choroby Alzheimera i zdrowych osób starszych.  Aby zapewnić wysoki poziom dokładności i niezawodności, poniżej znajduje się prowadzony przez wideo, ustandaryzowany protokół dla ręcznych procedur LE.

Lesion Explorer: Ustandaryzowany protokół z przewodnikiem wideo do dokładnej i niezawodnej wolumetrii pochodzącej z MRI u osób z chorobą Alzheimera i zdrowymi osobami w podeszłym wieku

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.

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

Ten protokół opisuje proces stosowania siedmiu różnych narzędzi do automatycznej segmentacji do strukturalnych skanów MRI z wagą T1 w celu wyznaczenia obszarów istoty szarej, które mogą być użyte do ilościowego określenia objętości istoty szarej.

Automatyczna segmentacja istoty szarej kory mózgowej na podstawie obrazów MRI T1-zależnych

Wprowadzamy półautomatyczny protokół do analizy kształtów struktur mózgu, w tym segmentację obrazu za pomocą otwartego oprogramowania i dalszą grupową analizę kształtów za pomocą zautomatyzowanego pakietu do modelowania. W tym miejscu demonstrujemy każdy krok protokołu analizy kształtu 3D z segmentacją hipokampa na podstawie obrazów MR mózgu.

Trójwymiarowe modelowanie kształtów i analiza struktur mózgu

Pomimo kluczowej roli splotu naczyniówkowego w mózgu, badania neuroobrazowe tej struktury są rzadkie z powodu braku niezawodnych narzędzi do automatycznej segmentacji. Obecny protokół ma na celu zapewnienie złotego standardu ręcznej segmentacji splotu naczyniówkowego, która może stanowić podstawę przyszłych badań neuroobrazowych.

Ręczna segmentacja ludzkiego splotu naczyniówkowego za pomocą rezonansu magnetycznego mózgu

W tym miejscu przedstawiamy przegląd procedury lobektomii przednio-skroniowej, stosowanej w leczeniu pacjentów z oporną na leczenie padaczką skroniową. W szczególności opisujemy w niniejszym dokumencie szczegóły metody operacyjnej i związanej z nią techniki operacyjnej, a także podsumowujemy wskazania i wyniki zabiegu.

Przedniomowa lobektomia skroniowa w przypadku nieuleczalnej medycznie padaczki skroniowej: badanie operacyjne

W niniejszym artykule omawiamy metodologię oraz kwestie istotne dla zatwierdzonego przez FDA protokołu leczenia depresji z wykorzystaniem urządzenia Neuronetics NeuroStar TMS.

Urządzenie NeuroStar TMS: Przeprowadzanie zatwierdzonego przez FDA protokołu leczenia depresji

Opisujemy uznaną technikę pomiaru i analizy odpowiedzi wapniowych wywołanych zapachami w płacie antennym żywych Drosophila melanogaster.

Obrazowanie wapniowe odpowiedzi wywołanych zapachami w płacie antennym Drosophila

Opisujemy procedury przygotowania oraz rejestracji elektrofizjologicznej z plastrów mózgu, które zachowują oś grzbietowo-brzuszną przyśrodkowej kory entorynalnej (MEC). Ponieważ neuronalne kodowanie lokalizacji wykazuje organizację grzbietowo-brzuszną w obrębie MEC, procedury te ułatwiają badanie mechanizmów komórkowych istotnych dla nawigacji i pamięci.

Przygotowanie przekrojów parasagitalnych do badania organizacji grzbietowo-brzusznej przyśrodkowej kory entorynalnej gryzoni

Przedstawiamy metodę pobierania płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF) oraz tworzenia układu pozbawionego CSF w obrębie układu komorowego embrionalnego mózgu rybki zebrafish. Pozwala to na dalsze badanie składu CSF oraz jego roli w rozwoju embrionalnego mózgu.

Ręczny drenaż komór mózgu zarodka danio pręgowanego

Naucz się ręcznej segmentacji struktur przyśrodkowych płatów skroniowych na obrazach MRI wysokiej rozdzielczości. Protokół obejmuje śledzenie ciała migdałowatego, hipokampa oraz zakrętu przyhipokampowego w celu uzyskania dokładnych pomiarów objętościowych.

Kompleksowy protokół ręcznej segmentacji struktur przyśrodkowych płatów skroniowych

Przeglądaj więcej filmów