Name: Como medir o Folding Cortical partir de imagens de MR: um tutorial passo-a-Passo para Calcular Índice Gyrification local (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-01-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 57 s
Description: Aprenda a quantificar o dobramento cortical com alta resolução usando ressonância magnética cerebral. Este método computacional cria representações tridimensionais da superfície cortical e gera mapas individuais de girificação local para comparações estatísticas entre grupos diagnósticos.

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Esta pesquisa foi suportada pelo Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) &quot;SYNAPSY - O Synaptic Bases de Doenças Mentais&quot;, financiado pelo National Science Foundation suíço (n ° 51AU40_125759). Desenvolvimento do Índice Gyrification local foi suportado por concessões do Fundo Nacional Suíço de Pesquisa para o Dr. Marie Schaer (323500-111165) e Dr. Stephan Eliez (3.200-063.135,00 / 1, 3.232-063.134,00 / 1, 102864 e PP0033-32473B -121.996) e pelo Center for Biomedical Imaging (CIBM) ​​das Universidades de Genebra-Lausanne ea EPFL, bem como as fundações Leenaards e Louis-Jeantet. Apoio ao desenvolvimento de software FreeSurfer foi fornecido, em parte, pelo Centro Nacional de Pesquisa de Recursos (P41-RR14075, eo NCRR BIRN morfométrica Projeto BIRN002, U24 RR021382), o Instituto Nacional de Biomedical Imaging e Bioengenharia (R01 EB001550, R01EB006758), o Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (R01 NS052585-01), bem como a Doença Mental e Neurociência Discovery (MIND) Institute, e faz parte da Aliança Nacional de Computação de Imagens Médicas (dinâmicas), financiado pelos Institutos Nacionais da Saúde através do Roteiro NIH para Pesquisa Médica, Grant U54 EB005149. Apoio adicional foi fornecido pelo Projeto Autismo Dislexia e financiado pelo Medical Ellison Foundation.

1. Reconstruir as superfícies 3D cortical Esta primeira parte do protocolo utiliza o pipeline FreeSurfer padrão, conforme descrito no Wiki ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> ). Note que os comandos detalhados aqui descrever uma forma de alcançar as reconstruções superfície cortical, mas comandos equivalentes também podem ser usados. <ol class="lalpha"><li> Importação da matéria-prima MRI DICOM em FreeSurfer e verificar a qualidade da imagem (por exemplo, que a orientação é correta, não o suficiente contraste e as imagens se mudou). Este processo utiliza os seguintes comandos (substitui o texto entre &lt;...&gt; (inclusive) com os valores apropriados a uma instância específica, e "#" denota comentários): mksubjdirs <subj_id> # Criar a arquitetura pasta usada pelo FreeSurfer CD <subj_id> / RM # vá para a pasta mri de seu assunto mri_convert cm- <path_to_your_dicom converter o mri-primas no formato freesurfer></path_to_your_dicom> tkmedit <subj_id> 001.mgz # visualize o volume convertido </subj_id></subj_id></subj_id></li><li> Criar a modelos tridimensionais de malha cortical 8,9. A fim de lidar com o problema da sepultado sulcos, FreeSurfer primeiro cria um volume de massa branca unitária, que é usado como ponto de partida para a superfície cinza-branco inicial. Esta superfície é então otimizada de acordo com o gradiente local de intensidade e expandida para a interface cinza-CSF. recon-all-s <subj_id> # Lançamento da reconstrução da superfície cortical </subj_id> Ao final do processo de reconstrução, você terá dois modelos de malha composta de cerca de 150 mil pontos para cada hemisfério: a branca (interface cinza-branco) e uma superfície (cinza-CSF interface) pial. É importante notar que todas as superfícies e volumes permanecem no espaço nativos, permitindo de medição, como volume, área superficial de espessura, ou índice gyrification a ser medido, sem deformação. </li><li> Verificar a exatidão dessas superfícies reconstruídas: tkmedit <subj_id> T1.mgz? H.pial # a superfície branca é sobreposto em verde ea superfície pial em vermelho </subj_id> onde h denota o hemisfério: lh.pial para o hemisfério esquerdo e rh.pial para o hemisfério direito. A Figura 2 (em 2 versões: um gif animado para ser incluído no filme e um estático para o site) mostra um exemplo de correta reconstruções branco e pial superfícies para o "bert" sujeito distribuído junto com o pacote FreeSurfer. Se você tiver que corrigir manualmente o resultado do processo de reconstrução, você vai encontrar um tutorial sobre o Wiki FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/WhiteMatterEdits">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/WhiteMatterEdits</a> ,</li></ol> 2. Calcular o Índice Gyrification locais Quando você está satisfeito com sua superfícies, calcular o Índice Gyrification local (l GI) usando o comando: recon-all-LGI-s <subj_id></subj_id> Este comando geralmente é executado por cerca de 3 horas para os dois hemisférios de um participante do estudo, dependendo da potência de sua estação de trabalho. As diferentes etapas do processo de GI l são uma visão geral sobre a Figura. 1. A computação começa com a criação de uma superfície externa usando operação de fechamento morfológico. Esta superfície externa, denotado? H.pial_outer_smoothed, é ainda ilustrado na figura. 3. Então, cerca de 800 regiões sobrepostas circular de interesse são criados na superfície externa. Para cada uma dessas regiões, a região correspondente de juros é definida ema superfície pial. O cálculo todo acaba com a criação de um mapa individual contendo um valor GI l para cada ponto da superfície cortical (ou seja, ~ 150 mil valores por hemisfério). 3. Verificar o resultado do cálculo GI l para cada hemisfério tksurfer <subj_id> ? H pial-overlay <subj_id> / Surf /? H.pial_lgi fthresh-1 </subj_id></subj_id> Os valores de l GI são sobrepostas sobre a superfície cortical. L como corrigir os valores GI são tipicamente compreendida entre 1 e 5, que estabelece o limite mínimo de 1 (com a opção fthresh) permite uma rápida verificação: você não deve ver nenhuma área cinzenta cortical. Um exemplo de resultado individual correta é mostrada na figura. 4. 4. Estatística comparações grupo O objetivo é quantificar o efeito de grupo em cada vértice sobre a superfície cortical, controlando para o efeito de gênero eidade. Você terá que seguir o mesmo processo como se você gostaria de comparar a espessura cortical em cada vértice, mas dando? H.pial_lgi em vez de? H.thickness. Duas opções são possíveis para calcular as comparações grupo estatística: os comandos clássicos são listados em primeiro lugar, ea interface gráfica (Qdec) é mencionado brevemente depois. <ol><li> A primeira opção para comparar os resultados entre os grupos GI l usar os comandos listados abaixo; mais detalhes podem ser obtidos no <a href="https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/GroupAnalysis">https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/GroupAnalysis</a> . <ol class="lalpha"><li> Primeiro você precisa criar um modelo de estudo específico dando a todos os seus assuntos na entrada: make_average_subject - temas <subj_1><subj_2><subj_3> ... </subj_3></subj_2></subj_1> O comando acima irá criar uma disciplina chamada "média". Alternativamente, você pode usar o tema "fsaveraiva "distribuído como uma parte da distribuição FreeSurfer. </li><li> Em seguida, crie o arquivo de texto contendo a descrição dos sujeitos envolvidos em seu estudo (o "Grupo FreeSurfer Arquivo Descritor"). Seu FSGD.txt deve ficar assim: GroupDescriptorFile 1 Grupo Control_Male Grupo Control_Female Grupo Patient_Male Grupo Patient_Female Variáveis ​​Idade Entrada <subj_1> Patient_Male 20 Entrada <subj_2> Control_Female 23 &lt;...&gt; </subj_2></subj_1></li><li> Resample os dados l GI no espaço do assunto média usando o seguinte comando para cada hemisfério: mris_preproc - fsgd FSGD.txt - nível médio -? hemi h - meas pial_lgi -? fora h.lgi.mgh </li><li> Lisa os dados sobre a superfície cortical para reduzir o sinal para ruído: mri_surf2surf -? hemi h - s média -? sval h.lgi.mgh - FWHM 10 - h.10.lg tval?i.mgh </li><li> Calcular a comparação entre os grupos ao nível de cada vértice. Para isso você precisará criar um arquivo de texto de contraste (por exemplo, no caso do FSGD.txt descrito acima, o "contrast.txt" irá conter os valores "1 1 -1 -1 0" para calcular a diferença entre os controles e pacientes, controlando por idade e sexo). Finalmente, executar a comparação: mri_glmfit - y h.10.lgi.mgh -? fsgd FSGD.txt doss? - glmdir h.lgi.glmdir - média navegar h -? C contrast.txt </li><li> Visualizar os resultados em seu assunto média usando tksurfer: tksurfer média? h inflacionados Em seguida, carregar o arquivo como overlay sig.mgh localizado na pasta? H.lgi.glmdir / contrast.txt / sig.mgh. Usando a opção "configure overlay" você ainda pode modificar o limite p, bem como correta para comparações múltiplas utilizando taxa de detecção falsa 10. </li></ol></li><li> A opção alternativa para o grupo comparison é usar Qdec, uma interface gráfica implementada em FreeSurfer. O uso de Qdec com Índice Gyrification local implica a pré-lisa os dados l GI: recon-all-qcache medida pial_lgi da média <your_average_subj> -S <subj_id></subj_id></your_average_subj> Com Qdec, o Grupo Arquivo Descritor FreeSurfer é substituído por uma versão ligeiramente diferente, a Tabela de Dados (qdec.table.dat) que inclui a descrição dos diferentes grupos e outras variáveis ​​de confusão, como idade. Uma descrição detalhada da utilização dos Qdec é fornecido <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis</a> . De nota, se o GI l não está disponível na lista de variáveis ​​dependentes em Qdec, você deve adicionar a seguinte linha ao arquivo Qdecrc localizado em seu diretório home.: MEASURE1 = pial_lgi </li> &lt;/ Ol&gt; 5. Análise Alternativamente, a análise estatística poderia eventualmente ser calculado ao nível da divisão em parcelas cortical integrada no FreeSurfer 11. Para o efeito, os valores médios l GI pode ser extraído para a 34 regiões gyral de interesse para cada hemisfério, e estas medidas podem ser ainda comparado entre os diferentes grupos. Esta análise parcela-wise (em oposição à análise vértice-wise descrito acima) poderia ser atraente, já que limita a quantidade de comparações estatísticas. No entanto, o GI l em cada ponto quantifica o gyrification na área circundante circular, de modo que o GI l média em uma região de interesse gyral também reflete em certa medida o gyrification nas regiões vizinhas de interesse. Finalmente, embora as questões mais importantes foram descritos neste protocolo, uma solução para os outros problemas que podem ser encontrados durante o Pe.eeSurfer ou o processamento de GI l pode ser encontrada nos arquivos da lista de discussão FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport</a> ). 6. Resultados representante Conforme descrito na seção 1c do protocolo, você deve sempre verificar cuidadosamente a precisão da reconstrução da superfície cortical antes de l GI computação. Durante a rolagem entre o frontal eo lobo occipital, uma atenção especial que os navios e membrana não estão incluídas na superfície pial. Verifique também se a superfície branca com precisão a interface segue cinza-branco. Um exemplo de reconstrução correta é fornecido na Figura 2 (veja a figura gif animado para todo o volume). No final do GI l computação, você também terá que verificar o resultado para ambos os hemisférios de cada sujeito.Não deve haver qualquer área cortical com um resultado GI l menor que 1. A seção 3 do protocolo ea figura 4 mostram como verificar correta, se a saída do GI l cálculo está correto. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig1.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Visão geral do GI l computação. Primeiro, modelos tridimensionais de malha cortical são reconstruídos a partir das imagens raw usando o pipeline FreeSurfer padrão. Esses algoritmos de reconstrução usar um volume de massa branca binários como ponto de partida para superar a questão da sepultado sulcos. Os modelos de malha cortical tipicamente compreende cerca de 150 mil vértices e são classicamente usados ​​para calcular a espessura cortical em cada ponto. Da mesma forma, o índice de Gyrification local (l GI) será calculado em cada vértice. Para o efeito, uma superfície externa é criada. Em seguida, correspondentes regiões circulares de interesse são identificados no exterior umad superfície cortical utilizando o algoritmo de correspondência. Depois de cerca de 800 regiões de gerar sobreposição de interesse, o processo resulta na criação de mapas individuais de GI l. Estes mapas podem ser facilmente interpretados: um índice de 5 significa que há 5 vezes mais superfície cortical invaginado dentro dos sulcos na área circundante que a quantidade de superfície cortical visível; um índice de 1 significa que o córtex é plana na área circundante . Finalmente, comparações grupo estatística são computados ao nível de cada vértice, de forma semelhante ao comparações espessura cortical. Figura 1B. Mapa cortical Individual de l GI. Este pequeno filme mostra uma rotação de 360 graus de um mapa cortical LGI individuais como mostrado na figura. 1. É impressionante notar que as regiões corticais com valores mais elevados GI l correspondem à primeira dobra a ser criados durante a vida no útero: a fissura silviana, o sulco temporal superior e nosulco traparietal na visão lateral do cérebro, eo sulco parieto-occipital na visão medial do cérebro. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig1B.avi">Ver filme</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Exemplo de reconstrução da superfície cortical adequada (uma seção coronal). Após o término do processo de reconstrução, as superfícies cortical deve ser verificada com precisão através de todo o volume cerebral. A superfície interna cortical (denotado superfície branca, a verde na imagem) deve seguir exatamente a interface cinza-branco. A superfície externa cortical (ou seja, cinza-CSF interface, denotada superfície pial, aqui em vermelho) não deve incluir qualquer peça de navio ou de membrana. De nota, o exemplo apresentado aqui usa o "bert" sujeito distribuído junto com o pacote FreeSurfer. Figura 2B. Exemplo de superfície cortical adequada reconstruction (volume total). Esta imagem gif animado mostra a superfície cortical do hemisfério esquerdo do "bert" sujeito em cada seção coronal, como pode ser visto rolando desde o mais frontal às camadas mais occipital coronal com FreeSurfer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig2B.gif">Ver filme</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig3.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Exemplo de superfície externa computados como parte do processo de GI l (uma seção coronal). O primeiro passo para o GI l computação é a criação de uma superfície externa envolvendo o hemisfério. Esta superfície (denotado? H.pial_outer_smoothed em FreeSurfer) pode ser verificada usando tkmedit. Aqui, o "bert" sujeito distribuído com FreeSurfer é usado como um exemplo. Figura 3B. Exemplo de superfície externa computados como parte do processo de GI l (volume total). Esta imagem gif animadomostra a superfície externa do hemisfério esquerdo em cada seção coronal, como pode ser visto rolando desde o mais frontal às camadas mais occipital coronal com tkmedit em FreeSurfer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig3B.gif">Ver filme</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig4.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 4"> Figura 4. Exemplo de saída correto l GI como visto com FreeSurfer. Orientações diferentes da superfície cortical do "Bert" assunto com l GI valores sobrepostos. O código de cores é o padrão "calor" overlay como visto com tksurfer em FreeSurfer. Usando um limiar mínimo de 1, todos os vértices devem ser coloridas e nenhuma área cortical deve appêra em cinza. De nota, a sobreposição de cores pode ser modificada usando a opção "Configurar Overlay" em tksurfer, onde os valores mínimo e máximo, bem como o histograma da distribuição geral do GI l também pode ser verificado. </ol>

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</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

O protocolo acima descreve como medir Índice Gyrification locais com base em T1 cerebral MRI e realizar comparações estatísticas grupo. Nosso método foi projetado especificamente para localizar a interrupção no início do processo de expansão cortical e, como tal, é de particular interesse em muitas condições do desenvolvimento neurológico ou psiquiátrico. Exemplos de comparação de grupos em amostras clínicas podem ser encontrados em publicações pelo nosso grupo 1,12 ou por outros 13-16. O processo ...

Material: uma estação de trabalho Unix ou Mac com um processador de 2 GHz ou mais rápido e um mínimo de 4GB de RAM, com FreeSurfer instalado ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> , de preferência a última versão, mas não mais do que a versão 4.0.3). Para calcular o Índice de Gyrification local, MATLAB também é necessário ( <a href="http://www.mathworks.ch/">http://www.mathworks.com/</a> ), juntamente com a caixa de ferramentas de processamento de imagem. Dados: Uma amostra de boa qualidade (de alta resolução, alto contraste) cerebral dataset T1-weighted MRI. Seu grupo de indivíduos deve ser de preferência pareados por idade e sexo. Dada a variabilidade inter-individual normais na morfologia cerebral, o número de indivíduos em cada grupo deve ser suficiente para identificar uma diferença de grupo existente (o mais - o melhor). O tamanho da amostra mínimo razoável seria de cerca de 20 indivíduospor grupo (embora você provavelmente pode ir para menos, se a intensidade das mudanças é grande e se os grupos estão bem pareados por sexo e idade). <table border="1"><tbody><tr><td> Nome do equipamento </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> FreeSurfer </td><td> Martinos Center for Biomedical Imaging, MGH </td><td></td><td> Versão mais recente do que 4.0.3 </td></tr><tr><td> Matlab </td><td> Mathworks </td><td></td><td> Image Processing Toolbox </td></tr></tbody></table>

como medir o folding cortical partir de imagens de mr: um tutorial passo-a-passo para calcular Índice gyrification local

How to Measure Cortical Folding from MR Images: a Step-by-Step Tutorial to Compute Local Gyrification Index

Dobrar cortical (gyrification) é determinado durante os primeiros meses de vida, de modo que os eventos adversos que ocorrem durante este período deixar traços que serão identificáveis ​​em qualquer idade. Como recentemente revisado por Mangin e colegas 2, existem vários métodos para quantificar diferentes características gyrification. Por exemplo, a morfometria sulcamento pode ser usado para medir descritores forma como a profundidade, comprimento ou índices de assimetria inter-hemisférica 3. Estas propriedades geométricas têm a vantagem de ser fácil de interpretar. No entanto, a morfometria sulcamento com força depende da identificação precisa de um determinado conjunto de sulcos e, portanto, fornece uma descrição fragmentada do gyrification. Uma quantificação mais refinado de gyrification pode ser alcançado com medidas com base em curvatura, onde alisou curvatura média absoluta é normalmente calculado em milhares de pontos sobre a superfície cortical 4. A curvatura não é, contudo straightforward compreender, como ainda não está claro se há alguma relação direta entre a curvedness e uma significativa correlação biologicamente, tais como volume cortical ou de superfície. Para tratar das questões diversas levantadas pela medição de dobrar cortical, que anteriormente desenvolveu um algoritmo para quantificar gyrification local com uma resolução espacial e requintada de interpretação simples. Nosso método é inspirado do Índice Gyrification 5, um método originalmente usado em neuroanatomia comparativa para avaliar as diferenças entre espécies cortical dobrar. Na nossa implementação, o que chamamos l ocal Gyrification Index (GI l 1), medimos a quantidade de córtex enterrados dentro das dobras sulcamento, em comparação com a quantidade de córtex visível em regiões circulares de interesse. Dado que o córtex cresce principalmente por meio da expansão radial 6, nosso método foi projetado especificamente para identificar defeitos iniciais do desenvolvimento cortical. Em diaé o artigo, detalhamos o cálculo do Índice Gyrification local, que agora é distribuído gratuitamente como parte do Software FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a> , Center for Biomedical Martinos Imaging, Massachusetts General Hospital) . FreeSurfer fornece um conjunto de ferramentas automatizadas de reconstrução da superfície cortical do cérebro a partir de dados estruturais de ressonância magnética. A superfície cortical extraído no espaço natural de as imagens com precisão sub-milímetro é então utilizado para a criação de uma superfície externa, que servirá como base para o cálculo GI l. Uma região circular de interesse é, então, delineado na superfície externa, e sua região correspondente de juros sobre a superfície cortical é identificado através de um algoritmo de correspondência, conforme descrito em nosso estudo de validação 1. Este processo é iterado repetidamente em grande parte com sobreposição regiões de interesse, resultando em mapas corticais de gyrification parar subseqüentes comparações estatísticas (Fig. 1). De nota, outra medida de gyrification local com uma inspiração semelhante foi proposta por Toro e colegas 7, onde o índice dobra a cada ponto é calculado como a razão entre a área cortical contido em uma esfera dividida pela área de um disco com o mesmo raio. As duas implementações diferem em que o um por Toro et al. é baseada em distâncias euclidianas e, portanto, considera manchas descontínuas de área cortical, enquanto o nosso utiliza um algoritmo de estrita geodésica e incluem apenas o patch contínuo de abertura da área cortical na superfície do cérebro em uma região circular de interesse.

Gyrification medição (dobradura cortical) em qualquer idade representa uma janela para o desenvolvimento do cérebro no início. Por isso, nós já desenvolveu um algoritmo para medir gyrification local em milhares de pontos sobre o hemisfério<sup&gt; 1</sup&gt;. Neste artigo, detalhamos o cálculo deste índice gyrification local.

Como medir o Folding Cortical partir de imagens de MR: um tutorial passo-a-Passo para Calcular Índice Gyrification local

O dobramento cortical (girificação) é determinado durante os primeiros meses de vida, de modo que eventos adversos ocorridos durante este período deixam vestígios que irão...

O objetivo geral deste procedimento é quantificar a rolagem cortical ou a ificação com uma resolução excelente com base em ressonância magnética cerebral. Isso é realizado primeiramente criando representações tridimensionais precisas das superfícies corticais utilizando o software de superfície livre. O segundo passo é construir uma superfície externa que envolva firmemente a superfície do monte utilizando um algoritmo de fechamento morfológico.Em seguida, centenas de regiões circulares sobrepostas são criadas sobre a superfície externa e associadas aos respectivos fragmentos da área cortical correspondente. Então, a razão entre ambas as regiões correspondentes é calculada em cada ponto, resultando em mapas individuais de amplificação local, que podem ser subsequentemente utilizados para comparações estatísticas entre diferentes grupos diagnósticos. Por fim, a medição da estrutura cortical em crianças adultas, adolescentes ou adultos pode revelar um desenvolvimento cortical anormal ocorrido nos primeiros meses de vida.A principal vantagem deste método em comparação com técnicas existentes, como a baseada em curvatura ou na geometria da morfologia celular, é que ele fornece uma medida facilmente interpretável da ificação, que não é restrita pelas paredes circulares e também oferece resolução excelente. Este método pode nos ajudar a responder algumas questões fundamentais sobre o desenvolvimento de condições psiquiátricas ou transtornos neurodesenvolvimentais. Em outras palavras, podemos compreender como eventos neurodesenvolvimentais muito precoces, como o dobramento cortical, podem posteriormente impactar o desenvolvimento da patogênese na vida adulta.Tivemos pela primeira vez a ideia desta técnica ao percebermos que o índice de ificação, utilizado em neuroanatomia comparativa há décadas, poderia ser um indicador muito poderoso do desenvolvimento cerebral se conseguíssemos superar os problemas na forma como era implementado. O método será demonstrado para vocês por Mari, que é pesquisadora sênior em nosso grupo, bem como por Mari Ra, que é pesquisadora sênior no Laboratório de Jean Philip Tran. Esta primeira parte do protocolo utiliza o pipeline padrão do Free Surfer.Os comandos detalhados aqui descrevem uma maneira de obter as reconstruções da superfície cortical, mas comandos equivalentes também podem ser usados para importar o DICOM de MRI bruto para o FreeSurfer. Comece criando a estrutura de pastas. Em seguida, acesse a pasta de MRI do seu sujeito e converta a MRI bruta para o formato do FreeSurfer.Em seguida, visualize o volume convertido. Verifique a qualidade da imagem conferindo se a orientação está correta, o contraste é suficiente e a imagem não está deslocada. A seguir, utilizando o FreeSurfer, crie os modelos tridimensionais da malha cortical.Isso é executado por várias horas para lidar com o problema de Barrett. O Cellie Free Surfer cria primeiro um volume unitário de substância branca, que é usado posteriormente como ponto de partida para a superfície branca superior. Primeiro, o processo de reconstrução otimiza a superfície cinza-branca de acordo com o gradiente local de intensidade.Em seguida, essa superfície é expandida até a interface cinza-LCR para criar o modelo de malha de pilha. O processo de reconstrução produz dois modelos de malha 3D compostos por cerca de 150.000 pontos por hemisfério. O modelo branco representa a interface cinza-branca, e o modelo de pilha representa a interface cinza-LCR.Todas as superfícies e volumes estão em seu espaço nativo, permitindo medições sem deformação. Agora, verifique a precisão dessas superfícies reconstruídas sobrepondo as duas superfícies. O exemplo mostra o alinhamento para o sujeito distribuído com o pacote FreeSurfer.Certifique-se de que a superfície branca siga com precisão a interface cinza-branca e de que os vasos e a membrana não sejam incluídos na superfície do montículo para corrigir manualmente o resultado do processo de reconstrução. Consulte os tutoriais no wiki do FreeSurfer. Quando estiver satisfeito com as superfícies, calcule o índice de girocortical local ou LGI.Esse comando geralmente é executado por cerca de três horas para os dois hemisférios de um participante do estudo. Dependendo da potência de sua estação de trabalho, o processo de LGI começa com a criação de uma superfície externa utilizando a operação morfológica de fechamento. Em seguida, cerca de 800 regiões circulares sobrepostas de interesse são criadas na superfície externa.Para cada uma dessas regiões, uma região de interesse correspondente é definida na superfície do córtex. Toda a computação resulta na criação de um mapa individual contendo um valor de ILG para cada ponto da superfície cortical. Isso resulta em cerca de 150.000 valores por hemisfério ao final do cálculo do ILG.Os dois hemisférios de cada sujeito podem ser verificados no FreeSurfer quanto à correção. Os valores de LGI geralmente estão compreendidos entre um e cinco. O limiar mínimo pode ser definido como um para uma verificação rápida.O objetivo de uma comparação estatística entre grupos é quantificar o efeito de um grupo em cada vértice ao longo da fase da superfície cortical, controlando ao mesmo tempo o efeito de gênero e idade. Comece criando um modelo específico do estudo, fornecendo todos os seus sujeitos como entrada. Este comando cria um sujeito denominado average.Em seguida, para utilizar os comandos clássicos a fim de comparar os resultados do LGI entre grupos, crie um arquivo de texto contendo a descrição dos sujeitos envolvidos em seu estudo. Isso também é conhecido como arquivo descritor de grupo do FreeSurfer. Em seguida, reamostragem os dados do LGI nesse espaço do sujeito médio para cada hemisfério.Suavize os dados na superfície cortical para reduzir a relação sinal-ruído. Agora calcule a comparação entre grupos ao nível de cada vértice. Isso requer a criação de um arquivo de texto de contraste.Por exemplo, no caso do texto FSG D, o arquivo de texto de contraste deve conter os valores um menos um zero para calcular a diferença entre controles e pacientes, controlando para idade e gênero. Por fim, execute a comparação. Em seguida, visualize os resultados no sujeito médio utilizando o TK surfer, carregando o arquivo de dados recém-gerado.A análise por vértice cria um mapa estatístico que mostra valores de P codificados por cores sobrepostos em cada ponto. Este exemplo mostra uma redução significativa da ativação, principalmente nas regiões mediais do cérebro. Usando a opção configurar sobreposição, você pode modificar ainda mais o limiar de P, bem como corrigir comparações múltiplas utilizando a taxa de descoberta falsa.O Q deck é uma interface gráfica do usuário implementada no FreeSurfer conforme descrito anteriormente com a linha de comando. Você também precisará de um modelo específico do estudo para utilizar o Q deck com o índice de localização. Primeiro, pré-suavize; os dados LGI do QE exigem a construção de uma tabela de dados.Isso inclui a descrição dos diferentes grupos e outras variáveis de confusão, como a idade. Se o LGI não estiver disponível na lista de variáveis dependentes no Q deck, adicione a seguinte linha ao arquivo RC do Q deck localizado no seu diretório pessoal. Usando o Q deck, você obterá exatamente os mesmos resultados que com a linha de comando, e ainda poderá corrigir comparações múltiplas utilizando simulações de Monte Carlo.Embora o índice de giroificação local tenha sido desenvolvido para uma análise em nível de vértice, calcular a média dos dados em um nível mais amplo pode ser instrutivo. Para análises exploratórias, os valores médios do ILG podem ser extraídos para as 34 regiões do giro no esquema de parcelamento cortical integrado ao FreeSurfer. Essas medidas podem então ser comparadas entre os diferentes grupos utilizando software clássico de estatística.Assim, a análise por parcelas pode ser uma maneira atrativa de limitar o número de comparações estatísticas. No entanto, o ILG em cada ponto já quantifica a estratificação nas regiões circundantes de interesse. Como resultado, o ILG médio nas regiões de interesse fornecidas também pode refletir, em certa medida, a estratificação nas regiões vizinhas de interesse.Para soluções de problemas que possam ser encontrados durante o processamento com o FreeSurfer ou LGI, consulte os arquivos da lista de discussão do FreeSurfer. Juntamente com este procedimento, outros métodos, como espessura cortical ou tractografia por tensor de difusão, podem ser combinados. Isso permitirá observar como alterações precoces na corticalização se associam ao desenvolvimento cortical posterior ou ao desenvolvimento dos tratos de substância branca.Assistindo a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como criar uma representação tridimensional da superfície cortical, como gerar mapas individuais de sulcos e giros, e como compará-los entre grupos para detectar deteriorações estatisticamente significativas no dobramento cortical.

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Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

Lesão Explorer (LE) é, de um gasoduto semi-automáticas de processamento de imagem desenvolvido para obter o tecido cerebral regional e volumetria das lesões hiperintensas subcorticais de ressonância magnética estrutural da doença de Alzheimer e idosos normal. Para garantir um alto nível de precisão e confiabilidade, o que se segue é, um protocolo padronizado guiada por vídeo para procedimentos manuais de LE.

Lesão Explorer: Um guiada por vídeo, protocolo padronizado para Volumetrics MRI derivados precisos e confiáveis ​​na doença de Alzheimer e idosos normais

A alta resolução ex vivo protocolo de imagiologia 7T MR é apresentado, para executar a validação histopatológico MR-guided de patologia microvascular no tecido cerebral humano post-mortem. Além disso, as orientações são fornecidas para a avaliação da microinfartos corticais sobre in vivo 7T, bem como imagens de RM 3T.

Avaliando cortical cerebral microinfartos em alta resolução MR Imagens

Aqui apresentamos um protocolo para determinar o número mínimo de imagens que precisavam ser registradas e calculadas para resolver estruturas subcorticais e testar se as camadas individuais do LGN poderiam ser resolvidas na ausência de ruído fisiológico.

De alta resolução de ressonância magnética estrutural do Subcórtex Humano<I&gt; In Vivo</I&gt; E Postmortem

Este manuscrito descreve algoritmos determinísticos e probabilísticos para a matéria branca (WM) reconstrução, usado para examinar as diferenças na radiação óptica (OR) conectividade entre albinismo e controles. Embora tractography probabilística segue o verdadeiro curso de fibras nervosas mais de perto, tractography determinista foi executado para comparar a confiabilidade e reprodutibilidade de ambas as técnicas.

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