Abstract
ヒト海馬は広くメモリと正常な脳機能との関連で研究されており、異なる神経精神障害におけるその役割は重く研究されています。多くのイメージング研究は、単一の一体型神経解剖学的構造と海馬を扱うが、それは、実際には、複雑な三次元形状を持つ複数のサブフィールドで構成されています。このように、これらのサブフィールドは、特殊な機能を実行し、示差異なる疾患状態の経過を通して影響を受けることが知られています。磁気共鳴（MR）イメージングは、海馬およびそのサブフィールドの形態を調べるための強力なツールとして使用することができます。多くのグループが、サブフィールド画像に高度な画像処理ソフトウェアとハードウェア（> 3T）を使用します。しかし、この種の技術は、ほとんどの研究および臨床イメージングセンターで容易に利用できない場合があります。このニーズに対処するために、この原稿は完全前後長さをセグメント化するための詳細なステップバイステップのプロトコルを提供海馬とそのサブフィールドの：アンモン角（CA）1、CA2 / CA3、CA4 /歯状回（DG）、地層radiatum / lacunosum / moleculare（SR / SL / SM）、および海馬台。このプロトコルは、5人の被験者（;年齢29から57、平均37。3F、2M）に適用されています。プロトコルの信頼性は、右または各被験者の左海馬のいずれかをresegmentingとダイスのカッパメトリックを使用してオーバーラップを計算することによって評価されます。 5人の被験者全体でサイコロのカッパ（範囲）を意味している：全体の海馬、0.91（0.90から0.92）。 CA1、0.78（0.77から0.79）。 CA2 / CA3、0.64（0.56から0.73）。 CA4 /歯状回、0.83（0.81から0.85）。地層radiatum / lacunosum / moleculare、0.71（0.68から0.73）。および海馬台0.75（0.72から0.78）。ここで紹介するセグメンテーションプロトコルは、一般的に入手可能なMRツールを使用して、in vivoで海馬と海馬のサブフィールドを研究するための信頼性の高い方法で他の研究室を提供します。
Introduction
海馬はエピソード記憶、空間ナビゲーション、およびその他の認知機能10,31と関連している広く研究されている内側側頭葉構造体です。神経変性およびアルツハイマー病、統合失調症、および双極性障害などの精神神経疾患におけるその役割は十分に文書化4,5,18,24,30です。この原稿の目標は、3Tで取得した高解像度磁気共鳴（MR）画像上のヒト海馬サブフィールドのために、以前に公表された34手動セグメンテーションプロトコルに追加の詳細を提供することを目的とします。また、この原稿を伴うビデオコンポーネントは、独自のデータセットのプロトコルを実装したい研究者へのさらなる支援を提供します。
海馬は、組織学的に調製された死後の試料12,22において観察cytoarchitectonic差に基づいてサブフィールドに分割することができます。このような死後の標本はgrouを定義しますND海馬サブフィールドの同定と研究のための真実。しかし、この種の製剤は、特に病気の集団で、染色のために専門的なスキルや機器を必要とし、固定された組織の利用可能性によって制限されている。in vivoイメージングは、被験者のはるかに大きなプールの利点があり、また、フォローのための機会を提供します研究アップや集団の変化を観察します。それはT2強調元に、その信号強度を示したが、インビボ MR画像は細胞密度13を反映し 、それは、単にMR信号強度を用いて、サブフィールドの間に明白な境界を識別することは困難です。このように、MR画像に組織学レベルの詳細を特定するための多くの異なるアプローチが開発されています。
いくつかのグループには、組織学的データセットを再構築し、デジタル化する努力をした後、海馬サブフィールドneuroanatをローカライズするために画像レジストレーション技術と一緒に、これらの再構成を使用していますin vivoでのMR 1,2,8,9,14,15,17,32の大丸有。これはMR画像上に直接組織学的グランドトゥルースのバージョンをマッピングするための有効な手法であるが、この種の再構成が完了するのは困難です。このようなプロジェクトは、完全な内側側頭葉標本、組織学的技術、組織学的処理中のデータ損失、および固定されており、in vivoでの脳の間の基本的な形態学的矛盾の利用可能性によって制限されています。他のグループはに 使用されている画像のコントラストの空間的に局所的な違いを視覚化するために、生体内で取得するための努力で高磁場スキャナー（7Tまたは9.4T）を使用するか、または十分に小さい（0.20〜0.35ミリメートル等方性）ボクセルサイズとex vivoで画像をしていますサブフィールド35,37間の境界を推測します。でも7T-9.4Tであり、小ボクセルサイズで、海馬のサブフィールドのcytoarchitectonic特性は表示されません。このように、手動セグメンテーションプロトコルが開発されていますMR画像上の既知の組織学的境界をpproximate。これらのプロトコルは、局所的な画像コントラスト差を解釈し、可視構造に比べて（例えば、直線や角度など）、幾何学的ルールを定義することで、サブフィールドの境界を決定します。高電界強度で撮影された画像は、海馬のサブフィールドに詳細な洞察を提供することができますが、7Tと9.4Tのプロトコルが現在適用が限られているので、高磁場スキャナは、まだ臨床又は研究の設定では一般的ではありません。同様のプロトコルは、3Tと4Tスキャナ11,20,21,23,24,25,28,33に収集した画像のために開発されています。これらのプロトコルの多くは、前頭面におけるサブ1ミリメートルのボクセルのボクセルの大きさの画像に基づいていますが、大きなスライス厚（0.8〜3ミリメートル）11,20,21,23,25,28,33または大スライス間の距離を持っています個々のサブフィールドのボリュームの推定において重要な測定バイアスの結果、どちらも20,28、。さらに、既存の3Tプロトコルの多く海馬頭や尾20,23,25,33の全部または一部のサブフィールドを除外したり、重要な部分構造（ すなわち、CA2 / CA3とDGを組み合わせたり、地層radiatum / lacunosum / moleculareのを含んでいないの詳細なセグメンテーションを提供していませんCA）11,20,21,23,24,25,28,33。確実に臨床と研究の設定で一般的に利用可能なスキャナに基づいている海馬の頭部、胴体、尾部全体に関連するサブフィールドを識別することができ、プロトコルの詳細な説明のための分野で必要とされています。努力が全体の海馬セグメンテーション6のための既存の調和の努力に類似の研究室との間の海馬サブフィールド分割処理を調和させるために、海馬サブフィールドグループ（www.hippocampalsubfields.com）によって現在進行中であり、21既存のプロトコルを比較する最初の論文は、最近38を発表しました。 。このグループからの作業は、さらに最適なセグメンテーションproceを解明しますジャ。
この原稿は、確実に高解像度3T MR画像上Winterburnや同僚34で先に説明した海馬サブフィールド分割プロトコルを実装するための詳細なとビデオ手順を説明します。プロトコルは、全体の海馬のための健康な対照の5つの画像と5海馬のサブフィールド（CA1、CA2 / CA3、CA4 /歯状回、地層radiatum / lacunosum / moleculare、および海馬台）の上に実装されています。これらのセグメント化された画像は、一般に公開されているオンライン（cobralab.ca/atlases/Hippocampus）にご利用いただけます。プロトコルおよびセグメント化された画像は、MR画像で詳細な海馬の神経解剖学を勉強したいグループのために有用であろう。
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Protocol
研究参加者
神経学的および神経精神障害と重度の頭部外傷の例がなかった。（年齢29から57、平均37。3F、2M）この原稿内のプロトコルは、健康なボランティアから集めた5代表高解像度画像のために開発されました。すべての被験者は、中毒や精神保健センター（CAMH）で募集しました。研究では、CAMH研究倫理委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言に合わせて実施しました。すべての被験者は、データ収集と共有のための書面によるインフォームドコンセントを提供しました。これらの画像を収集するために使用される取得シーケンスの詳細については、Winterburn ら 、2013年パークがら 、すべての5人の被験者のために2014年26,34画像は品質をチェックし、保持されたを参照してください。海馬は、これらの画像には118冠状スライスの平均を張ります。
1.ソフトウェアのセットアップ
- オープンディスプレイ：
2.全体の海馬マニュアルセグメンテーション
- セットアップ：T1強調画像を用いて、海馬の最前方冠状スライスにスクロールします。前方方向にスライスを進めるためには、「+」キーを使用します。使用 'を' - 後方方向に移動するキー。
- スライスB：海馬ヘッド1（図1B）。
- 優れた、劣った、横方向、内側の境界線が：ステップ2.2で説明したようにガイドとして側頭葉や白板の白質を使用して、境界線を描画し続けます。
- Supero-内側縁：このためには、軸方向のビューを使用して、横方向の海馬29の前縁から水平線を引き、および海馬のように、この行の下に何が含まれています。注：supero-内側縁は、海馬の灰白質が扁桃体の灰白質とのブレンドこれらのスライス、中より曖昧になります。
- スライスC：Dentationsと海馬ヘッド2：対象に応じて、海馬のdentations 3-4スライスのために見ることができる（一般的に、彼らはT2強調T1強調画像対の詳細表示されます）。これらのスライスでは、境界セグメンテーション12,22を案内するために白板と側頭葉の白質を使用し続けます。詳細については、手順に従ってください2.5.1-2.5.2。
- スライスD：海馬ヘッド3：
- 優れた、劣った、横方向、内側の境界線は：で、dentationsの曲線以下、側頭葉、側脳室、上縁の下角における横ボーダーの白質で海馬の下縁を描きます白板/采の白質、および低強度のレジオで内側縁周囲槽12,22のn個。
- Supero-内側とinfero-内側の境界線：ステップ2.3.2で説明したようにsupero-内側縁を定義するために続けます。海馬は若干薄くし、嗅内皮質12,22の軽度高信号灰白質内に延びる内側縁の劣る部分を描画します。
- スライスE：海馬鉤と海馬ヘッド4：ステップで説明する、劣っ横、優れた境界線を描画し続け2.5.1-2.5.2。海馬セグメンテーション12,2 2（海馬の本体にメダルを位置しており、低強度のCSFに囲まれている）海馬鉤を含めます。
- スライスF：海馬ボディ：2.5.1-2.5.2の手順で説明する、劣っ横、中央、および優れた境界線を描画し続けます。それは嗅内皮質/パラ海馬回12,22に遷移として海馬が薄くなる時点でinfero-内側境界線を描画します。セグメンテーションにおける痕跡海馬溝の低強度のCSFを含めないでください。
- スライスG：海馬尾1：円蓋の下腿が最初に表示されているときに、海馬テール型のスライスをセグメント化を開始します。より前方のスライス12,22から海馬尾に束状回の形状を外挿することにより、セグメンテーションから束状脳回（海馬尾の部分では、海馬とのブレンドの灰白質構造）を除外します。この外挿は、二つの構造を正確に識別することができない後2-3スライス、のためにのみ可能です。この時点では、海馬このエリアに表示されているすべての灰白質を扱います。
- スライスH：海馬尾2：セグメント周囲の高輝度白質から後部海馬尾の低強度灰白質。
- スライスI：後部-ほとんどのスライス：セグメント海馬の灰白質の小さな残りの領域から側頭葉の周囲白質。
3.海馬サブフィールドマニュアルセグメンテーション
- セットアップ：T2強調画像を用いて、（ステップ2.1のように）海馬の最前方冠状スライスにスクロールします。絵筆の色を変更するには、[D（セットは、ナビゲーションウィンドウ内のセグメント化メニューで:) LBLをペイントします。 「現在のペイントのラベルを入力してください： "コマンド端子は、プロンプトが表示されます。 1〜255の番号を入力します。各番号は異なるラベルの色に対応しています。
- スライスA：最も前方のスライス：サブフィールドの分割は、最も前方のスライス内ではまだ表示されていないので、に（必ずしも枢機卿軸のいずれかに平行でない）、その最長の可視軸に沿って表示さ海馬の灰白質を分割線を引きます2等分真の解剖学12,22を近似します 。 CA1とchoosiによって海馬台として劣っセクションように、これらの2つのセクションの優れたラベルを付けます各サブフィールド23,35のために、異なる色のラベルをngの。
- スライスB：海馬ヘッド1：SR / SL / SM 13,37として海馬体の中央に低強度領域にラベルを付けます。海馬の下縁に沿って曲がりが明確になると、CA1 12,22から海馬台を分離する横方向の境界線として、このランドマークを使用しています。 supero-内側先端37にCA1-鉤状回の境界線を描画する海馬の最長軸に従うことを続行します。
- スライスC：Dentationsと海馬ヘッド2：
- SR / SL / SM、CA4 / DG、及び鉤状回：スライスD（ステップ3.5.1）で説明したように、SR / SL / SM、CA4 / DG、および海馬台にラベルを付けます。
- CA2 / CA3とCA1：SR / SL / SM 12,22の最もsupero-側縁からsupero横方向に延びる45°の角度ラインとしてCA1およびCA2 / CA3との間の境界を定義します。 denta間の谷に優れたエッジに沿って内側にCA2 / CA3を拡張ン12,22。 CA1 12,22として優れたエッジの残りの部分にラベルを付けます。
- スライスD：海馬ヘッド3
- SR / SL / SM、CA4 / DG、及び鉤状回：CA1 37の曲線に従います。これは、最初の暗いSR / SL / SMバンドにラベルを付けます。 CA4 / DG 12,22,23,35,37としてSR / SL / SMの内部の高強度の灰白質にラベルを付けます。 これは、図2Cのように、連続した領域ではないかもしれません。劣っ海馬12,22ベンドを使用して、鉤状回、CA1の境界線を定義するために続けます。
- CA2 / CA3とCA1：ステップ3.4.2のようにCA1およびCA2 / CA3の境界線を定義するために続けます。海馬12,22の優れたエッジに沿って内側に途中CA2 / CA3を拡張し、CA1 12,22として優れたエッジの残りの半分にラベルを付けます。
- Supero-内側海馬ヘッド：このスライスでは、半分に縦にsupero-内側海馬の頭を分割します。 SR / SL / SM 12として内側半分にラベルを付けます。横を分割再び半分に半分、水平この時間。 CA2 / CA3 12として CA4 / DGとして優れた部分と下の部分にラベルを付けます。
- スライスE：海馬鉤と海馬ヘッド4
- 横海馬ヘッド（海馬台）：これらのスライスの側部には、/ DG 12,22 CA4の最も内側の端から劣る方向に延びる垂直線として鉤状回-CA1の境界線を定義します。
- 横海馬ヘッド（CA1、CA2 / CA3、CA4 / DG、SR / SL / SM）：ステップ3.4.2と同様に、CA1-CA2 / CA3の境界線を定義します。 CA領域の曲線以下の低強度領域としてSR / SL / SMにラベルを付け続けます。ステップ3.5.1のように、SR / SL / SM内部の中央空洞としてCA4 / DGにラベルを付けます。
- UNCAL海馬ヘッド（SR / SL / SM）：海馬体内に海馬ヘッド遷移として約10スライスについて海馬の海馬鉤にラベルを付けます。海馬鉤では、SR / SL / SM（のように中央に低い強度領域にラベルを付けますこれは参照することが困難な場合、海馬鉤の中心）12まで2-3ボクセル幅の線を分割して、解剖学的構造に近似しています。
- UNCAL海馬ヘッド（CA2 / CA3、CA4 / DG）：海馬鉤のinfero横/ supero-中間軸に沿って、SR / SL / SMセクションの優れたエッジに線を引きます。 CA2 / CA3 12として、この線より上のすべての灰白質にラベルを付けます。 CA4 / DG 12として （SR / SL / SMの両側に）この線より下のラベルが付いていない灰白質にラベルを付けます。
- スライスF：海馬ボディ：ステップ3.6.1-3.6.2で説明した罫線を適用し続けます。
- スライスG：海馬尾1：ステップ3.6.1-3.6.2で説明したルールを適用し続けます。海馬台-CA1の境界線がCA4 / DG 12,22の内側縁からinfero-内側方向に延びる45°の角度ラインになります。
- スライスH：海馬尾2：束状脳回は、もはや海馬構成体と区別することはできませんしたらnは、CA4 / DG 12,22として途中でSR / SL（以前のスライスのように）/ SMとしての内側CA1、低強度領域として全体外層にラベルを付け、残りの灰白質。
- スライスI：後部-ほとんどのスライス：ダークSR / SLたら/ SMはCA1 12,22として全体の構造をラベル、海馬体の中央には表示されなくなります。
4.プロトコルの信頼性
- オリジナルのセグメント化を行うから約1ヶ月待った後、各被験者の右または左海馬のいずれかをResegment。セグメントとして一貫して可能であるとして、プロトコルルールに従うことをしようと海馬の全体前後長さに沿ったサブフィールドのすべて、。
- オリジナルとresegmentedボリューム間ダイスのカッパを計算します。
K =サイコロのカッパおよびAとBは、ラベルのボリュームである場合。
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Representative Results
。プロトコルの信頼性試験の結果を表2に要約されている全体のバイラテラル海馬は、ダイスのカッパによって測定された平均の空間的オーバーラップが0.91であり、0.90の範囲である- 0.92。サブフィールドのカッパ値は0.64（CA2 / CA3）から0.83（CA4 /歯状回）の範囲にあります。全てのサブフィールドと全体の海馬の平均容積を表3に報告されている。2456.72〜3325.02ミリメートル3から全海馬範囲のボリュームを。 CA1は857.46ミリメートル3で最大でありながら、CA2 / CA3が、208.33ミリメートル3で最小のサブフィールドです。
T1強調画像を用いた9冠状スライス（AI）のための全体の海馬の図1セグメンテーション。海馬の表面に赤い縦線は各冠状スライスの位置を示しています。海馬はAに存在しましたこの研究に含まれる5人の被験者のそれぞれに118冠状スライスのverage。画像は、下部の後部にトップ（スライス118）で、前方（スライス1）から進行します。画像は、セグメント化せずに、右列のセグメンテーションと左の列に示されています。スケールバーは、参考のために3ミリメートルを示しています。ローマ数字は、プロトコル原稿に識別された特定の機能を指します。私。白板は、最も前方のスライスにおける扁桃体の灰白質から海馬の灰白質を区別します。 II。側頭葉の白質は、海馬の頭の中に海馬の下縁を定義します。 III。海馬の頭の中で海馬の外側縁は、側脳室の下角です。 IV。優れた境界は白板/采の白質によって定義されます。 V。海馬ヘッドの内側縁は、周囲の水槽です。 VI。 infero-内側海馬は、穏やかなハイパー強烈として表示嗅内皮質、中に延びT1強調画像のバンド。 VII。海馬の海馬鉤は、海馬の頭の中に存在し、周囲のCSFから容易に区別することができます。 VIII。 infero-内側方向では、海馬台とパラ海馬回の間の境界は海馬の灰白質のわずかな間伐によって定義されます。 IX。痕跡海馬溝のCSFは、セグメンテーションに含まれていません。 X。それを区別することが可能であるときは、束状状回、海馬、尾のセグメントに含まれません。 XI。それが束状状回と海馬尾を区別することはもはや不可能である場合には、束状状回は、セグメンテーションに含まれています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2. ST2強調画像を用いて、9冠状スライス（AI）のための海馬サブフィールドのegmentation。海馬の表面に赤い縦線は各冠状スライスの位置を示しています。海馬は、この研究に含まれる5人の被験者のそれぞれに118冠状スライスの平均で存在しました。画像は、下部の後部にトップ（スライス118）で、前方（スライス1）から進行します。画像は、セグメント化せずに、右列のセグメンテーションと左の列に示されています。スケールバーは、参考のために3ミリメートルを示しています。ローマ数字は、プロトコル原稿に識別された特定の機能を指します。私。海馬ヘッドの中央に低い強度領域は、SR / SL / SMです。 II。海馬のinfero横端にUNCAL字曲げがCA1及び鉤状回の間に境界を設定します。 III。海馬台-CA1のボーダーは海馬の頭に劣る海馬における「曲げ」で定義され続けます。 IV。 CA1との間の境界CA2 / CA3は、SR / SL / SMの中で最もsupero-側縁からsupero横方向に延びる45°の角度として定義されます。対CA2 / CA3がdentationsの谷、それはCA1とラベル付けされた内側に、途中で海馬の優れたエッジに沿って延びています。 VI。海馬ヘッドの中心で灰白質はCA4 / DGと表示されています。 VII。 SR / SL / SMの中で最もsupero-側縁からsupero横方向に延びる45°の角度としてCA1-CA2 / CA3の境界線を定義するために続けます。 VIII。 CA2 / CA3は、それがCA1とラベル付けされた海馬、内側の優れたエッジに沿って途中まで拡張し続けています。 IX。スライスDでは、supero-内側海馬ヘッドは（ステップ3.5.3を参照）のサブフィールドに分割されます。 X。海馬台-CA1の境界はCA4 / DGの最も内側縁から延びる垂直線として定義されています。 XI。 SR / SL / SMは、CA領域の曲線以下の低強度領域であり続けています。 XII。海馬ヘッドのUNCAL部には、SR / SL / SMは海馬鉤の中心部にある低強度の領域です。これは見ることができない場合は、海馬鉤の中心まで2-3ピクセル幅の線を引く。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
表1.優れた、劣った、中間、および海馬。国境の前後範囲に沿って9代表スライスについて海馬サブフィールドのための横方向の境界は T2強調画像に記載されています。 WM =白質; GM =灰白質。 MTL =内側頭葉。
| 構造 | 薄片 | 上縁 | 下縁 | 内側縁 | 外側縁 | CA1 | 最も前方のスライス | 白板のWM | 海馬の灰白質のミッドラインに沿った最長軸（国境の鉤状回） | 白板のWM | 白板のWM |
| 海馬ヘッド1 | 白板のWM | SR / SL / SM。海馬の「曲げ」での海馬台と下外側の境界線 | 白板のWM | 白板のWM | |
| （Dentations付き）海馬ヘッド2 | |||||
| 横の | SR / SL / SMの曲線に従います。 CA2 / CA3とsupero横ボーダー | MTLのWM | SR / SL / SM。海馬の「曲げ」で鉤状回でinferomedial | 白板のWM | |
| 中間の | 白板のWM。 CA2 / CA3とsupero、内側縁 | 低強度SR / SL / SM | ロー-intensity SR / SL / SM | CA2 / CA3 | |
| 海馬ヘッド3 | |||||
| 横の | SR / SL / SMの曲線に従います。 CA2 / CA3とsupero横ボーダー | MTLのWM | SR / SL / SM。海馬の「曲げ」で鉤状回でinferomedial | 白板のWM | |
| 中間の | 白板のWM。 CA2 / CA3とsupero、内側縁 | 低強度SR / SL / SM | 低強度SR / SL / SM | CA2 / CA3 | |
| （海馬鉤付き）海馬ヘッド4 | SR / SL / SMの曲線に従います。 CA2 / CA3とsupero横ボーダー | MTLのWM | SR / SL / SM。 CA4 / DGの内側縁に沿った鉤状回垂直線とinferomedial国境 | 白板のWM | |
| 海馬体 | SR / SL / SMの曲線に従います。 supero横ボーダーウィット時間CA2 / CA3 | MTLのWM | SR / SL / SM。 CA4 / DGの内側縁に沿った鉤状回垂直線とinferomedial国境 | 白板のWM | |
| 海馬尾1 | SR / SL / SM。 CA2 / CA3と上外側ボーダー | MTLのWM | SR / SL / SMの曲線に従います。 CA4 / DGのエッジに平行な線に沿って海馬台とsupero、内側縁 | 白板のWM | |
| 海馬尾2 | 白板/采のWMとSupero横ボーダー | MTLのWM | MTLのWM | MTLのWM | |
| 後部、ほとんどのスライス | 白板/采のWMとSupero横ボーダー | その他の構成は、側頭葉のWMに隣接しています | MTLのWM | 白板/采のWM | |
| 鉤状回 | 最も前方のスライス | カバのミッドラインcampal灰白質、最長軸に沿って（CA1と国境を接して） | MTLのWM | 白板のWM | 白板のWM |
| 海馬ヘッド1 | SR / SL / SM。 supero-内側縁にCA1 | MTLのWM | 白板のWM | 海馬の「曲げ」でCA1、 | |
| （Dentations付き）海馬ヘッド2 | SR / SL / SM | MTLのWM | 嗅内皮質（劣る海馬に強度の低い領域内側） | 海馬の「曲げ」でCA1、 | |
| 海馬ヘッド3 | SR / SL / SM | MTLのWM | 嗅内皮質（劣る海馬に強度の低い領域内側） | 海馬の「曲げ」でCA1、 | |
| （海馬鉤付き）海馬ヘッド4 | 周囲の水槽のCSF | MTLのWM。嗅内皮質でinfero-内側縁皮質バンドはSLIを薄くghtlyと信号強度が低下します | 周囲の水槽のCSF | CA4 / DGのエッジに平行な線に沿ったCA1 | |
| 海馬体 | 周囲の水槽のCSF | MTLのWM。 infero-内側皮質バンドはやや薄く内嗅皮質で境界線と信号強度が低下 | 周囲の水槽のCSF | CA4 / DGのエッジに平行な線に沿ったCA1 | |
| 海馬尾1 | （海馬GMから分離することができる）束状回のGM | MTLのWM | 判断するのは難しいです。より前方/後方のスライスから外挿する | CA4 / DGのエッジに平行な線に沿ったCA1 | |
| 海馬尾2 | NA | ||||
| 後部、ほとんどのスライス | NA | ||||
| CA2 / CA3 | 最も前方のスライス | NA | NA | ||
| （Dentations付き）海馬ヘッド2 | |||||
| 横の | 白板のWM | 低強度SR / SL / SM | 途中で海馬の優れたエッジに沿ったCA1。 dentations可視の場合、途中を推定しようとします | SR / SL / SMの中で最もsupero-側縁から45°の角度に沿ってCA1とInfero横ボーダー | |
| 中間の | 途中で海馬のsuperiorinferior延長に沿ってCA4 / DG | 海馬の優れた-劣る延長の基部にCA1 | 途中で海馬の優れた-劣る延長の幅に沿って、SR / SL / SM | 白板のWM | |
| 海馬ヘッド3 | |||||
| 横の | 白板のWM | 低強度SR / SL / SM | CA1途中に沿って海馬の優れたエッジ | SR / SL / SMの中で最もsupero-側縁から45°の角度に沿ってCA1とInfero横ボーダー | |
| 中間の | 途中で海馬のsuperiorinferior延長に沿ってCA4 / DG | 海馬の優れた-劣る延長の基部にCA1 | 途中で海馬の優れた-劣る延長の幅に沿って、SR / SL / SM | 白板のWM | |
| （海馬鉤付き）海馬ヘッド4 | |||||
| 横の | 白板のWM | CA4 / DG | 周囲の水槽のCSF | SR / SL / SMの中で最もsupero-側縁から45°の角度に沿ってCA1とInfero横ボーダー | |
| 中間の | 周囲の水槽のCSF | SR / SL / SMの優れたエッジに平行な線 | 周囲の水槽のCSF | 周囲の水槽のCSF | |
| Hippocampalボディ | 白板のWM | CA4 / DG | 周囲の水槽のCSF | SR / SL / SMの中で最もsupero-側縁から45°の角度に沿ってCA1とInfero横ボーダー | |
| 海馬尾1 | 白板のWM | より前方のスライスのパターン以下、SR / SL / SMの最も外側にある点、から延びる下縁水平線。 CA4 / DGとinferomedial国境 | 采のWM | 采のWM | |
| 海馬尾2 | NA | ||||
| 後部、ほとんどのスライス | NA | ||||
| CA4 / DG | 最も前方のスライス | NA | |||
| 海馬ヘッド1 | NA | ||||
| （Dentations付き）海馬ヘッド2 | 低強度SR / SL / SMの曲線に従います | 低強度SR / SL / SM | 周囲の水槽のCSF | 低強度SR / SL / SM | |
| 横の | 低強度SR / SL / SM | 低強度SR / SL / SM | 周囲の水槽のCSF | 低強度SR / SL / SM | |
| 中間の | 横海馬の前縁から内側に水平線を描画するために軸方向のビューを使用します | 途中で海馬のsuperiorinferior延長に沿っCA2 / CA3 | 途中で海馬の優れた-劣る延長の幅に沿って、SR / SL / SM | 白板のWM | |
| 海馬ヘッド3 | |||||
| 横の | 低強度SR / SL / SM | 低強度SR / SL / SM | 周囲の水槽のCSF | 低強度SR / SL / SM | |
| 中間の | 周囲の水槽のCSF | 途中hippocaのsuperiorinferior延長に沿っCA2 / CA3MPUの | 途中で海馬の優れた-劣る延長の幅に沿って、SR / SL / SM | 白板のWM | |
| （海馬鉤付き）海馬ヘッド4 | |||||
| 横の | 低強度SR / SL / SM | 低強度SR / SL / SM | 周囲の水槽のCSF | 低強度SR / SL / SM | |
| 中間の | SR / SL / SMの優れたエッジに平行な線 | 周囲の水槽のCSF | 周囲の水槽のCSF; lowintensityのSR / SL / SM | 周囲の水槽のCSF;低強度のSR / SL / SM | |
| 海馬体 | CA2 / CA3 | 低強度SR / SL / SM | 周囲の水槽のCSF | 低強度SR / SL / SM | |
| 海馬尾1 | CA2 / CA3と線毛 | 低強度SR / SL / SM | 側脳室のCSF | 低強度SR / SL / SM | |
| 海馬尾2 | NA | ||||
| 後部、ほとんどのスライス | NA | ||||
| SR / SL / SM | 最も前方のスライス | NA | |||
| 海馬ヘッド1 | CA1および海馬台の中央に低強度SR / SL / SM | ||||
| （Dentations付き）海馬ヘッド2 | 横海馬の前縁から内側に水平線を描画するために軸方向のビューを使用します | 低強度のSR / SL / SM CA4 / DGを取り巻きます | 周囲の水槽のCSF | 途中で海馬の優れた-劣る延長の幅に沿ってCA2 / CA3とCA4 / DG | |
| 海馬ヘッド3 | 横海馬の前縁から内側に水平線を描画するために軸方向のビューを使用します | 低強度のSR / SL / SM CA4 / DGを取り巻きます | 周囲の水槽のCSF 途中で海馬の優れた-劣る延長の幅に沿ってCA2 / CA3とCA4 / DG | ||
| （海馬鉤付き）海馬ヘッド4 | |||||
| 横の | 低強度のSR / SL / SM CA4 / DGを取り巻きます | ||||
| 中間の | 低強度のSR / SL / Sminの中間（ときに表示することは困難で、203ボクセル幅の線とほぼ） | 周囲の水槽のCSF | CA4 / DG | CA4 / DG | |
| 海馬体 | 低強度のSR / SL / SM CA4 / DGを取り巻きます | ||||
| 海馬尾1 | 低強度のSR / SL / SM CA4 / DGを取り巻きます | ||||
| 海馬尾2 | 低強度のSR / SL / SM CA4 / DGを取り巻きます | ||||
| 後部、ほとんどのスライス | NA | ||||
ether.within：キープで-previous.withinページ= "常に"> 表すべての5つのサブフィールドと5手動でセグメント化された被験者からの全海馬2.プロトコルの信頼性結果 Resegmentationsがオンに行われました右または各被験者の左海馬のいずれか。サイコロのカッパは、5人の被験者全体の平均を反映している意味。
| 構造 | サイコロのカッパ（範囲）を意味 |
| CA1 | 0.78（0.77から0.79） |
| CA2 / CA3 | 0.64（0.56から0.73） |
| CA4 /歯状回 | 0.83（0.81から0.85） |
| SR / SL / SM | 0.71（0.68から0.73） |
| 鉤状回 | 0.75（0.72から0.78） |
| 全海馬 | 0.91（0.90から0.92） |
表3平均サブフィールドと全体の海馬ボリューム。
| 構造 | ボリューム（範囲）を意味さ（mm 3） |
| CA1 | 857.46（720.17から981.68） |
| CA2 / CA3 | 208.33（155.10から281.57） |
| CA4 /歯状回 | 615.50（500.16から763.01） |
| SR / SL / SM | 687.22（576.61から895.59） |
| 鉤状回 | 390.79（277.21から445.95） |
| 全海馬 | 2759.31（2456.72から3325.02） |
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Discussion
MR画像における海馬サブフィールドの分割は、文献によく表現されています。しかし、既存のプロトコルは、海馬20,23,33,35の一部を除外し、定着画像37にのみ適用され、または画像収集35,37のための超高磁場スキャナーが必要です。この原稿は、海馬には5つの主要な下位区分（CA1、CA2 / CA3、CA4 /歯状回、SR / SL / SM、および海馬台）を含み、構造の全体の前後長さにまたがるセグメンテーションプロトコルを提供しています。完全なセグメント化されたアトラスは、一般に公開されているオンライン（cobralab.ca/atlases/Hippocampus）にご利用いただけます。この作品は、神経画像フィールド内の多くのグループに適用可能であり、海馬サブフィールドの分割の既存の不一致の一部を制限するのに役立ちます。
プロトコルの信頼性試験は、（高イントラ評価者の信頼性を反映して、オリジナルとresegmentedラベル間の空間的重なりの高い程度を示します表2）。全体海馬のための0.91のカッパ値は文献35,37に報告されている他の値と比べても遜色。サブフィールドの多くのイントラ評価者の信頼度は、他の同様のセグメンテーションプロトコルとよく比較します。しかし、いくつかの構造は、25,33,35,37 .Thisが他のグループは、隣接するサブフィールド（鉤状回、CA1、その結果、ない存在プロトコルでのSR / SL / SMのサブフィールドを含むの結果である可能性が低い信頼性を持っていますおよびCA2 / CA3）が細くされ、したがって、より重くダイスのカッパメトリック33,35により罰せ。さらに、このプロトコルで使用される再テスト・プロセスは、他のグループによって使用されるものよりもおそらくより厳格な真プロトコルの信頼性のため、より反射性です。各被験者の1半球の全体前後長が持つ唯一の少数の冠状スライス23,33,37【選択サ ブフィールドより高い信頼性セグメントと他のグループに対し、resegmentedました最低カッパ（0.64）は、小型、薄型構造であるCA2 / CA3、です。これは、以前にこのプロトコルにおける全てのサブフィールドのためのイントラ評価者のエラーは、すべての基本的方向のシミュレートされた0.3 mmの並進誤差、またはラベル34のシミュレートされた1％の膨張/収縮よりも大きいことが示されています。換言すれば、手動再分割エラーは、プロトコルの手動高い再現性をサポートする小型の系統誤差を導入するよりも小さいです。
専門家手動評価者は、12を見ることができたデュベルノアの組織像に存在するサブフィールドのかを決定するために詳細に5高解像度の画像のそれぞれを検討しました。それは確実にので、一つの構造に結合された、プロトコルの信頼性を高めるために、CA3とCA2を区別することは不可能であると判断しました。このルールは、前のグループ33,37の先例に従います。これは、地層のmoleculareからCA4を区別することもできませんでした顆粒層、および画像内の歯状回の多型層、または歯状回層のうち自分自身を区別します。 CA4とすべての歯状回層は、したがって、1ラベル（CA4 / DG）にまとめました。 CA4領域はアマラル3と同様に、デュベルノア12と同様に、または歯状回の一環として、アンモン角の一部とみなされるべきであるかどうかの海馬サブフィールドセグメンテーションコミュニティでの議論は、実際には、があります。この原稿に提示された方法は、これらのビューの両方に対応し、前のMRセグメンテーショングループ23,28,33,35,37の仕事に従います。地層radiatum、lacunosum、およびアンモン角のmoleculareも個別に識別することができませんでしたので、前のグループ37と同様に、1ラベルに合わせました。
神経解剖学の最も正確な分析は、組織学的切片化および染色を介して行われますが、このタイプの分析は、多くの問題に苦しんでいる：リミ（非常に小さなサンプルサイズになる）固定した標本にテッドアクセス。サンプルを調製するために必要な専門知識。固定後の脳の歪み。 および in vivo データ 1,2,8 で 、デジタルに固定されたアトラスを適用することの難しさ。 ex vivoでのイメージングでは、MRスキャナで固定脳の長い取得時間も神経解剖学の詳細な画像を提供していますが、組織学と同様に、サンプル数が限られており、固定されており、in vivoでの脳37インチ インビボ MR間の形態学的な違いがありますイメージングは、限られた分解能を有するが、はるかに大きなサンプルサイズの可能性だけでなく、複数の時点で単一の被写体を撮像するための可能性を提示します。 （被写体の快適の範囲内で）標準電界強度スキャナーで取得時間を長くすることにより、in vivoでの画像で利用可能な詳細レベルは、サブ構造レベルの神経解剖学を解決するのに十分になります。画像ワンセグに使用買収このプロトコルでmentedすることは、サンプルの可用性と画像解像度の間の妥当なトレードオフを提供しています。
このプロトコルは、この原稿26,34のプロトコル手順を説明するために使用されるような高解像度のMR画像のために開発されました。高解像度画像は、長いスキャン時間と画像の平均を利用して3Tスキャナで得ました。一緒FSPGR-BRAVOとFSE-CUBE取得の両方の合計スキャン時間は、ちょうど下に2時間でした。このシーケンスはセグメント化プロトコルの説明の目的のためにここで行われた：これは、臨床応用のためには法外走査長であることが認識されます。著者はWinterburn らによって使用されるように、各コントラストタイプの3買収とは対照的に（単一3T取得例えば、この原稿に記載されセグメンテーションプロトコルは短いスキャン時間を画像に適合させることができると信じています。2013年34およびParkら。、2014 26 7,27を用いた低解像度の画像に適用することができることを示してきました。
プロトコルがために設計されており、健康な被験者の画像に実装されますが、重度の萎縮が作る誰のためにも、例えば、アルツハイマー病患者のような病気の集団の画像に（手動または自動セグメンテーションのパイプライン7,16,27を使用して ）適用することができました。海馬の特定の構造関心。この萎縮にもかかわらず5,30、画像内の海馬と強度コントラストを取り巻くランドマークは、セグメンテーション・プロトコルは、まだ大部分が実行可能になる意味するであろう。しかし、そのような臨床画像は、おそらく、このような解像度が下部構造を見ることができないほど低くなる1.5T、として、はるかに低い電界強度をスキャナーで取得することになります。
それは複数の視点（ すなわち、冠状、矢状軸）から構造を見ることができることが重要であるとして、セグメンテーションを行うために使用されるソフトウェアの種類は、関連性があります。また、構造体の表面の三次元視覚化の使用は、海馬の全体のトポロジーを平滑化するために使用することができます。多くの場合、誤ったボクセルまたは非論理的な形状は、2-dimensionsalカーディナル面では明らかではありませんが、3Dの表面に非常に明確になります。高解像度の画像では、プロトコルは約118冠状切片に適用され、WOの40時間の上向きが必要です以前に訓練された専門家のマニュアル評価者によって被験体あたりRK。肉体労働のこの量は、大規模な対象セットに完全なプロトコルの適用性を制限しています。これは、時間を節約対策として、プロトコルの修正バージョンを実現することが可能である：例えば、他のすべての冠状スライスがサブフィールドボリュームの推定を提供するためにセグメント化することができ、またはサブフィールドを組み合わせることができ、例えば、すべてのアンモン角のサブフィールド（ CA1、CA2 / CA3、およびSR / SL / SM）。
結論として、この原稿は、全体の海馬と海馬5サブフィールド（CA1、CA2 / CA3、CA4 /歯状回、地層radiatum / lacunosum / moleculare、および海馬台）の詳細なマニュアルセグメンテーションプロトコルを提示します。このプロトコルは、5人の被験者に適用され、アトラスは、公的（cobralab.ca/atlases/Hippocampus）利用可能とされています。これらのアトラスは、海馬のセグメンテーションに興味を持って他の研究室は、上の海馬サブフィールドの信頼性、再現性のセグメンテーションを行うことを可能にします新しい画像データセット。
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Acknowledgments
著者は、CAMH財団からの支援を確認するためにマイケルとソーニャケルナー、Kimel家族、そしてポール・E.ガーフィンケル新しい研究者のCatalyst賞のおかげたいと思います。このプロジェクトは、フォン・ド・Recherchesサンテケベック、カナダ衛生研究所（CIHR）、自然科学とカナダ、ウェストン脳研究所、カナダのアルツハイマー病協会の工学研究評議会、そしてマイケルJ・フォックス財団によって資金を供給されましたパーキンソン研究（MMC）のためだけでなく、CIHR、オンタリオメンタルヘルス財団、NARSAD、および国立精神衛生研究所（R01MH099167）（ANV）。著者らはまた、画像を取得支援のためanushaにRavichandranに感謝したいと思います。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Discovery MR750 3T | GE | Or equivalent 3T scanner | |
| Minc Tool Kit | McConnell Brain Imaging Center, Montreal Neurological Institute | Open source: http://www.bic.mni.mcgill.ca/ServicesSoftware/ServicesSoftwareMincToolKit |
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