소뇌 회색 물질 형태 측정을 검사하기 위해 표준화 된 파이프 라인이 제시됩니다. 이 파이프라인은 최적화되고 자동화된 소뇌 파셀레이션을 위한 고해상도의 최첨단 접근 방식과 체적 정량화를 위한 소뇌의 복셀 기반 등록을 결합합니다.
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방법 논문
구조적 자기 공명 영상을 사용하여 인간의 소뇌 회색 물질 Morphometry를 검사하기위한 표준화 된 파이프 라인
이 논문에서
요약
초록
여러 분야의 연구는 다양한 인지 및 정서적 기능에서 소뇌의 역할에 대한 강력한 증거를 제공하며, 이는 운동 제어와의 역사적 연관성을 훨씬 뛰어 넘습니다. 구조적 및 기능적 신경 영상 연구는 해부학 적 분열을 넘어 소뇌의 기능적 신경 해부학에 대한 이해를 더욱 정교하게 만들어 건강한 가변성 및 신경 질환에서 개별 소뇌 하위 단위의 검사의 필요성을 강조합니다. 이 논문은 최적화되고 자동화 된 소뇌 파셀레이션을위한 고해상도, 최첨단 접근법을 결합한 소뇌 회색 물질 형태 측정법을 검사하기위한 표준화 된 파이프 라인을 제시합니다 (U-Net Locally Constrained Optimization을 사용하는 자동 소뇌 해부학 적 Parcellation; ACAPULCO) 및 복셀-기반 소뇌의 등록(공간적으로 편향되지 않은 인프라-텐토리얼 템플리트; SUIT) 용적 정량화를 위한 것이다.
파이프 라인은 다양한 신경 질환에 광범위하게 적용 할 수 있으며 출력의 품질 관리에만 필요한 수동 개입으로 완전히 자동화되어 있습니다. 파이프 라인은 상당한 설명서와 함께 무료로 사용할 수 있으며 Mac, Windows 및 Linux 운영 체제에서 실행할 수 있습니다. 파이프 라인은 프리드리히 운동 실조 (FRDA)를 가진 개인의 코호트에 적용되며, 대표적인 결과와 그룹 수준의 추론 통계 분석에 대한 권장 사항이 제공됩니다. 이 파이프 라인은 현장 전반에 걸쳐 신뢰성과 재현성을 촉진하여 궁극적으로 신경 질환의 소뇌 구조 변화를 특성화하고 추적하기위한 강력한 방법 론적 접근 방식을 제공 할 수 있습니다.
서론
소뇌는 역사적으로 운동 제어 1,2,3과 관련된 뇌의 일부이며 유전 된 운동 실조증4와 같은 희귀 질환의 작은 세트에만 통합적으로 관여하는 것으로 생각됩니다. 그러나 비인간 영장류의 해부학 적 추적 연구뿐만 아니라 인간 병변 및 신경 영상 연구에서 수렴 된 연구 라인은 광범위한 인지 5,6,7, 정서적 8,9,10,11 및 기타 비 운동 기능 7,12에서 소뇌의 역할에 대한 강력한 증거를 제공합니다 (6 참조). 검토를 위해). 또한, 소뇌의....
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프로토콜
참고 :이 연구에 사용 된 데이터는 Monash University Human Research Ethics Committee (프로젝트 7810)가 승인 한 프로젝트의 일부였습니다. 참가자들은 서면 정보에 입각 한 동의를 제공했습니다. 파이프라인은 Mac, Windows 또는 Linux 운영 체제에서 실행할 수 있지만 ACAPULCO, SUIT 및 QC 파이프라인은 Linux(우분투) 및 Mac(Catalina, Big Sur v11.0.1) 운영 체제에서 명시적으로 테스트되었습니다.
1. 모듈 1 : ACAPULCO (해부학 적 파셀레이션)
- 데이터 수집
- 1mm 3 이하의 해상도로 전체 뇌의3D T1 가중치 MRI 이미지를 수집합니다. 등방성 복셀 치수(일반적으로 1mm x 1mm x 1mm)와 3-Telsa(또는 그 이상) 스캐너를 사용하는 것이 좋습니다. 방사선 촬영 센터의 이미징 전문가와 상담하여 이러한 사양을 충족하는 데이터를 설정하고 획득하십시오.
참고: T2 가중치 이미지는 때때로 체적 분석에 유용합니다. 그러나 여기에 제시된 파이프라인은 T1 가중 데이터에만 의존하며 사용되는 도구 중 일부는 이러한 유형의 데이터에만 적용됩니다. 따라서 T2 가....
- 1mm 3 이하의 해상도로 전체 뇌의3D T1 가중치 MRI 이미지를 수집합니다. 등방성 복셀 치수(일반적으로 1mm x 1mm x 1mm)와 3-Telsa(또는 그 이상) 스캐너를 사용하는 것이 좋습니다. 방사선 촬영 센터의 이미징 전문가와 상담하여 이러한 사양을 충족하는 데이터를 설정하고 획득하십시오.
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결과
소뇌 파셀레이션 (ACAPULCO)
소뇌 분리 마스크의 품질 관리 :
다음 예는 ACAPULCO 파셀레이션된 출력을 시연하고 a) 개별 수준에서 파셀링된 마스크의 품질 및 b) 통계 분석에서 특정 소엽(들)의 후속 포함 또는 배제에 대한 의사 결정을 안내합니다. 궁극적으로, 피험자를 포함하거나 배제하는 결정은 주관적이다; 다양한 건강 및 임상 그룹의 '좋은 파셀레이션', '미묘한 파셀레이션 오류'및 '글로벌 실패'의 예가 여기에 제공됩니다.
'좋은 파셀레이션'의 예는 건강하고 심하게 위축된 소뇌를 포함하여 그림 4에 제시되어 있다. 그림 5에서는 개별 소뇌 소엽의 미묘한 과다 및 하부 내포물이 묘사되어 있습니다. 이들은 가장 일반적인 유형의 파셀레이션 오류이며.......
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토론
소뇌는 광범위한 인간 운동3,인지 58, 정서적10 및 언어 7,59 기능에 중요하며 많은 신경 및 정신 질환에 연루되어 있습니다. 지역 소뇌량의 정량화를위한 표준화되고 쉽게 구현 할 수있는 접근법의 가용성은 점점 더 상세한 '전체 뇌'구조 기능 매핑, 완전한 질병 모델링 및 뇌 질환에 대한 소뇌 기여도를 정의하고 추적 할 수있는 기회를 향상시키는 데 기여할 것입니다. 여기에 설명 된이 표준화 된 파이프 라인은 자동 소뇌 파셀레이션을위한 최첨단 접근법과 건강과 질병 모두에서 소뇌 회색 물질 형태 측정의 세분화 된 공간 프로파일 링을 결합합니다.
여기에 제시된 ACAPULCO를 사용한 단면 소뇌 파셀레이션 분석의 결과는 FRDA (대 HC)를 가진 사.......
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공개 사항
저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.
감사의 글
이 원고에 제시된 작품은 호주 국립 보건 의학 연구위원회 (NHMRC) 아이디어 그랜트 : APP1184403이 자금을 지원했습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| ACAPULCO 파이프라인 파일 | 0.2.1 | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | 반드시 acapulco 버전 0.2.1을 사용하십시오 |
| Mac | https://docs.docker.com/desktop/mac/install/ | macOS는 버전 10.14 이상이어야 합니다 Docker에는 sudo priviledges가 필요합니다 Docker는 Mac OS에 메모리(RAM) 제약 조건을 부과합니다. RAM을 늘리려면 Docker Desktop을 열고 기본 설정으로 이동하여 리소스를 클릭합니다. 메모리를 Windows | |
| 용 최대 Docker | 기 https://docs.docker.com/docker-for-windows/install/ | ||
| ENIGMA SUIT 스크립트 | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | ||
| FreeSurfer | 7 | https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall | Freesurfer로 작업할 때마다 다음 변수를 설정해야 합니다. export FREESURFER_HOME=  freesurfer _installation_directory source $FREESURFER_HOME/SetUpFreeSurfer.sh |
| export SUBJECTS_DIR=path/enigma/Freesurfer | |||
| FSL (FSLeyes용). 선택적 | 6 | https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FslInstallation | |
| ICV 파이프 라인 파일 | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | ICV 파이프 라인은 docker / singularity를 사용하여 1)의 두 가지 방법으로 실행할 수 있습니다. 추가 소프트웨어가 필요하지 않습니다. 2) Docker / Singularity 없음 - ICV 스크립트 (calculate_icv.py)를 수동으로 실행하는 것이 포함됩니다. 다음과 같은 추가 소프트웨어가 필요합니다. Python 버전 =3.5Python module pandas Python module fire Python module tabulate Python module Colorama | |
| https://github.com/Characterisation-Virtual-Laboratory/calculate_icv | |||
| MATLAB* | 2019 이상 | https://au.mathworks.com/ | 아카데믹 라이선스가 필요합니다 |
| Singularity | 3.7 이상 | https://www.sylabs.io/docs/ | 고성능 컴퓨팅(HPC) 클러스터에 선호 |
| SPM | 12 | http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/ | spm12 및 모든 하위 폴더가 MATLAB 경로에 있는지 확인하십시오 |
| SUIT Toolbox | 3.4 | http://www.diedrichsenlab.org/imaging/suit_download.htm | SUIT 도구 상자를 spm12/toolbox 디렉토리에 배치해야 |
| . 문제 해결 매뉴얼 및 세분화 출력 예제 | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | ||
| 튜토리얼 매뉴얼 및 비디오 | http://enigma.ini.usc.edu/protocols/imaging-protocols/ | 수동 및 함께 제공되는 라이브 데모는 파이프라인을 처음부터 끝까지 실행하는 방법에 대한 자세한 단계별 지침을 제공합니다. | |
| *무료로 사용할 수 없음; 교육용 라이센스가 필요합니다 |
참고문헌
- Holmes, G. The cerebellum of man (Hughlings Jackson memorial lecture). Brain. 62, 1-30 (1939).
- Ito, M. The modifiable neuronal network of the cerebellum. The Japanese Journal of Physiology. 34 (5), 781-792 (1984).
- Manto, M., Oulad Ben Taib, N.
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재인쇄 및 허가
