Hohe Auflösung<em> In-vivo-</em> Manuelle Segmentierung Protokoll für Menschen Hippocampus Teilfelder Verwenden von 3T Kernspintomographie

Der Hippocampus ist ein weitgehend untersucht medialen Temporallappens Struktur, die mit episodischen Gedächtnis, räumliche Navigation und andere kognitive Funktionen ^10,31 verbunden ist. Ihre Rolle bei neurodegenerativen und neuropsychiatrischen Störungen, wie Alzheimer-Krankheit, Schizophrenie und bipolarer Störung ist gut dokumentiert ^{4,5,18,24,30.} Das Ziel dieser Handschrift ist es, zusätzliche Details zu dem zuvor ³⁴ für den menschlichen Hippocampus Subfelder veröffentlicht auf hochauflösenden Magnetresonanz (MR) Bilder bei 3T erworbenen manuelle Segmentierung Protokoll bereitzustellen. Darüber hinaus wird die diese Handschrift begleitenden Video-Komponente bieten weitere Unterstützung für Forscher, die auf das Protokoll über ihre eigenen Datensätzen implementieren möchten.

Der Hippocampus kann in Teilfelder unterteilt werden basierend auf beobachteten in histologisch vorbereitet post-mortem zytoarchitektonischen Unterschiede Proben ^12,22. Solche postmortal entnommenen Proben definieren die ground Wahrheit für die Identifizierung und Untersuchung von Hippocampus-Teilfelder; jedoch Präparate dieser Art erfordern spezielle Fähigkeiten und Ausrüstung für die Färbung und werden durch die Verfügbarkeit von fixiertem Gewebe vor allem in erkrankten Populationen beschränkt. In-vivo-Bildgebung hat den Vorteil eines viel größeren Pool von Themen, und stellt auch die Möglichkeit für Folge Studien und Beobachtung von Veränderungen in der Bevölkerung. Obwohl es sich gezeigt hat, dass die Signalintensitäten in T2-gewichteten ex vivo MR-Bilder zu reflektieren Zelldichte ^13, ist es immer noch schwierig, unbestrittenen Grenzen zwischen den Unterfeldern mit ausschließlich MR-Signalintensitäten zu ermitteln. Als solches ist eine Anzahl von verschiedenen Ansätzen für die Identifizierung Histologie Detailebene auf MR-Bildern entwickelt worden.

Einige Gruppen haben sich bemüht, zu rekonstruieren und zu digitalisieren histologische Datensätze und dann diese Rekonstruktionen mit den Bildregistrierungstechniken zur Hippocampus-Unterfeld neuroanat lokalisieren gemachtschaft auf in vivo MR ^{1,2,8,9,14,15,17,32.} Obwohl dies ein effektives Verfahren zum Abbilden einer Version der histologischen Ground Truth direkt auf MR-Bildern sind Rekonstruktionen dieser Art schwierig zu vervollständigen. Projekte wie diese von der Verfügbarkeit von intakten medialen Temporallappen Proben, histologische Techniken, Datenverlust bei der histologischen Verarbeitung, und die Grund morphologischen Inkonsistenzen zwischen festen und in vivo Gehirn beschränkt. Andere Gruppen haben Hochfeld-Scannern (7T oder 9,4-T) in dem Bemühen verwendet werden, um in vivo erwerben oder Ex-vivo-Bilder mit einer klein genug (0,20 bis 0,35 mm isotrope) Voxelgröße zu visualisieren räumlich lokale Unterschiede in der Bildkontrast, die verwendet werden, folgern Grenzen zwischen Unterfeldern ^35,37. Selbst bei 7T-9,4 T und bei einem so geringen Voxelgrße die zytoarchitektonischen Charakteristika hippocampalen Unterfelder sind nicht sichtbar. Als solche haben manuelle Segmentierung Protokolle entwickelt worden, daß einpproximate die bekannten histologischen Grenzen, die auf MR-Bildern. Diese Protokolle bestimmen, Unterfeldgrenzen durch die Interpretation lokalen Bildkontrastunterschiede und die Definition geometrischen Regeln (wie gerade Linien und Winkel) in Bezug auf sichtbare Strukturen. Obwohl Bilder mit hoher Feldstärke genommen in der Lage, detaillierte Einblicke in Hippocampus-Teilfelder bieten, sind Hochfeld-Scanner noch nicht in der klinischen oder Forschungs Einstellungen gemeinsam, so 7T und 9,4-T-Protokolle derzeit haben Anwendbarkeit begrenzt. Ähnliche Protokolle für Bilder auf 3T und 4T Scanner ^{11,20,21,23,24,25,28,33} gesammelt entwickelt. Viele dieser Protokolle werden auf Bildern mit Unter 1mm Voxel Voxel-Dimensionen in der Frontalebene basiert, aber haben große Schichtdicken (0,8-3 mm) ^{11,20,21,23,25,28,33} oder große Zwischenschichtabstände ^20,28, die beide zu einer signifikanten Messfehler bei der Schätzung der Volumina der einzelnen Teilfelder. Zusätzlich sind viele der existierenden 3T Protokollenauszuschließen Teilfelder in allen oder einem Teil der Hippocampus-Kopf oder Schwanz ^20,23,25,33 oder nicht bieten detaillierte Segmentierungen von wichtigen Unterkonstruktionen (dh verbinden die DG mit CA2 / CA3 oder enthalten nicht die Schichten radiatum / lacunosum / moleculare Die CA) ^{11,20,21,23,24,25,28,33.} Es besteht daher ein Bedarf auf dem Gebiet für eine detaillierte Beschreibung eines Protokolls, die zuverlässig ermitteln kann relevanten Teilfelder ganzen Kopf, Körper und Schwanz des Hippocampus, die auf einen Scanner in der klinischen und Forschungs verfügbaren Einstellungen basiert. Die Bemühungen sind derzeit von der Hippocampus-Teilfelder Group (www.hippocampalsubfields.com) im Gange, um die Hippocampus-Unterfeld Segmentierungsprozess zwischen den Laboratorien zu harmonisieren, ähnlich wie bei einer bestehenden Harmonisierungsbemühungen für ganze Hippocampus Segmentierung ^{6 und} einer anfänglichen Papier Vergleichen 21 bestehenden Protokolle wurde kürzlich veröffentlichten ³⁸ . Die Arbeit dieser Gruppe wird weiter aufzuklären optimale Segmentierung proceWeisen.

Diese Handschrift enthält detaillierte schriftliche und Video-Anleitungen für die zuverlässige Umsetzung der zuvor von Winterburn und Kollegen ³⁴ auf hochauflösenden 3T MR-Bildern beschrieben Hippocampus-Unterfeldsegmentierung Protokoll. Das Protokoll wurde auf fünf Bildern von gesunden Kontrollen für den gesamten Hippocampus und fünf Hippocampus Subfelder (CA1, CA2 / CA3, CA4 / Gyrus dentatus, Schichten radiatum / lacunosum / moleculare und Subiculum) umgesetzt. Diese segmentierten Bilder sind für die Öffentlichkeit online (cobralab.ca/atlases/Hippocampus). Das Protokoll und die segmentierten Bilder werden nützlich für die Gruppen, die detaillierte Hippocampus Neuroanatomie in MR-Bildern studieren wollen.