Alta resolução<em> In Vivo</em> Manual Protocolo Segmentação para hipocampo humano subcampos Utilizando Ressonância Magnética 3T

O hipocampo é uma estrutura do lobo temporal medial amplamente estudado que está associada com a memória episódica, navegação espacial, e outras funções cognitivas ^10,31. O seu papel em desordens neurodegenerativas e neuropsiquiátricos tais como doença de Alzheimer, esquizofrenia, transtorno bipolar e é bem documentada ^{4,5,18,24,30.} O objetivo deste artigo é para fornecer detalhes adicionais ao protocolo de segmentação manual publicado anteriormente para ³⁴ subcampos hipocampo humano em imagens de alta resolução ressonância magnética (RM) adquiridas em 3T. Além disso, o componente de vídeo que acompanha este manuscrito irá fornecer mais assistência a pesquisadores que desejem implementar o protocolo sobre os seus próprios conjuntos de dados.

O hipocampo pode ser dividido em subcampos com base nas diferenças observadas na citoarquitetônicos histologicamente preparados post mortem espécimes ^12,22. Tais amostras post mortem definir o ground verdade para a identificação e estudo dos subcampos do hipocampo; No entanto preparações desta natureza exigem aptidões e equipamento especializado para a coloração, e são limitados pela disponibilidade de tecido fixo, especialmente em populações de doentes. imagiologia in vivo tem a vantagem de um grupo muito maior de indivíduos, e também apresenta a oportunidade para acompanhamento -se estudos e mudanças de observação nas populações. Embora tenha sido demonstrado que as intensidades de sinal em imagens de RM ex vivo T2-ponderado refletir densidade celular ^13, ainda é difícil identificar fronteiras incontestáveis ​​entre subcampos usando apenas intensidades de sinal de RM. Como tal, foram desenvolvidas uma série de abordagens diferentes para a identificação de detalhes ao nível de histologia em imagens de RM.

Alguns grupos têm feito esforços para reconstruir e digitalizar conjuntos de dados histológicos e, em seguida, usar essas reconstruções, juntamente com técnicas de registro de imagem para localizar hipocampo neuroanat subcampoomy on in vivo MR ^{1,2,8,9,14,15,17,32.} Embora esta seja uma técnica eficaz para o mapeamento de uma versão da verdade chão histológico diretamente em imagens de RM, reconstruções dessa natureza são difíceis de concluir. Projetos como estes são limitados pela disponibilidade de amostras intactas medial do lobo temporal, as técnicas histológicas, a perda de dados durante o processamento histológico e as inconsistências morfológicas fundamentais entre cérebros vivo fixos e em. Outros grupos usaram scanners de alto campo (7T ou 9.4T), em um esforço para adquirir in vivo ou ex vivo imagens com uma pequena o suficiente (0,20-0,35 mm isotrópico) tamanho do voxel de visualizar espacialmente localizada diferenças de contraste de imagem que são usados ​​para inferir limites entre subcampos ^35,37. Mesmo em 7T-9.4T e com tal um pequeno tamanho do voxel, as características citoarquitetônicos de subcampos hipocampo não são visíveis. Como tal, os protocolos de segmentação manual têm sido desenvolvidos que umpproximate os limites histológicos conhecidos sobre imagens de RM. Estes protocolos determinam limites de subcampos por interpretar diferenças de contraste de imagem locais e definição de regras geométricas (tais como linhas retas e ângulos) em relação a estruturas visíveis. Embora as imagens tiradas com uma intensidade de campo alta são capazes de oferecer uma visão detalhada sobre subcampos hipocampo, scanners de alto campo ainda não são comuns em ambientes clínicos ou de pesquisa, por isso protocolos 7T e 9.4T atualmente têm aplicabilidade limitada. Protocolos semelhantes foram desenvolvidas para imagens recolhidas no 3T e 4T scanners ^{11,20,21,23,24,25,28,33.} Muitos destes protocolos são baseados em imagens com dimensões voxels voxel sub-1mm no plano coronal, mas têm grandes espessuras de corte (0,8-3 mm) ^{11,20,21,23,25,28,33} ou grandes distâncias inter-slice ^20,28, ambos os quais resultam em um erro de medição significativo na estimativa dos volumes dos subcampos individuais. Além disso, muitos dos protocolos existentes 3Texcluir subcampos em todo ou parte da cabeça ou cauda do hipocampo ^20,23,25,33 ou não fornecer segmentações detalhadas de subestruturas importantes (ou seja, combinar o DG com CA2 / CA3 ou não incluem os estratos radiatum / lacunosum / moleculare de CA) ^{11,20,21,23,24,25,28,33.} Existe portanto uma necessidade na área para uma descrição detalhada de um protocolo que pode identificar com segurança subcampos relevantes ao longo da cabeça, do corpo e cauda do hipocampo que se baseia em um scanner comumente disponível em ambientes clínicos e de investigação. Esforços estão em andamento pela subcampos Grupo Hippocampal (www.hippocampalsubfields.com) harmonizar o processo de segmentação do hipocampo subcampo entre laboratórios, semelhante a um esforço de harmonização existente para a segmentação do hipocampo inteiro ^6, e um papel inicial comparando 21 protocolos existentes foi publicado recentemente ³⁸ . O trabalho deste grupo irá elucidar proce segmentação idealmentos.

Este manuscrito fornece instruções escritas e de vídeo de execução de forma confiável o protocolo de segmentação subcampo hipocampal descrito anteriormente por Winterburn e colegas ³⁴ em imagens de alta resolução 3T MR. O protocolo foi implementado em cinco imagens de controles saudáveis ​​para toda a hipocampo e cinco subcampos CA1 do hipocampo (, CA2 / CA3, CA4 / giro dentado, estratos radiatum / lacunosum / moleculare, e subiculum). Estas imagens segmentadas estão disponíveis ao público em linha (cobralab.ca/atlases/Hippocampus). O protocolo e as imagens segmentadas será útil para grupos que desejam estudar neuroanatomia do hipocampo detalhada em imagens de RM.