التجزئة اليدوية للضفيرة المشيمية البشرية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ

Summary

على الرغم من الدور الحاسم للضفيرة المشيمية في الدماغ ، فإن دراسات التصوير العصبي لهذا الهيكل نادرة بسبب عدم وجود أدوات تجزئة آلية موثوقة. يهدف البروتوكول الحالي إلى ضمان التقسيم اليدوي القياسي الذهبي للضفيرة المشيمية التي يمكن أن تفيد دراسات التصوير العصبي المستقبلية.

Abstract

الضفيرة المشيمية متورطة في النمو العصبي ومجموعة من اضطرابات الدماغ. تظهر الأدلة أن الضفيرة المشيمية ضرورية لنضج الدماغ ، والتنظيم المناعي / الالتهابي ، والأداء السلوكي / المعرفي. ومع ذلك ، فإن أدوات تجزئة التصوير العصبي الآلي الحالية ضعيفة في تقسيم الضفيرة المشيمية البطينية الجانبية بدقة وموثوقية. علاوة على ذلك ، لا توجد أداة موجودة تقسم الضفيرة المشيمية الموجودة في البطينين الثالث والرابع من الدماغ. وبالتالي ، هناك حاجة إلى بروتوكول يحدد كيفية تقسيم الضفيرة المشيمية في البطين الجانبي والثالث والرابع لزيادة موثوقية وتكرار الدراسات التي تفحص الضفيرة المشيمية في اضطرابات النمو العصبي والدماغ. يوفر هذا البروتوكول خطوات مفصلة لإنشاء ملفات مصنفة بشكل منفصل في 3D Slicer للضفيرة المشيمية بناء على صور DICOM أو NIFTI. سيتم تقسيم الضفيرة المشيمية يدويا باستخدام المستويات المحورية والسهمية والإكليلية لصور T1w مع التأكد من استبعاد voxels من هياكل المادة الرمادية أو البيضاء المتاخمة للبطينين. سيتم تعديل النوافذ للمساعدة في توطين الضفيرة المشيمية وحدودها التشريحية. سيتم عرض طرق تقييم الدقة والموثوقية كجزء من هذا البروتوكول. يمكن استخدام التجزئة القياسية الذهبية للضفيرة المشيمية باستخدام الترسيمات اليدوية لتطوير أدوات تجزئة آلية أفضل وأكثر موثوقية يمكن مشاركتها علنا لتوضيح التغييرات في الضفيرة المشيمية عبر العمر وداخل اضطرابات الدماغ المختلفة.

Introduction

وظيفة الضفيرة المشيمية
الضفيرة المشيمية هي بنية عالية الأوعية الدموية في الدماغ تتكون من الشعيرات الدموية المحصورة وطبقة أحادية من الخلايا الظهارية الضفيرة المشيمية¹. تبرز الضفيرة المشيمية في البطينات الدماغية الجانبية والثالثة والرابعة وتنتج السائل النخاعي (CSF) ، والذي يلعب دورا مهما في الأنماط العصبية² وفسيولوجيا الدماغ ^3,4. تفرز الضفيرة المشيمية مواد وعائية عصبية ، وتشمل مستودعا يشبه الخلايا الجذعية ، وتعمل كحاجز مادي لإعاقة دخول المستقلبات السامة ، وحاجز إنزيمي لإزالة الأجزاء التي تتحايل على الحاجز المادي ، وحاجز مناعي للحماية من الغزاة ا....

Protocol

تمت الموافقة على البروتوكول الحالي من قبل مجلس المراجعة المؤسسية في مركز بيث إسرائيل ديكونيس الطبي. تم استخدام موضوع سليم مع فحص التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ الذي كان خاليا من القطع الأثرية أو الحركة في عرض البروتوكول هذا ، وتم الحصول على موافقة خطية مستنيرة. تم استخدام ماسح ضوئي للتصوير بالرنين المغناطيسي 3.0 T مع ملف رأس 32 قناة (انظر جدول المواد) للحصول على صور ثلاثية الأبعاد بدقة 1 مم × 1 مم × 1.2 مم. تم استخدام تسلسل MP-RAGE ASSET مع مجال رؤية 256 × 256 ، TR / TE / TI = 7.38 / 3.06 / 400 مللي ثانية ، وزاوية قلب 11 درجة.

1. استيراد التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ إلى 3D القطاعة

النتائج

خضعت الطريقة المقترحة لتحسين تكراري للضفيرة المشيمية البطينية الجانبية ، بما في ذلك اختبارات مكثفة على مجموعة من 169 ضابطا صحيا و 340 مريضا يعانون من مخاطر عالية سريريا للذهان³⁰. باستخدام التقنية الموضحة أعلاه ، حصل المؤلفون على دقة وموثوقية عالية داخل المقيم مع DC = 0.89 ، و avgHD = 3.27 .......

Discussion

الخطوات الحاسمة للبروتوكول
وهناك ثلاث خطوات حاسمة تتطلب اهتماما خاصا عند تنفيذ هذا البروتوكول. أولا ، يعد التحقق من جودة صور التصوير بالرنين المغناطيسي وتباينها أمرا أساسيا لضمان التجزئة الدقيقة. إذا كانت جودة الصورة رديئة للغاية ، أو كان التباين منخفضا جدا أو مرتفعا جدا ، فقد.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Slicer	3D Slicer	https://www.slicer.org/	A free, open source software for visualization, processing, segmentation, registration, and analysis of medical, biomedical, and other 3D images and meshes; and planning and navigating image-guided procedures.
FreeSurfer	FreeSurfer	https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/	An open source neuroimaging toolkit for processing, analyzing, and visualizing human brain MR images
ITK-SNAP	ITK-SNAP	http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php	A free, open-source, multi-platform software application used to segment structures in 3D and 4D biomedical images.
Monai Package	Monai Consortium	https://docs.monai.io/en/stable/metrics.html	Use for Dice Coefficient and DeepMind average Surface Distance.
MRI scanner	GE	Discovery MR750
Psych Package	R-Project	https://cran.r-project.org/web/packages/psych/index.html	A general purpose toolbox developed originally for personality, psychometric theory and experimental psychology.
R Software	R-Project	https://www.r-project.org/	R is a free software environment for statistical computing and graphics.
RStudio	Posit	https://posit.co/	An RStudio integrated development environment (IDE) is a set of tools built to help you be more productive with R and Python.
Windows or Apple OS Desktop or Laptop	Any company	n/a	Needed for running the software used in this protocol.