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Method Article
该协议描述了将7种不同的自动分割工具应用于结构 t1 加权 mri 扫描的过程, 以描述可用于量化灰质体积的灰质区域。
在神经成像研究中, 最近的一些研究讨论了研究之间在体积发现方面的差异所产生的影响, 这些差异被认为是由于使用不同的分割工具来产生大脑体积。在这里, 介绍了可用于分割大脑中灰质的七个自动化工具的处理管道。该协议为研究人员提供了一个初步步骤, 他们的目标是从 t1 加权 mri 扫描中找到产生灰质体积的最准确方法。手稿中还包括进行详细视觉质量控制的步骤。此协议涵盖了一系列潜在的细分工具, 并鼓励用户在选择应用于完整队列的工具之前, 在其数据的子集中比较这些工具的性能。此外, 该协议还可以进一步推广到其他大脑区域的分割。
神经成像广泛应用于临床和研究环境。目前有一个动作, 以提高研究的重现性, 量化磁共振成像 (mri) 扫描的大脑体积;因此, 调查人员必须分享使用可用 mri 工具将 mri 扫描分割为区域卷的经验, 以改进方法1的标准化和优化。该协议提供了一个分步指南, 使用七种不同的工具来分割皮质灰质 (cgm; 灰质, 排除皮质下区域) 从 t1 加权 mri 扫描。这些工具以前用于分割方法2的方法比较, 该方法显示了亨廷顿病队列中工具之间的可变性能。由于这些工具的性能被认为因不同数据集而异, 因此研究人员在选择仅应用于其数据集的工具之前, 必须先测试一些工具。
灰质 (gm) 体积经常被用作测量大脑形态的指标。体积测量通常是可靠的, 能够区分健康的对照组和临床组3。大脑区域的不同组织类型的体积通常是使用自动软件工具来计算这些组织类型的。因此, 要建立高质量的转基因区域划分 (分段), 准确划定白质 (wm) 和脑脊液 (csf) 对于实现全球机制区域的准确性至关重要。有许多自动化工具可用于执行 gm 细分, 每个工具都需要不同的处理步骤, 并产生不同的输出。一些研究将这些工具应用于不同的数据集, 将它们与其他数据集进行比较, 一些研究优化了特定工具1、4、5、6、7、8 , 9,10,11。先前的研究表明, 体积工具之间的差异可能会导致文献中的不一致, 在研究大脑体积时, 这些差异已被认为是导致错误结论被得出的驱动因素神经状况1。
最近, 对包括健康控制参与者和亨廷顿病参与者在内的队列中的不同分割工具进行了比较。亨廷顿病是一种遗传性神经退行性疾病, 成年后典型发病。皮质下逐渐萎缩和 cgm 是该疾病的一个突出和研究良好的神经病理特征。结果显示了应用于队列的7个分割工具的可变性能, 这支持了先前的工作, 这些工作证明了根据用于计算 mri 扫描大脑体积的软件, 发现的可变性。该协议提供了关于 johnson 等人之间使用的处理的信息.(2017年)2 , 鼓励仔细选择最适合用于神经成像的工具的方法。本手册涵盖了转基因体积的分割, 但不包括病变的分割, 例如在多发性硬化症中看到的病变。
注意: 确保所有图像均采用 nifti 格式。这里不包括转换为 nifti。
1.通过spm 8 进行细分: 统一细分
注: 此过程是通过在 matlab 中运行的 spm8 gui 执行的。spm8 指南提供了更多详细信息, 可在 http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/doc/spm8_manual.pdf 上找到。
2. 通过 spm 8 进行细分: 新的细分
注: 此过程通过 spm8 gui 执行。spm8 指南提供了更多详细信息, 可在 http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/doc/spm8_manual.pdf 上找到。确保在软件路径中安装并设置了 spm8。打开 spm 软件, 通常通过在命令行中键入 "spm" 来执行。这将打开一个图形用户界面 (gui) 窗口, 其中包含一系列可供选择的选项来执行分析。
3. 通过 spm 12 分段: 分段
注: 此过程是通过spm12 gui 执行的。spm12 指南提供了更多细节, 可在以下网址查阅: http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/doc/manual.pdf。
4. 通过 fsl fast 进行分段
注: 此过程在命令行中完成。fsl 指南提供了更多详细信息, 可在 https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki 上找到。
5. 通过自由冲浪者分割
注: 此过程在命令行中完成。免费冲浪指南提供了更多的细节, 可以在 https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/找到。
6. 通过 ant 分割
注: 此过程在命令行中完成。ant 是一个比其他工具更复杂的软件, 应该注意的是, 这里解释的过程可以进一步优化为每个队列, 以提高结果。ant 文档可在 http://stnava.github.io/ANTsDoc/上找到。有两种方法可以将图像分割成组织类, 如下所述。
7. 通过 malp-em 分割
8. 视觉质量控制
注: 应对要在分析中使用的所有分段区域执行视觉质量控制。质量控制可确保分割标准很高, 并代表 cgm 的可靠分割。为了执行质量控制, 每次扫描都将在原始 t1 上打开并叠加, 以便将生成的区域与扫描上可见的 cgm 进行比较。
表 1显示了20名控制参与者的平均大脑体积以及人口信息。在使用这些工具时, 这将作为预期值的指南。结果应在原始 t1. nii 图像的上下文中查看。应按照第8节所述的步骤对所有转基因区域进行检查。在执行可视化 qc 时, 通过查看覆盖在 t1 上的 gm 区域, 将其与 t1 扫描直接进行比较非常重要。
区域的严重错误应被拒...
最近的研究表明, 使用不同的体积方法可能对神经影像学研究有重要的意义 1,2。通过发布协议, 帮助指导新手用户如何应用不同的神经成像工具, 以及如何对这些工具的结果输出执行 qc, 研究人员可以选择应用于他们的数据集的最佳方法。
虽然此 sop 中的大多数步骤都可以进行调整以满足数据和研究人员的要求, 但这里介绍的最关键?...
作者没有什么可透露的。
我们要感谢所有在 chdi\ 高级 q 基金会负责 track-hd 研究的人;特别是 beth borowsky、allan tobin、daniel van kammen、ethan signer 和 sherry lifer。作者还希望向 track-hd 的研究参与者及其家人表示感谢。这项工作是在加州大学洛杉矶大学进行的, 该中心得到了卫生部国家卫生研究所生物医学研究中心资助计划的一部分资金。s. j. t. 感谢国家卫生研究所通过 dementias 和神经退行性研究网络 (dendron) 提供的支持。
追踪-高清调查人员:
c. campbell, m. campbell, i. labuschagne, c. milchman, j. stout, monash 大学, 墨尔本, vic, australian;a. coleman, r. dar santos, j. decolongon, b. r. leavitt, a. sturrock, british university, 温哥华, bc, canada;a. durr, c. jauffret, d. justo, s. leherici, c. marelli, k. nigaud, r. valabrègue, 委员会研究所, paris, france;n. bechtel, s. bohlen, r. reilmann, münster 大学, 德国明斯特大学;b. landwehrmeyer, 德国乌尔姆乌尔姆大学;s. j. a. van den bogaard, e. m. dumas, j. van der grund, e. p. t t hart, r. a. roos, 莱顿大学医学中心, 荷兰莱顿大学医疗中心;n. arran, j. callaghan, d. craufurd, c. stopford, 曼彻斯特大学, 联合王国曼彻斯特;d. m. 现金, ixico, 伦敦, 联合王国;h. crawford, n. c. fox, s. gregory, g. owen, n. z. hobbs, n. lahiri, i. mic, j. read, m. j. say, d. whithead, e. wild, 伦敦大学学院, 伦敦, 联合王国;c. 弗罗斯特, r. jones, 伦敦卫生和热带医学院, 联合王国;e. axelson, h. j. johnson, d. langbehn, 美国国际电办爱荷华州大学;和 s. queller, c. campbell, 印第安纳大学, in, in, 美国。
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