使用脑部 MRI 手动分割人脉络丛

摘要

尽管脉络丛在大脑中起着至关重要的作用，但由于缺乏可靠的自动分割工具，这种结构的神经影像学研究很少。本方案旨在确保脉络丛的金标准手动分割，这可以为未来的神经影像学研究提供信息。

摘要

脉络丛与神经发育和一系列脑部疾病有关。有证据表明，脉络丛对大脑成熟、免疫/炎症调节以及行为/认知功能至关重要。然而，目前的自动神经影像学分割工具在准确可靠地分割侧脑室脉络丛方面表现不佳。此外，没有现有的工具可以分割位于大脑第三和第四脑室的脉络丛。因此，需要制定一个方案来描述如何分割侧脑室、第三脑室和第四脑室中的脉络丛，以提高检查神经发育和脑部疾病中脉络丛的研究的可靠性和可复制性。该协议提供了在基于DICOM或NIFTI图像的脉络丛的3D Slicer中创建单独标记文件的详细步骤。脉络丛将使用 T1w 图像的轴向、矢状面和冠状面手动分割，确保从与心室接壤的灰质或白质结构中排除体素。将调整窗口以帮助脉络丛及其解剖边界的定位。评估准确性和可靠性的方法将作为本协议的一部分进行演示。使用手动划定对脉络丛进行金标准分割可用于开发更好、更可靠的自动分割工具，这些工具可以公开共享，以阐明脉络丛在整个生命周期和各种脑部疾病中的变化。

引言

脉络丛功能
脉络丛是大脑中高度血管化的结构，由开窗的毛细血管和单层脉络丛上皮细胞^{组成 1}。脉络丛投射到外侧、第三和第四脑室并产生脑脊液 （CSF），脑脊液在神经模式² 和脑生理学 ^3,4 中起重要作用。脉络丛分泌神经血管物质，包含干细胞样储存库，并作为阻止有毒代谢物进入的物理屏障，去除绕过物理屏障的部分的酶屏障，以及防止外来入侵者的免疫屏障⁵。脉络丛调节神经发生⁶、突触可塑性⁷、炎症⁸、昼夜节律^9、10、肠脑轴¹¹ 和认知¹²。此外，外周细胞因子、应激和感染（包括 SARS-CoV-2）会破坏血液脑脊液屏障^13、14、

研究方案

本协议已获得贝斯以色列女执事医疗中心机构审查委员会的批准。使用脑部 MRI 扫描没有伪影或运动的健康受试者进行该协议演示，并获得书面知情同意书。使用带有 32 通道头线圈的 3.0 T MRI 扫描仪（参见 材料表）采集分辨率为 1 mm x 1 mm x 1.2 mm 的 3D-T1 图像。使用 MP-RAGE ASSET 序列，视场为 256 x 256，TR/TE/TI=7.38/3.06/400 ms，翻转角度为 11 度。

1. 将脑部 MRI 导入 3D 切片器

注意：3D Slicer 提供与其用户界面相关的文档。

1. 准备脑部 MRI DICOM（医学中的数字成像和通信）或 NIFTI（神经影像信息学技术计划）文件以导入到 3D Slicer。
2. 通过单击工具栏左上角的 DCM 按钮导入 DICOM 数据。然后单击 导入 DICOM 文件 按钮导入 DICOM 格式数据。
3. 如果 MRI 数据为 NIFTI 格式，请单击工具栏左上角 的 DATA 按钮导入它。在弹出的对话框中，选择 “选择要添加的目录 以批量导入文件夹中的 NIFTI 数据”，或选择“ ....

讨论

协议的关键步骤
在实施该协议时，需要特别注意三个关键步骤。首先，检查MR图像的质量和对比度是确保准确分割的关键。如果图像质量太差，或者对比度太低或太高，都可能导致脉络丛的描绘不准确。可以通过查看图像的灰度值或校准值来增强灰质核和灰质之间的对比度来调整图像的对比度。其次，评估者需要熟悉脉络丛的解剖结构并接受过专门培训。如果评估者不熟悉脉络丛?.......

材料

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.