Segmentación manual del plexo coroideo humano mediante resonancia magnética cerebral

Resumen

A pesar del papel crucial del plexo coroideo en el cerebro, los estudios de neuroimagen de esta estructura son escasos debido a la falta de herramientas fiables de segmentación automatizada. El presente protocolo tiene como objetivo garantizar la segmentación manual del plexo coroideo de referencia que pueda servir de base para futuros estudios de neuroimagen.

Resumen

El plexo coroideo se ha implicado en el neurodesarrollo y en una serie de trastornos cerebrales. La evidencia demuestra que el plexo coroideo es fundamental para la maduración del cerebro, la regulación inmunoinflamatoria y el funcionamiento conductual y cognitivo. Sin embargo, las herramientas actuales de segmentación automatizada de neuroimágenes son deficientes a la hora de segmentar de forma precisa y fiable el plexo coroideo del ventrículo lateral. Además, no existe ninguna herramienta que segmente el plexo coroideo ubicado en el tercer y cuarto ventrículo del cerebro. Por lo tanto, se necesita un protocolo que delinee cómo segmentar el plexo coroideo en el ventrículo lateral, tercero y cuarto para aumentar la confiabilidad y replicabilidad de los estudios que examinan el plexo coroideo en trastornos del neurodesarrollo y cerebrales. Este protocolo proporciona pasos detallados para crear archivos etiquetados por separado en 3D Slicer para el plexo coroideo basado en imágenes DICOM o NIFTI. El plexo coroideo se segmentará manualmente utilizando los planos axial, sagital y coronal de las imágenes T1w, asegurándose de excluir los vóxeles de las estructuras de materia gris o blanca que bordean los ventrículos. Las ventanas se ajustarán para ayudar en la localización del plexo coroideo y sus límites anatómicos. Como parte de este protocolo se demostrarán los métodos para evaluar la precisión y la fiabilidad. La segmentación estándar de oro del plexo coroideo mediante delineaciones manuales se puede utilizar para desarrollar herramientas de segmentación automatizada mejores y más confiables que se pueden compartir abiertamente para dilucidar los cambios en el plexo coroideo a lo largo de la vida y dentro de varios trastornos cerebrales.

Introducción

Función del plexo coroideo
El plexo coroideo es una estructura altamente vascularizada en el cerebro que consiste en capilares fenestrados y una monocapa de células epiteliales del plexo coroideo¹. El plexo coroideo se proyecta hacia los ventrículos cerebrales laterales, tercero y cuarto y produce líquido cefalorraquídeo (LCR), que desempeña un papel importante en el patrón neural² y en la fisiología cerebral ^3,4. El plexo coroideo secreta sustancias neurovasculares, abarca un depósito similar al de las células madre y actúa como una barrera f....

Protocolo

El presente protocolo fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Centro Médico Beth Israel Deaconess. Para esta demostración del protocolo se utilizó un sujeto sano con una resonancia magnética cerebral libre de artefactos o movimientos, y se obtuvo el consentimiento informado por escrito. Se utilizó un escáner de resonancia magnética de 3,0 T con una bobina de cabezal de 32 canales (ver Tabla de materiales) para adquirir imágenes 3D-T1 con una resolución de 1 mm x 1 mm x 1,2 mm. Se utilizó la secuencia MP-RAGE ASSET con un campo de visión de 256 x 256, TR/TE/TI=7,38/3,06/400 ms, y un ángulo de giro de 11 grados.

Discusión

Pasos críticos del protocolo
Hay tres pasos críticos que requieren especial atención a la hora de aplicar este protocolo. En primer lugar, comprobar la calidad y el contraste de las imágenes de RM es clave para garantizar una segmentación precisa. Si la calidad de la imagen es demasiado mala, o el contraste es demasiado bajo o demasiado alto, puede provocar una delineación inexacta del plexo coroideo. El contraste de la imagen se puede ajustar visualizando el valor de la escala de grises de la i.......

Materiales

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.