Segmentazione manuale del plesso coroideo umano mediante risonanza magnetica cerebrale

Riepilogo

Nonostante il ruolo cruciale del plesso coroideo nel cervello, gli studi di neuroimaging di questa struttura sono scarsi a causa della mancanza di strumenti di segmentazione automatizzati affidabili. Il presente protocollo mira a garantire la segmentazione manuale gold standard del plesso coroideo che può informare i futuri studi di neuroimaging.

Abstract

Il plesso coroideo è stato implicato nel neurosviluppo e in una serie di disturbi cerebrali. L'evidenza dimostra che il plesso coroideo è fondamentale per la maturazione del cervello, la regolazione immunitaria/infiammatoria e il funzionamento comportamentale/cognitivo. Tuttavia, gli attuali strumenti automatizzati di segmentazione del neuroimaging non sono in grado di segmentare in modo accurato e affidabile il plesso coroideo del ventricolo laterale. Inoltre, non esiste uno strumento che segmenti il plesso coroideo situato nel terzo e quarto ventricolo del cervello. Pertanto, è necessario un protocollo che delinei come segmentare il plesso coroideo nel ventricolo laterale, terzo e quarto per aumentare l'affidabilità e la replicabilità degli studi che esaminano il plesso coroideo nei disturbi dello sviluppo neurologico e cerebrale. Questo protocollo fornisce passaggi dettagliati per creare file etichettati separatamente in 3D Slicer per il plesso coroideo in base a immagini DICOM o NIFTI. Il plesso coroideo verrà segmentato manualmente utilizzando i piani assiale, sagittale e coronale delle immagini T1w, assicurandosi di escludere i voxel dalle strutture di sostanza grigia o bianca che delimitano i ventricoli. Le finestre saranno regolate per aiutare nella localizzazione del plesso coroideo e dei suoi confini anatomici. Nell'ambito di questo protocollo verranno dimostrati i metodi per valutare l'accuratezza e l'affidabilità. La segmentazione gold standard del plesso coroideo utilizzando delineazioni manuali può essere utilizzata per sviluppare strumenti di segmentazione automatizzata migliori e più affidabili che possono essere condivisi apertamente per chiarire i cambiamenti nel plesso coroideo nel corso della vita e all'interno di vari disturbi cerebrali.

Introduzione

Funzione del plesso coroideo
Il plesso coroideo è una struttura altamente vascolarizzata nel cervello costituita da capillari fenestrati e un monostrato di cellule epiteliali del plesso coroideo¹. Il plesso coroideo si proietta nel ventricolo laterale, terzo e quarto cerebrale e produce liquido cerebrospinale (CSF), che svolge un ruolo importante nel pattern neurale² e nella fisiologia cerebrale ^3,4. Il plesso coroideo secerne sostanze neurovascolari, comprende un deposito simile a una cellula staminale e funge da barriera fisica per impedire ....

Protocollo

Il presente protocollo è stato approvato dall'Institutional Review Board presso il Beth Israel Deaconess Medical Center. Per questa dimostrazione del protocollo è stato utilizzato un soggetto sano con una risonanza magnetica cerebrale priva di artefatti o movimenti ed è stato ottenuto il consenso informato scritto. Per acquisire immagini 3D-T1 con una risoluzione di 1 mm x 1 mm x 1,2 mm è stato utilizzato uno scanner MRI da 3,0 T con una bobina di testa a 32 canali (vedi Tabella dei materiali). È stata utilizzata la sequenza MP-RAGE ASSET con un campo visivo di 256 x 256, TR/TE/TI=7,38/3,06/400 ms e un angolo di ribaltamento di 11 gradi.

Discussione

Fasi critiche del protocollo
Tre passaggi critici richiedono un'attenzione particolare durante l'implementazione di questo protocollo. Innanzitutto, il controllo della qualità e del contrasto delle immagini RM è fondamentale per garantire una segmentazione accurata. Se la qualità dell'immagine è troppo scarsa, o il contrasto è troppo basso o troppo alto, può portare a una delineazione imprecisa del plesso coroideo. Il contrasto dell'immagine può essere regolato visualizzando il valore in scala .......

Materiali

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.