뇌 MRI를 사용한 인간 맥락총의 수동 분할

요약

뇌에서 맥락총의 중요한 역할에도 불구하고 이 구조에 대한 신경 영상 연구는 신뢰할 수 있는 자동 분할 도구가 없기 때문에 부족합니다. 현재 프로토콜은 미래의 신경 영상 연구에 정보를 제공할 수 있는 맥락총의 황금 표준 수동 분할을 보장하는 것을 목표로 합니다.

초록

맥락총은 신경 발달 및 다양한 뇌 장애와 관련이 있습니다. 맥락총이 뇌 성숙, 면역/염증 조절, 행동/인지 기능에 중요하다는 증거가 있습니다. 그러나 현재의 자동 신경영상 분할 도구는 외측 심실 맥락총(lateral ventricle choroid plexus)을 정확하고 안정적으로 분할하는 데 부족합니다. 또한 뇌의 제3뇌실과 제4뇌실에 위치한 맥락총(choroid plexus)을 분할하는 기존 도구는 없습니다. 따라서 신경 발달 및 뇌 장애에서 맥락막 신경총을 조사하는 연구의 신뢰성과 재현성을 높이기 위해 측면, 제3 및 제4 뇌실에서 맥락총을 분할하는 방법을 설명하는 프로토콜이 필요합니다. 이 프로토콜은 DICOM 또는 NIFTI 이미지를 기반으로 맥락총에 대해 3D 슬라이서에서 별도로 레이블이 지정된 파일을 만드는 자세한 단계를 제공합니다. 맥락총은 T1w 이미지의 축, 시상 및 관상면을 사용하여 수동으로 분할되어 심실과 접한 회백질 구조에서 복셀을 제외합니다. 윈도잉은 맥락총과 해부학적 경계의 국소화를 돕기 위해 조정됩니다. 정확성과 신뢰성을 평가하는 방법은 이 프로토콜의 일부로 시연됩니다. 수동 묘사를 사용한 맥락총의 골드 스탠다드 분할은 전 생애 및 다양한 뇌 질환 내에서 맥락총의 변화를 설명하기 위해 공개적으로 공유할 수 있는 더 우수하고 신뢰할 수 있는 자동 분할 도구를 개발하는 데 사용할 수 있습니다.

서문

맥락총(Choroid plexus) 기능
맥락총(choroid plexus)은 창공된 모세혈관과 맥락막 신경총 상피세포의 단층으로 구성된 뇌의 고도로 혈관화된 구조이다¹. 맥락총은 외측, 제3, 제4 뇌실로 돌출되어 뇌척수액(CSF)을 생성하는데, 이는 신경 패턴화(neural patterning)² 및 뇌 생리학^(brain physiology)^3,4에 중요한 역할을 한다. 맥락총은 신경혈관 물질을 분비하고, 줄기세포와 같은 저장소를 둘러싸고 있으며, 독성 대사 산물의 침입을 방해하는 물리적 장벽, 물리적 장벽을 우회하는 부분을 제거하는 효소 장벽, 외부 침입자로부터 보호하는 면역학적 장벽 역할을 한다⁵. 맥락총은 신경 발생⁶, 시냅스 가소성⁷, 염증⁸, 일주기 리듬 ^9,10, 장 뇌 축¹¹ 및 ....

프로토콜

본 프로토콜은 Beth Israel Deaconess Medical Center의 Institutional Review Board에서 승인되었습니다. 인공물이나 움직임이 없는 뇌 MRI 스캔을 받은 건강한 피험자가 이 프로토콜 시연에 사용되었으며 서면 동의서를 받았습니다. 32채널 헤드 코일이 있는 3.0T MRI 스캐너( 재료 표 참조)를 사용하여 1mm x 1mm x 1.2mm 해상도의 3D-T1 이미지를 획득했습니다. 256 x 256 시야각, TR/TE/TI=7.38/3.06/400ms, 11도 플립 각도의 MP-RAGE ASSET 시퀀스가 사용되었습니다.

1. 뇌 MRI를 3D 슬라이서로 가져오기

참고: 3D 슬라이서는 사용자 인터페이스와 관련된 문서를 제공합니다.

1. 3D 슬라이서로 가져올 뇌 MRI DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 또는 NIFTI(Neuroimaging Informatics Technology Initiative) 파일을 준비합니다.
2. 도구 모음의 왼쪽 상단 모서리에 있는 DCM 버....

토론

프로토콜의 중요한 단계
이 프로토콜을 구현할 때 세 가지 중요한 단계에 특별한 주의가 필요합니다. 첫째, MR 이미지의 품질과 대비를 확인하는 것이 정확한 분할을 보장하는 데 중요합니다. 이미지의 품질이 너무 나쁘거나 대비가 너무 낮거나 너무 높으면 맥락총의 묘사가 부정확할 수 있습니다. 이미지의 대비는 이미지의 회색조 값을 보거나 값을 보정하여 회백질 핵과 회백질 ?.......

자료

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.