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Modellazione tridimensionale delle forme e analisi delle strutture cerebrali
In This Article
Summary
Introduciamo un protocollo semi-automatico per l'analisi delle forme sulle strutture cerebrali, inclusa la segmentazione delle immagini utilizzando software aperto, e un'ulteriore analisi della forma per senso di gruppo utilizzando un pacchetto di modellazione automatizzata. Qui, dimostriamo ogni fase del protocollo di analisi della forma 3D con la segmentazione ippocampale dalle immagini MR del cervello.
Abstract
L'analisi statistica delle forme delle strutture cerebrali è stata utilizzata per studiare l'associazione tra i loro cambiamenti strutturali e i processi patologici. Abbiamo sviluppato un pacchetto software per una modellazione accurata e robusta delle forme e l'analisi group-wise. Qui viene introdotta una pipeline per l'analisi della forma, dalla modellazione delle forme 3D all'analisi quantitativa delle forme di gruppo. Descriviamo anche le fasi di pre-elaborazione e segmentazione utilizzando pacchetti software aperti. Questa guida pratica aiuterebbe i ricercatori a risparmiare tempo e fatica nell'analisi della forma 3D sulle strutture cerebrali.
Introduction
L'analisi della forma delle strutture cerebrali è emersa come lo strumento preferito per studiare i loro cambiamenti morfologici sotto processi patologici, come le malattie neurodegenerative e l'invecchiamento1. Sono necessari vari metodi computazionali per 1) delineare con precisione i confini delle strutture bersaglio da immagini mediche, 2) ricostruire la forma di destinazione sotto forma di mesh di superficie 3D, 3) costruire corrispondenza inter-soggetti attraverso i singoli modelli di forma tramite la parametrizzazione della forma o la registrazione della superficie, e 4) valutare quantitativamente le differenze di forma regionali tra ind....
Protocol
Le immagini Brain MR sono state acquisite in base al protocollo approvato dal comitato di revisione istituzionale locale e dal comitato etico.
NOT: Gli strumenti per la modellazione e l'analisi delle forme possono essere scaricati dal repository NITRC: https://www.nitrc.org/projects/dtmframework/. Il software GUI (DTMModeling.exe) può essere eseguito dopo l'estrazione.
Representative Results
Il processo di modellazione della forma descritto qui è stato impiegato per vari studi di neuroimaging sull'invecchiamento6,8,10 e morbo di Alzheimer5,9. In particolare, questo metodo di modellazione della forma ha mostrato la sua precisione e sensibilità nell'analisi della forma sull'ippocampo per una popolazione di invecchiamento di 6.......
Discussion
In sintesi, abbiamo descritto la pipeline software per l'analisi delle forme sulle strutture cerebrali, tra cui (1) la segmentazione dell'immagine MR utilizzando strumenti aperti (2) la ricostruzione di forme individuali utilizzando un modello deformabile e (3) la differenza di forma quantitativa misurazione tramite corrispondenza di forma transitiva con il modello modello. L'analisi statistica sotto il falso tasso di scoperta (FDR) viene eseguita con la deformità della forma per studiare il significato dei cambiamenti .......
Acknowledgements
Il lavoro è stato finanziato dalla National Research Foundation of Korea (JP as the PI). JK è finanziato dal Kyungpook National University Research Fund; e MCVH è finanziato dal Row Fogo Charitable Trust e dalla Royal Society di Edimburgo. La segmentazione dell'ippocampo è stata adattata dalle linee guida interne scritte dalla dott.ssa Karen Ferguson, presso il Centre for Clinical Brain Sciences, Edimburgo, Regno Unito.
....Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
References
- Costafreda, S. G., et al. Automated hippocampal shape analysis predicts the onset of dementia in mild cognitive impairment. NeuroImage. 56 (1), 212-219 (2011).
- Platero, C., Lin, L., Tobar, M. C.
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