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Modelagem e análise tridimensional da forma de estruturas do cérebro
In This Article
Summary
Introduzimos um protocolo semiautomático para análise de forma em estruturas cerebrais, incluindo segmentação de imagem usando software aberto e uma análise de forma mais em termos de grupo usando um pacote de modelagem automatizado. Aqui, demonstramos cada etapa do protocolo de análise de forma 3D com segmentação hipocampal a partir de imagens de MR cerebrais.
Abstract
A análise estatística da forma de estruturas do cérebro foi usada para investigar a associação entre suas mudanças estruturais e processos patológicos. Desenvolvemos um pacote de software para modelagem de forma precisa e robusta e análise em termos de grupo. Aqui, introduzimos um pipeline para a análise de forma, desde modelagem de forma 3D individual até análise quantitativa de forma de grupo. Também descrevemos as etapas de pré-processamento e segmentação usando pacotes de software aberto. Este guia prático ajudaria os pesquisadores a economizar tempo e esforço na análise de forma 3D em estruturas cerebrais.
Introduction
A análise da forma de estruturas cerebrais emergiu como a ferramenta preferida para investigar suas mudanças morfológicas em processos patológicos, como doenças neurodegenerativas e envelhecimento1. Vários métodos computacionais são necessários para 1) delineam com precisão os limites das estruturas alvo de imagens médicas, 2) reconstruir a forma de alvo na forma de malha de superfície 3D, 3) construir correspondência inter-sujeitos em todos os modelos de forma individual através de parametrização de forma ou registro de superfície, e 4) avaliar quantitativamente as diferenças de forma regional entre indivíduos ou grupos. Ao longo dos últimos a....
Protocol
As imagens de MR do cérebro foram adquiridas de acordo com o protocolo aprovado pelo conselho de revisão institucional local e pelo comitê de ética.
Nota: As ferramentas para modelagem e análise de forma podem ser baixadas do repositório nitrc: https://www.nitrc.org/projects/dtmframework/. O software GUI (DTMModeling.exe) pode ser executado após a extração.
Representative Results
O processo de modelagem de forma descrito aqui tem sido empregado para vários estudos de neuroimagem sobre o envelhecimento6,8,10 e a doença de Alzheimer5,9. Especialmente, este método de modelagem de forma mostrou sua precisão e sensibilidade na análise de forma no hipocampo para uma população envelhecida de 654 indivíduos
Discussion
Em resumo, descrevimos o pipeline de software para a análise de forma em estruturas cerebrais, incluindo (1) segmentação de imagem de RM usando ferramentas abertas (2) reconstrução de forma individual usando um modelo de modelo deformado e (3) diferença de forma quantitativa medição via correspondência de forma transitiva com o modelo modelo. A análise estatística a correção da falsa taxa de descoberta (FDR) é realizada com a deformidade da forma para investigar o significado das alterações morfológicas .......
Acknowledgements
O trabalho foi financiado pela National Research Foundation of Korea (JP as the PI). JK é financiado pelo Kyungpook National University Research Fund; e o MCVH é financiado pelo Row Fogo Charitable Trust e pela Royal Society of Edinburgh. A segmentação hipocampal foi adaptada das diretrizes in-house escritas pela Dra.
....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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