Modelado de formas tridimensionales y análisis de estructuras cerebrales

Summary

Introducimos un protocolo semiautomático para el análisis de formas en estructuras cerebrales, incluida la segmentación de imágenes mediante software abierto, y más análisis de formas en grupo mediante un paquete de modelado automatizado. Aquí, demostramos cada paso del protocolo de análisis de forma 3D con segmentación hipocampal a partir de imágenes de RM cerebral.

Abstract

El análisis estadístico de la forma de las estructuras cerebrales se ha utilizado para investigar la asociación entre sus cambios estructurales y procesos patológicos. Hemos desarrollado un paquete de software para el modelado de formas preciso y robusto y el análisis en grupo. Aquí, presentamos una canalización para el análisis de formas, desde el modelado de forma 3D individual hasta el análisis cuantitativo de formas de grupo. También describimos los pasos de preprocesamiento y segmentación mediante paquetes de software abiertos. Esta guía práctica ayudaría a los investigadores a ahorrar tiempo y esfuerzo en el análisis de formas 3D en estructuras cerebrales.

Introduction

El análisis de formas de las estructuras cerebrales ha surgido como la herramienta preferida para investigar sus cambios morfológicos en procesos patológicos, como las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento¹. Se requieren varios métodos computacionales para 1) delinear con precisión los límites de las estructuras objetivo a partir de imágenes médicas, 2) reconstruir la forma objetivo en forma de malla de superficie 3D, 3) construir correspondencia entre sujetos a través de los modelos de forma individuales a través de la parametrización de la forma o el registro de superficie, y 4) evaluar cuantitativamente las diferencias de forma....

Protocol

Las imágenes de Brain MR fueron adquiridas según el protocolo aprobado por la junta de revisión institucional local y el comité de ética.

NOTA: Las herramientas para el modelado y análisis de formas se pueden descargar desde el repositorio NITRC: https://www.nitrc.org/projects/dtmframework/. El software GUI (DTMModeling.exe) se puede ejecutar después de la extracción.

Discussion

En resumen, hemos descrito la canalización de software para el análisis de formas en estructuras cerebrales, incluyendo (1) segmentación de imágenes MR utilizando herramientas abiertas (2) reconstrucción de formas individuales utilizando un modelo de plantilla deformable, y (3) diferencia de forma cuantitativa medición a través de correspondencia de forma transitiva con el modelo de plantilla. El análisis estadístico bajo la corrección de la tasa de detección falsa (FDR) se realiza con la deformidad de la form.......

Materials

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