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Neuroscience

Modelagem e análise tridimensional da forma de estruturas do cérebro

Published: November 14th, 2019

DOI:

10.3791/59172

1School of Computer Science and Engineering, Kyungpook National University, 2Centre for Clinical Brain Sciences, University of Edinburgh, 3School of Computing and KI for Health Science and Technology (KIHST), Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

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.

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.

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....

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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.

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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

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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 .......

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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.

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NameCompanyCatalog NumberComments

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