Name: how to measure cortical folding from mr images: a step-by-step tutorial to compute local gyrification index
Uploaded: 2012-01-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about How to Measure Cortical Folding from MR Images: a Step-by-Step Tutorial to Compute Local Gyrification Index at JoVE.com

מחקר זה מומן על ידי המרכז הלאומי של יכולת מחקר (NCCR) &quot;SYNAPSY - בסיסים Synaptic של מחלות הנפש&quot; ממומן על ידי השוויצרי הקרן הלאומית למדע (n ° 51AU40_125759). פיתוח מדד Gyrification המקומי נתמך על ידי מענקים מקרן המחקר השוויצרי הלאומי ד&quot;ר מארי Schaer (323500-111165) וכן ד&quot;ר סטפן Eliez (3,200-063,135.00 / 1, 3,232-063,134.00 / 1, 102,864 ו PP0033-32473B -121996) ועל ידי המרכז ביו דימות (CIBM) ​​של האוניברסיטאות ז&#39;נבה, לוזאן ואת EPFL, כמו גם את היסודות Leenaards ולואי-ז&#39;נטה. תמיכה בפיתוח תוכנה FreeSurfer נקבע בחלקו על ידי המרכז הלאומי למשאבי מחקר (P41-RR14075, ואת BIRN NCRR Morphometric פרויקט BIRN002, U24 RR021382), המכון הלאומי לחקר ביו הדמיה Bioengineering (R01 EB001550, R01EB006758), המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ (R01 NS052585-01), כמו גם מחלת נפש Neuroscience דיסקברי (MIND) המכון, והוא חלק של הברית הלאומית המיחשוב תמונה רפואי (NAMIC), שמומן על ידי המכונים הלאומיים לבריאות באמצעות מפת הדרכים NIH למחקר רפואי, גרנט U54 EB005149. תמיכה נוספת סופק על ידי פרויקט אוטיזם &amp; דיסלקציה ממומן על ידי קרן אליסון לרפואה.

1. לשחזר את קליפת המוח משטחים 3D זה החלק הראשון של הפרוטוקול עושה שימוש בצנרת FreeSurfer סטנדרטי כמתואר Wiki ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> ). שים לב פקודות מפורטות כאן לתאר דרך אחת להשיג את שחזורים משטח קליפת המו...

<ol>
	<li>Schaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+surface-based+approach+to+quantify+local+cortical+gyrification.">A surface-based approach to quantify local cortical gyrification.</a> IEEE. Trans. Med. Imaging. 27, 161-170 (2008).</li><li>Mangin, J. F., Jouvent, E., Cachia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vivo+measurement+of+cortical+morphology:+means+and+meanings.">In-vivo measurement of cortical morphology: means and meanings.</a> Curr. Opin. Neurol. 23, 359-367 (2010).</li><li>Mangin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+to+study+the+cortical+folding+patterns.">A framework to study the cortical folding patterns.</a> Neuroimage. 23, S129-S138 (2004).</li><li>Luders, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+curvature-based+approach+to+estimate+local+gyrification+on+the+cortical+surface.">A curvature-based approach to estimate local gyrification on the cortical surface.</a> Neuroimage. 29, 1224-1230 (2006).</li><li>Zilles, K., Armstrong, E., Schleicher, A., Kretschmann, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+pattern+of+gyrification+in+the+cerebral+cortex.">The human pattern of gyrification in the cerebral cortex.</a> Anat. Embryol. (Berl). 179, 173-179 (1988).</li><li>Rakic, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specification+of+cerebral+cortical+areas.">Specification of cerebral cortical areas.</a> Science. 241, 170-176 (1988).</li><li>Toro, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+size+and+folding+of+the+human+cerebral+cortex.">Brain size and folding of the human cerebral cortex.</a> Cereb. Cortex. 18, 2352-2357 (2008).</li><li>Fischl, B., Sereno, M. I., Dale, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+surface-based+analysis.+II:+Inflation,+flattening,+and+a+surface-based+coordinate+system.">Cortical surface-based analysis. II: Inflation, flattening, and a surface-based coordinate system.</a> Neuroimage. 9, 195-207 (1999).</li><li>Dale, A. M., Fischl, B., Sereno, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+surface-based+analysis.+I.+Segmentation+and+surface+reconstruction.">Cortical surface-based analysis. I. Segmentation and surface reconstruction.</a> Neuroimage. 9, 179-194 (1999).</li><li>Genovese, C. R., Lazar, N. A., Nichols, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thresholding+of+statistical+maps+in+functional+neuroimaging+using+the+false+discovery+rate.">Thresholding of statistical maps in functional neuroimaging using the false discovery rate.</a> Neuroimage. 15, 870-878 (2002).</li><li>Desikan, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+labeling+system+for+subdividing+the+human+cerebral+cortex+on+MRI+scans+into+gyral+based+regions+of+interest.">An automated labeling system for subdividing the human cerebral cortex on MRI scans into gyral based regions of interest.</a> Neuroimage. 31, 968-980 (2006).</li><li>Schaer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Congenital+heart+disease+affects+local+gyrification+in+22q11.2+deletion+syndrome.">Congenital heart disease affects local gyrification in 22q11.2 deletion syndrome.</a> Dev. Med. Child. Neurol. 51, 746-753 (2009).</li><li>Palaniyappan, L., Mallikarjun, P., Joseph, V., White, T. P., Liddle, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+of+the+Prefrontal+Cortex+in+Schizophrenia:+Regional+Differences+in+Gyrification.">Folding of the Prefrontal Cortex in Schizophrenia: Regional Differences in Gyrification.</a> Biol. Psychiatry. , (2011).</li><li>Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+gyrification+in+major+depressive+disorder.">Decreased gyrification in major depressive disorder.</a> Neuroreport. 20, 378-380 (2009).</li><li>Juranek, J., Salman, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anomalous+development+of+brain+structure+and+function+in+spina+bifida+myelomeningocele.">Anomalous development of brain structure and function in spina bifida myelomeningocele.</a> Dev. Disabil. Res. Rev. 16, 23-30 (2010).</li><li>Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+cortical+folding+in+mental+retardation.">Reduced cortical folding in mental retardation.</a> AJNR. Am. J. Neuroradiol. 31, 1063-1067 (2010).</li><li>Kuperberg, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regionally+localized+thinning+of+the+cerebral+cortex+in+schizophrenia.">Regionally localized thinning of the cerebral cortex in schizophrenia.</a> Archives of general psychiatry. 60, 878-888 (2003).</li><li>Milad, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thickness+of+ventromedial+prefrontal+cortex+in+humans+is+correlated+with+extinction+memory.">Thickness of ventromedial prefrontal cortex in humans is correlated with extinction memory.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 10706-10711 (2005).</li><li>Rauch, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+magnetic+resonance+imaging+study+of+cortical+thickness+in+animal+phobia.">A magnetic resonance imaging study of cortical thickness in animal phobia.</a> Biol. Psychiatry. 55, 946-952 (2004).</li><li>Fjell, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+increase+of+cortical+thickness+in+high-performing+elderly--structural+indices+of+optimal+cognitive+aging.">Selective increase of cortical thickness in high-performing elderly--structural indices of optimal cognitive aging.</a> Neuroimage. 29, 984-994 (2006).</li><li>Walhovd, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+cortical+thickness+matters+in+recall+after+months+more+than+minutes.">Regional cortical thickness matters in recall after months more than minutes.</a> Neuroimage. 31, 1343-1351 (2006).</li><li>Gold, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differing+neuropsychological+and+neuroanatomical+correlates+of+abnormal+reading+in+early-stage+semantic+dementia+and+dementia+of+the+Alzheimer+type.">Differing neuropsychological and neuroanatomical correlates of abnormal reading in early-stage semantic dementia and dementia of the Alzheimer type.</a> Neuropsychologia. 43, 833-846 (2005).</li><li>Salat, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinning+of+the+cerebral+cortex+in+aging.">Thinning of the cerebral cortex in aging.</a> Cereb. Cortex. 14, 721-730 (2004).</li><li>Schaer, M., Eliez, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+structural+brain+imaging+to+our+understanding+of+cortical+development+process.">Contribution of structural brain imaging to our understanding of cortical development process.</a> European Psychiatry Reviews. 2, 13-16 (2009).</li><li>Shaw, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurodevelopmental+trajectories+of+the+human+cerebral+cortex.">Neurodevelopmental trajectories of the human cerebral cortex.</a> J. Neurosci. 28, 3586-3594 (2008).</li></ol>

הפרוטוקול הנ&quot;ל מתאר כיצד למדוד אינדקס Gyrification מקומיות המבוססות על מוחין T1-משוקלל MRI והתנהגות השוואות קבוצה סטטיסטית. השיטה שלנו תוכנן במיוחד כדי למקם הפרעה בשלב מוקדם של תהליך התרחבות קליפת המוח ובתור שכזה הוא עניין מיוחד בתנאי התפתחותיות או פסיכיאטריות רבות. דוגמ...

חומר: תחנת עבודה יוניקס או מק עם מעבד של 2GHz או מהר מינימום של 4GB של זיכרון RAM, עם FreeSurfer מותקן ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> , רצוי את הגירסה האחרונה, אבל לא יותר יותר מאשר גרסה 4.0.3). על מנת לחשב את מדד Gyrification המקומי, MATLAB נדרש גם ( <a href="http://www.mathworks.ch/">http://www.mathworks.com/</a> ) יחד עם ארגז הכלים עיבוד תמונה. נתונים: מדגם באיכות טובה (ברזולוציה גבוהה, ניגודיות גבוהה) מוחין במערך MRI T1-משוקלל. הקבוצה שלך בנושאים חייב להיות מתאימים רצוי עבור גיל ומין. לאור השתנות נורמלי בין הפרט במורפולוגיה מוחין, מספר הנבדקים בכל קבוצה צריך להיות מספיק כדי לזהות את ההבדל בקבוצה קיימת (יותר - יותר טוב). גודל מדגם מינימלי סביר יהיה סביב 20 נושאיםלכל קבוצה (למרות שאתה יכול כנראה ללכת על פחות אם את עוצמת השינויים הוא גדול אם הקבוצות שלך מתאימים היטב עבור מין וגיל). <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם הציוד </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> FreeSurfer </td><td> Martinos מרכז ביו הדמיה, MGH </td><td></td><td> גרסה חדשה יותר 4.0.3 </td></tr><tr><td> Matlab </td><td> Mathworks </td><td></td><td> עיבוד תמונה ארגז כלים </td></tr></tbody></table>

how to measure cortical folding from mr images: a step-by-step tutorial to compute local gyrification index

קיפול קליפתיים (gyrification) נקבע בחודשים הראשונים של החיים, כך תופעות לוואי שאירעו בתקופה זו להשאיר עקבות, כי יהיה ניתן לזיהוי בכל גיל. הנסקרת כפי לאחרונה על ידי מנז&#39;ין ועמיתיו 2, קיימות מספר שיטות לכמת מאפיינים שונים של gyrification. למשל, morphometry sulcal ניתן להשתמש כדי למדוד מתארי צורה כגון אורך עומק, או מדדי בין חצאי המוח אסימטריה 3. אלו תכונות גיאומטריות יש את היתרון של להיות קל לפרש. עם זאת, morphometry sulcal בחוזקה מסתמך על זיהוי מדויק של מערכת נתונה של sulci ולכן מספק תיאור מקוטע של gyrification. כימות יותר פרטניות של gyrification יכולה להיות מושגת באמצעות מדידות עקמומיות מבוססות, שם מוחלק עקמומיות אומר המוחלט מחושב בדרך כלל אלפי נקודות על פני קליפת המוח 4. עקמומיות היא אך לא straightforwarד להבין, כפי שהיא עדיין לא ברור אם יש קשר ישיר בין curvedness לבין בעל משמעות ביולוגית לתאם כגון נפח משטח קליפת המוח או. כדי לטפל בבעיות שונות שהועלו על ידי מדידה של קיפול קליפת המוח, אנחנו קודם פיתחו אלגוריתם לכמת gyrification המקומי עם רזולוציה מרחבית מעולה של פרשנות פשוטה. השיטה שלנו היא בהשראת מדד Gyrification 5, שיטה המשמשת במקור neuroanatomy השוואתיים כדי להעריך את ההבדלים מתקפלים קליפת המוח על פני מינים. ביישום שלנו, שבו אנחנו l שם אינדקס ocal Gyrification (l GI 1), אנחנו מודדים את כמות קליפת קבור בתוך קפלי sulcal לעומת סכום של הקורטקס גלוי באזורים מעגלית של עניין. בהתחשב בכך בקליפת המוח גדל בעיקר באמצעות הרחבת רדיאלי 6, השיטה שלנו תוכננה במיוחד כדי לזהות מומים מוקדם של התפתחות קליפת המוח. במאות המאמר זה, אנו בפירוט את חישוב מדד Gyrification המקומי, הנמצא כעת מופץ בחופשיות כחלק התוכנה FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a> , Martinos מרכז ביו הדמיה, בית החולים הכללי של מסצ&#39;וסטס) . FreeSurfer מספק ערכה של כלי שחזור אוטומטי של פני השטח של קליפת המוח מנתונים MRI מבניים. משטח קליפת המוח חילוץ בחלל יליד תמונות עם דיוק תת מילימטר לאחר מכן נעשה שימוש נוסף ליצירת משטח חיצוני, אשר ישמש בסיס לחישוב l העיכול. האזור מעגלי עניין מותווה אז על פני השטח החיצוני, ואת האזור המתאים עניין על פני קליפת המוח מזוהה באמצעות אלגוריתם ההתאמה כמתואר במחקר אימות שלנו 1. תהליך זה החוזר שוב ושוב עם אזורים חופפים במידה רבה של עניין, וכתוצאה מכך מפות של קליפת המוח gyrification עבורr השוואות סטטיסטיות הבאים (איור 1). ראוי לציין, מדידה נוספת של gyrification המקומי עם השראה דומה הוצע על ידי טורו ועמיתיו 7, שם המדד מתקפלים בכל נקודה מחושב כיחס בין אזור קליפת המוח הכלול כדור מחולק לאזור של דיסק עם אותו רדיוס. שני מימושים שונים אחד על ידי טורו et al. מבוסס על מרחקים האיאוקלידי ובכך רואה כתמים רציפה של אזור קליפת המוח, בעוד שלנו משתמשת באלגוריתם הגיאודזית קפדנית כוללים רק את תיקון מתמשך של פתיחה באזור קליפת המוח על פני המוח באזור מעגלית של עניין.

Watch this Scientific Journal Video about How to Measure Cortical Folding from MR Images: a Step-by-Step Tutorial to Compute Local Gyrification Index at JoVE.com

How to Measure Cortical Folding from MR Images: a Step-by-Step Tutorial to Compute Local Gyrification Index

Gyrification מדידה (קיפול קליפת המוח) בכל גיל מהווה חלון אל התפתחות המוח מוקדם. לפיכך, אנו קודם לכן פיתחו אלגוריתם למדוד gyrification המקומית אלפי נקודות מעל חצי הכדור<sup&gt; 1</sup&gt;. במאמר זה, אנו פירוט החישוב של מדד זה gyrification המקומית.

כיצד למדוד מתקפל קליפתיים מתמונות MR: מדריך שלב אחר שלב כדי לחשב מדד Gyrification מקומי

Cortical folding (gyrification) is determined during the first months of life, so that adverse events occurring during this period leave traces that will ...

Research

JoVE Journal

Medicine

The Measurement and Treatment of Suppression in Amblyopia

המדידה והטיפול בדיכוי בעין עצלה

Amblyopia, a developmental disorder of the visual cortex, is one of the leading causes of visual dysfunction in the working age population. Current ...

Step By Step: Microsurgical training method combining two nonliving animal models

צעד אחר צעד: שיטת אימון Microsurgical שילוב של שני מודלים של בעלי חיים דוממים

The learning of microsurgical techniques and the maintenance of microsurgical skills have been traditionally based on the use of living animals, mainly ...

Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

הערכת Microinfarcts מוחין בקליפת המוח בתמונות ברזולוציה גבוהה MR

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes ...

Heterotopic Renal Autotransplantation in a Porcine Model: A Step-by-Step Protocol

Heterotopic כליה Autotransplantation במודל חזירי: פרוטוקול צעד-אחר-צעד

Kidney transplantation is the treatment of choice for patients suffering from end-stage renal disease. It offers better life expectancy and higher quality ...

A Step by Step Protocol for Subretinal Surgery in Rabbits

צעד אחר פרוטוקול שלב לכירורגיה subretinal בארנבונים

Age related macular degeneration (AMD), retinitis pigmentosa, and other RPE related diseases are the most common causes for irreversible loss of vision in ...

A Clinical Trial Assessing the Safety, Efficacy, and Delivery of Olive-Oil-Based Three-Chamber Bags for Parenteral Nutrition

ניסוי קליני מעריך את הבטיחות, היעילות והאספקה של תיקים בעלי שמן זית בעלי שלושה חדרי מזון עבור הזנה פריבאל

Limited evidence exists to precisely estimate efficacy and safety differences between parenteral nutrition (PN) prepared using olive-oil-based ...

Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length

קבלת איכות מורחב שדה הראייה תמונות אולטרסאונד של שריר השלד כדי למדוד את אורך שריר פשיסטי

Muscle fascicle length, which is commonly measured in vivo using traditional ultrasound, is an important parameter defining a muscle&#8217;s force ...

Step-by-Step Stapedotomy through Transcanal Exclusive Endoscopic Approach

סטפדוטומיה צעד אחר צעד באמצעות גישה אנדוסקופית בלעדית טרנס-קאנאלית

In recent years there has been an increasing trend in the use of the endoscope to treat a variety of middle ear pathologies, including otosclerosis. ...

Improved Renal Denervation Mitigated Hypertension Induced by Angiotensin II Infusion

ניתוק עצבים כלייתי משופר יתר לחץ דם מופחת המושרה על ידי עירוי אנגיוטנסין II

The benefits of renal sympathetic denervation (RDN) on blood pressure have been proved in a large number of clinical trials in recent years. However, the ...

Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma

Network Pharmacology Prediction and Experimental Validation of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii Action Mechanism Against Lung Adenocarcinoma

חיזוי פרמקולוגיה ברשת ותיקוף ניסיוני של מנגנון הפעולה Trichosanthes-Fritillaria thunbergii נגד אדנוקרצינומה של הריאות

We aimed to study the mechanism of Trichosanthes-Fritillaria thunbergii in treating lung adenocarcinoma (LUAD) based on network pharmacology and ...