Voksel tabanlı morfometri - Voxel-based morphometry

Küme baş ağrıları yaşayan hastalarda bir VBM analizi örneği .

Voksel tabanlı morfometri , birden fazla beyin görüntüsünün voksel olarak karşılaştırılması yoluyla, beyin dokusunun yerel konsantrasyonlarındaki farklılıkları ölçen , nöroanatomiye yönelik hesaplamalı bir yaklaşımdır .

Geleneksel morfometride , tüm beynin veya alt bölümlerinin hacmi , beyin taramasından alınan görüntüler üzerinde ilgi bölgeleri (ROI'ler) çizilerek ve ekli hacim hesaplanarak ölçülür . Ancak bu zaman alıcıdır ve yalnızca oldukça geniş alanların ölçümlerini sağlayabilir. Hacimdeki daha küçük farklılıklar gözden kaçabilir. VBM'nin değeri, yalnızca belirli yapılarda değil, tüm beyinde farklılıkların kapsamlı bir şekilde ölçülmesine izin vermesidir. VBM, her beyni, insanlar arasındaki beyin anatomisindeki büyük farklılıkların çoğundan kurtulan bir şablona kaydeder . Daha sonra beyin görüntüleri, her bir voksel kendisinin ve komşularının ortalamasını temsil edecek şekilde yumuşatılır . Son olarak, görüntü hacmi her vokselde beyinler arasında karşılaştırılır.

Bununla birlikte VBM, beyin yapılarının yanlış hizalanması, doku tiplerinin yanlış sınıflandırılması, katlanma paternlerindeki ve kortikal kalınlıktaki farklılıklar gibi çeşitli artefaktlara duyarlı olabilir. Bütün bunlar istatistiksel analizi karıştırabilir ve gerçek hacimsel etkilere duyarlılığı azaltabilir veya yanlış pozitif olasılığını artırabilir. Serebral korteks için, VBM ile tanımlanan hacim farklılıklarının, kortikal kalınlıktan çok korteksin yüzey alanındaki farklılıkları yansıtabileceği gösterilmiştir.

Tarih

Son yirmi yılda, yüzlerce çalışma nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların nöroanatomik yapısal bağıntılarına ışık tuttu. Bu çalışmaların çoğu, grupların bölgesel hacim ve yapısal manyetik rezonans görüntüleme (MRI) taramalarından doku konsantrasyonu farklılıklarını karakterize etmek için bir tam beyin tekniği olan voksel bazlı morfometri (VBM) kullanılarak yapıldı.

İlk VBM çalışmalarından biri ve ana akım medyada dikkat çeken , Londra taksi şoförlerinin hipokampus beyin yapısı üzerine yapılan bir araştırmaydı . VBM analizi, taksi şoförlerinde arka hipokampusun arka kısmının kontrol deneklerine kıyasla ortalama olarak daha büyük olduğunu ve ön hipokampusun daha küçük olduğunu gösterdi. Londra taksi şoförlerinin iyi uzaysal navigasyon becerilerine ihtiyacı var ve bilim adamları genellikle hipokampusu bu özel beceriyle ilişkilendirdiler.

Bir başka ünlü VBM makalesi, 465 normal yetişkinin gri ve beyaz madde ve BOS üzerindeki etkisi üzerine bir çalışmaydı. VBM analizi, küresel gri maddenin özellikle erkekler için yaşla doğrusal olarak azaldığını, oysa küresel beyaz maddenin yaşla birlikte azalmadığını gösterdi.

Voksel tabanlı morfometri metodolojisinin temel bir açıklaması, NeuroImage dergisinde en çok alıntı yapılan makalelerden biri olan Voksel Tabanlı Morfometri—Yöntemlerdir . İstatistiksel analiz için genel yaklaşım, kütle tek değişkenlidir (her vokselin ayrı ayrı analizi), ancak örneğin hastaları sağlıklılardan sınıflandırmak için örüntü tanıma da kullanılabilir.

Beyin asimetrisi için

Genellikle VBM, denekler arasındaki farklılıkları incelemek için yapılır, ancak beyin asimetrisini tespit eden hemisferler arasındaki nöroanatomik farklılıkları incelemek için de kullanılabilir . Böyle bir araştırma için teknik bir prosedür aşağıdaki adımları kullanabilir:

  1. Dengeli bir sol ve sağ el ve erkek ve kadın seti ile çalışmaya özel bir beyin görüntü şablonunun oluşturulması.
  2. İnşaatı beyaz ve gri madde şablonlarını segmentasyon .
  3. Sağ ve sol serebral hemisferlerin ortalaması alınarak simetrik gri ve beyaz cevher şablonlarının oluşturulması .
  4. Beyin görüntüsünün segmentasyonu ve çıkarılması, örneğin görüntüdeki kafa derisi dokusunun çıkarılması.
  5. Simetrik şablonlara uzamsal normalleştirme
  6. Hacim değişikliği düzeltmesi ( Jacobian determinant uygulanması )
  7. Uzamsal yumuşatma (her vokseldeki yoğunluk, genellikle GM, WM, CSF konsantrasyonu olarak ifade edilen yerel ağırlıklı bir ortalamadır).
  8. Genel doğrusal model ile gerçek istatistiksel analiz , yani istatistiksel parametrik haritalama .

Bu adımların sonucu, bir grup görüntülerinde yoğunlukların (modülasyon adımının uygulanıp uygulanmadığına bağlı olarak hacim veya GM konsantrasyonu) beynin tüm voksellerini vurgulayan istatistiksel bir parametrik haritadır. grup soruşturma altında

İlgi alanı yaklaşımı ile karşılaştırıldığında

VBM'nin ortaya çıkmasından önce, ilgilenilen bölgenin manuel olarak tanımlanması, beyin yapılarının hacmini ölçmek için altın standarttı. Bununla birlikte, ilgi bölgesi yaklaşımıyla karşılaştırıldığında, VBM, nörogörüntüleme topluluğu içindeki geniş popülaritesini açıklayan çok sayıda avantaj sunar. Gerçekten de, hangi yapının değerlendirileceğine dair herhangi bir ön karar gerektirmeden birey grupları arasında in vivo beyin anatomisindeki fokal mikroyapısal farklılıkları tespit edebilen, otomatikleştirilmiş ve nispeten kullanımı kolay, zaman açısından verimli, tüm beyin aracıdır. Ayrıca, VBM, manuel hacim ölçümüyle karşılaştırılabilir doğruluk sergiler. Gerçekten de, birkaç çalışma, iki teknik arasında VBM yaklaşımının biyolojik geçerliliğine güven sağlayan iyi bir yazışma olduğunu göstermiştir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma