Difüzyon MRI ve gelişmiş bir histolojik atlas kullanarak talamik çekirdeklerin doğru Bayes segmentasyonu
İnsan talamus, çok sayıda işlevin kontrolü için anahtar olan ve çeşitli nörolojik bozukluklarda yer alan, yüksek oranda bağlantılı bir beyin yapısıdır. Son zamanlarda, nörogörüntüleme çalışmaları, talamusa bir bütün olarak bakmak yerine, bu yapıyı oluşturan spesifik çekirdeklerin hacmine ve bağlanabilirliğine giderek daha fazla odaklandı. Bununla birlikte, standart in vivo yapısal MRG’de sitoarkitektonik olarak tasarlanmış histolojik çekirdeklerin doğru tanımlanması, çekirdekleri birbirinden ve çevreleyen beyaz cevher yollarından ayırt etmek için kullanılabilecek görüntü kontrastının olmaması nedeniyle engellenir. Difüzyon MRG böyle bir kontrast sunabilirken, daha düşük çözünürlüğe sahiptir ve yapısal görüntülemede görünen bazı sınırlardan yoksundur. Bu çalışmada, talamus için bir Bayes segmentasyon algoritması sunuyoruz. Bu algoritma, hem yapısal hem de difüzyon MRI için olasılık modelleriyle bir olasılık atlasından önceki bilgileri birleştirerek, etiket sınırlarının her iki modalite tarafından da bilgilendirilmesine olanak tanır. Histolojiden tanımlanan 26 talamik çekirdeği ve ultra yüksek gradyan gücü difüzyon görüntülemede tanımlanan 45 beyaz cevher yolunu içeren gelişmiş bir olasılık atlası sunuyoruz. Difüzyon MRI verilerini içeren nörogörüntüleme veri kümelerinin büyük çoğunluğu ile uyumluluk sağlayan, difüzyon tensör görüntüleme için bir olasılık modelleri ailesi sunuyoruz. Bu difüzyon olasılık modellerinin kullanımı, yalnızca yapısal MRG’ye dayalı segmentasyona karşı çekirdeklerin tanımlanmasını büyük ölçüde geliştirir. Elle tanımlanabilen 5 çekirdek grubunun temel gerçek segmentasyonlarıyla zar karşılaştırması, yüzde 10’a kadar iyileştirmeler gösterir. Ek olarak, seçtiğimiz model, beş çekirdek grubundan dördü için 0.85’in üzerinde medyan test-tekrar test Dice skorları ile yüksek derecede güvenilirlik gösterirken, Alzheimer hastalığında farklı talamik tutulumun daha iyi saptanmasını sağlar (AUROC %83.36). Olasılıksal atlas ve segmentasyon aracı, FreeSurfer nörogörüntüleme paketinin bir parçası olarak herkese açık hale getirilecek.
