» مقالات انگلیسی » Construction of 4D high-definition cortical surface atlases of infants: Methods and applications

Construction of 4D high-definition cortical surface atlases of infants: Methods and applications



شناسه مقاله
10.1016/j.media.2015.04.005
دریافت مقاله

انگلیسی

Title: Construction of 4D high-definition cortical surface atlases of infants: Methods and applications

Authors: Gang Li and Li Wang and Feng Shi and John H. Gilmore and Weili Lin and Dinggang Shen

Journal: Medical Image Analysis

Year: 2015

Abstract:

Abstract In neuroimaging, cortical surface atlases play a fundamental role for spatial normalization, analysis, visualization, and comparison of results across individuals and different studies. However, existing cortical surface atlases created for adults are not suitable for infant brains during the first two postnatal years, which is the most dynamic period of postnatal structural and functional development of the highly-folded cerebral cortex. Therefore, spatiotemporal cortical surface atlases for infant brains are highly desired yet still lacking for accurate mapping of early dynamic brain development. To bridge this significant gap, leveraging our infant-dedicated computational pipeline for cortical surface-based analysis and the unique longitudinal infant {MRI} dataset acquired in our research center, in this paper, we construct the first spatiotemporal (4D) high-definition cortical surface atlases for the dynamic developing infant cortical structures at seven time points, including 1, 3, 6, 9, 12, 18, and 24 months of age, based on 202 serial {MRI} scans from 35 healthy infants. For this purpose, we develop a novel method to ensure the longitudinal consistency and unbiasedness to any specific subject and age in our 4D infant cortical surface atlases. Specifically, we first compute the within-subject mean cortical folding by unbiased groupwise registration of longitudinal cortical surfaces of each infant. Then we establish longitudinally-consistent and unbiased inter-subject cortical correspondences by groupwise registration of the geometric features of within-subject mean cortical folding across all infants. Our 4D surface atlases capture both longitudinally-consistent dynamic mean shape changes and the individual variability of cortical folding during early brain development. Experimental results on two independent infant {MRI} datasets show that using our 4D infant cortical surface atlases as templates leads to significantly improved accuracy for spatial normalization of cortical surfaces across infant individuals, in comparison to the infant surface atlases constructed without longitudinal consistency and also the FreeSurfer adult surface atlas. Moreover, based on our 4D infant surface atlases, for the first time, we reveal the spatially-detailed, region-specific correlation patterns of the dynamic cortical developmental trajectories between different cortical regions during early brain development.

Keywords: Infant cortical surface, 4D atlas, Cortical folding, Cortical thickness, Developmental trajectory

ترجمه فارسی
این متن به صورت خودکار و توسط موتور مترجم ترجمه شده است. برای سفارش ترجمه دقیق به قسمت 'سفارش ترجمه' مراجعه کنید

عنوان: ساخت و ساز ۴D با کیفیت بالا اطلس سطح قشر مغز نوزادان: روش ها و برنامه های کاربردی

نویسندگان: Gang Li and Li Wang and Feng Shi and John H. Gilmore and Weili Lin and Dinggang Shen

ژورنال: Medical Image Analysis

سال: ۲۰۱۵

چکیده:
چکیده: در تصویربرداری عصبی، اطلس سطح قشر مغز نقش اساسی عادی فضایی، تجزیه و تحلیل، تجسم، و مقایسه نتایج در سطح افراد و مطالعات مختلف با این حال، اطلس سطح قشر مغز موجود ایجاد برای بزرگسالان مناسب برای مغز نوزاد در طول دو سال پس از تولد اولین بازی، که در آن دوره پویا ترین پس از زایمان توسعه ساختاری و عملکردی در قشر مخ بسیار تاشو بنابراین، فضایی و زمانی اطلس سطح قشر مغز برای مغز نوزاد بسیار مطلوب و در عین حال هنوز هم برای نقشه برداری دقیق از توسعه اولیه مغز پویا به این شکاف قابل توجهی، اعمال نفوذ فاقد ما نوزاد اختصاص داده شده خط لوله محاسباتی برای تجزیه و تحلیل مبتنی بر سطح قشری و نوزاد طولی منحصر به فرد {MRI} مجموعه داده به دست آورد در مرکز تحقیقات ما، در این مقاله، ما ساخت اولین مکانی (۴D) با کیفیت بالا اطلس سطح قشر مغز برای توسعه قشر نوزاد پویا ساختارها در هفت نقطه زمان، از جمله ۱، ۳، ۶، ۹، ۱۲، ۱۸، و ۲۴ ماه سن، بر اساس ۲۰۲ سریال {MRI} اسکن از ۳۵ نوزاد سالم برای این منظور، ما به توسعه یک روش جدید برای اطمینان از طولی ثبات و unbiasedness به هر موضوع خاص و سن در ۴D نوزاد اطلس سطح قشر مغز ما به طور خاص، ما برای اولین بار محاسبه در موضوع متوسط ​​تاشو قشر با ثبت نام GROUPWISE بی طرفانه از سطوح قشری طولی هر نوزاد سپس ما طولی-سازگار و غیر مرتبط بین موضوع ایجاد مکاتبات قشر با ثبت نام GROUPWISE از ویژگی های هندسی در موضوع متوسط ​​تاشو قشر در تمام نوزادان اطلس سطح ۴D گرفتن معنی هر دو دینامیک طولی سازگار تغییر شکل و تنوع منحصر به فرد تاشو قشر در طول توسعه اولیه مغزنتایج آزمایش بر روی دو نوزاد مستقل {MRI} مجموعه داده نشان می دهد که با استفاده از ۴D قشر نوزاد اطلس سطح ما را به عنوان قالب منجر به طور قابل توجهی بهبود دقت عادی فضایی سطوح قشری را در سطح افراد نوزاد، در مقایسه با اطلس سطح نوزاد ساخته بدون قوام طولی و همچنین FreeSurfer اطلس سطح بزرگسالان علاوه بر این، بر اساس ۴D نوزاد اطلس سطح ما، برای اولین بار، ما مکانی دقیق، منطقه خاص الگوهای ارتباط از مدار توسعه قشر پویا بین مناطق مختلف قشر مغز در طول توسعه اولیه مغز نشان می دهد
کلمات کلیدی:   سطح نوزادان قشر مغز، اطلس ۴D، تاشو قشر، ضخامت قشر، مسیر رشد

سفارش ترجمه

سفارش ترجمه

توانایی ترجمه

توانایی ترجمه

  • فیلد های زیر را به عنوان نمونه کار ترجمه کنید. دقت کنید که کیفیت ترجمه در انتخاب شما به عنوان مترجم این مقاله موثر است.


دریافت مقاله