Deformation-based morfometrie

Z Zobrazování morfologie mozku v psychiatrii

Přejít na: navigace, hledání
Výsledky DBM u schizofrenie - zvětšení CSF prostorů; Kašpárek et al.
Výsledky DBM u schizofrenie - postižení šedé i bílé hmoty i likvorových prostorů; Kašpárek et al.

Deformation-based morfometrie (DBM) hodnotí regionální změny objemu CNS. Je to technika založená na analýze deformačního pole, získaného v průběhu registrace obrazů mozku. Toto pole kóduje jak moc a v jakém směru se musely různé části mozku posunout, aby se vyrovnaly rozdíly mezi mozkem konkrétního subjektu a vzorovým obrazem.

Využívá se několik způsobů analýzy pole – jednak se pomocí vícerozměrné statistiky hodnotí vektory posunu ve směru x, y a z, tj. hodnotí se, ve kterých místech došlo k významnému posunu v jakémkoliv směru. Druhý způsob je jednorozměrné hodnocení posunu, tj. ze 3 vektorů se vypočítá jeden reprezentativní parametr (determinant Jakobiánu), který vypovídá o míře změny (relativni lokální změna objemu, <0 zmenšení v daném místě, >0 zvětšení v daném místě) a je možné jej hodnotit jakýmikoliv jednorozměrnými testy, obdobně jako se hodnotí koncentrace nebo objem šedé hmoty v jednotlivých voxelech. Třetí způsob je výpočet tenzorů, což je poměrně komplikovaný převod informace ze 3 vektorů na 3x3 matici informací o deformačním poli, ze které je možné analyzovat proměnlivost pole v každém místě, z čehož je možné popisovat např. charakter změn tvaru.

Interpretace vícerozměrná analýzy není jednoznačná, snad umožňuje analýzu změn tvaru (tj. kde došlo k posunu), jednorozměrná analýza hodnotí míru změny, tj. je možné získat informaci o objemových změnách jednotlivých struktur mozku.

V případě DBM existují terminologické nejasnosti. Např. John Ashburner považuje za DBM vícerozměrnou analýzu. Většina autorů však chápe pod DBM jednorozměrnou analýzy relativní změny objemu. Analýza tenzorů se nazývá „Tensor-based morfometrie“.

Dalším rozdílem mezi DBM aplikacemi je daný charakterem algoritmů použitých k registraci mozku. Např. DBM v podání Ashburnera, vychází z registrace použité v SPM, která umožňuje vyrovnání pouze hrubých tvarových odlišností – nezískáme tedy úplně přesné překrytí obrazu mozku subjektu a vzorového obrazu, zůstávají lokální rozdíly, které jsou interpretovány jako efekt nemoci apod. DBM provedená v prostředí SPM (pokud nevychází z tzv. „High-dimensional warping“ toolboxu) pak umožňuje hodnocení pouze obecných tvarových odlišností mezi skupinami jedinců, neumožňuje analýzu detailů morfologie – k tomu je v pojetí Ashburnera VBM.

Pro úplné odstranění rozdílů mezi vzorem a mozkem (a tim zakódování veškerých rozdílů do deformačního pole) je nutná mnohorozměrná deformace. Takováto detailní deformace se však musí nějakým způsobem vyrovnat s rizikem hrubého zkreslení anatomie, ke kterému by mohlo dojít např. tak, že se vytvoří nové gyry či sulky tím, že se k sobě registrují nepatřičné části mozku.

Osobní nástroje