Souřadnice Talairach - Talairach coordinates

Sagitální pohled na cingulární oblast lidského mozku s mřížkou Talairach položenou podle standardních lokátorů.

Souřadnice Talairach, také známý jako Talairachův prostor, je trojrozměrný souřadnicový systém (známý jako „atlas“) lidského mozku, na který je zvyklý mapa umístění mozkových struktur nezávisle na individuálních rozdílech ve velikosti a celkovém tvaru mozku. Stále je běžné používat souřadnice Talairach v funkční zobrazování mozku studie a zaměřit se na transkraniální stimulaci oblastí mozku.[1] Alternativní metody, jako je Souřadnicový systém MNI (vznikl v Montrealský neurologický ústav a nemocnice ) do značné míry nahradily Talairach za stereotaxie a další postupy.[2]

Dějiny

Souřadnicový systém nejprve vytvořil neurochirurgové Jean Talairach a Gabor Szikla v jejich práci na Talairach Atlas v roce 1967, vytvoření standardizované mřížky pro neurochirurgii.[3] Mřížka byla založena na myšlence, že vzdálenosti k lézím v mozku jsou úměrné celkové velikosti mozku (tj. Vzdálenost mezi dvěma strukturami je větší ve větším mozku). V roce 1988 druhé vydání Talairach Atlas vyšlo, že byl spoluautorem Tournoux, a to je někdy známé jako systém Talairach-Tournoux. Tento atlas byl založen na jediné pitvě lidského mozku po smrti.[4]

The Talairach Atlas používá Brodmann oblasti jako štítky pro oblasti mozku.[5]

Popis

Souřadnicový systém Talairach je definován vytvořením dvou kotev, přední komisura a zadní komisura leží na rovné vodorovné čáře.[6] Vzhledem k tomu, že tyto dva body leží na střední rovině, je souřadný systém zcela definován tím, že vyžaduje, aby tato rovina byla svislá. Vzdálenosti v souřadnicích Talairach se měří od přední komisury jako počátku (jak je definováno ve vydání z roku 1998). Osa y směřuje dozadu a dopředu k komisurám, levá a pravá je osa x a osa z je ve směru ventrálně-hřbetní (dolů a nahoru).[7] Jakmile je mozek přeorientován na tyto osy, musí vědci také nastínit šest kortikálních obrysů mozku: přední, zadní, levou, pravou, nižší a lepší.[8] V atlasu 1967 má levá kladné souřadnice, zatímco v atlasu z roku 1988 má levá záporné souřadnice.

Definováním standardních anatomických orientačních bodů, které lze identifikovat na různých předmětech (přední a zadní komisura), bylo snazší prostorově pokřivit individuální obraz mozku získaný prostřednictvím Magnetická rezonance (MRI), pozitronová emisní tomografie (PET) a další zobrazovací metody do tohoto standardního prostoru Talairach. Jeden může pak učinit závěry o identitě tkáně na konkrétním místě odkazem na atlas.

Brodmannovy oblasti v neurovědě

Barevný obraz Brodmannových oblastí.

Oblast Brodmann je ilustrací a cytoarchitektonické mapa lidského mozku, kterou publikoval Korbinan Brodmann ve svém monogramu z roku 1909. Brodmannova mapa rozděluje mozková kůra do 43 různých částí, které se stanou viditelnými v histologických řezech obarvených buněčným tělem. O několik let později velká skupina neurologů stále používá Brodmannovu mapu k lokalizaci neuroimaging údaje, které se získávají v živých lidských mozcích.[9]

Brodmann ve vztahu k souřadnicím Talairach

Některé neuroimagingové techniky ve skutečnosti uváděly použití Brodmannovy oblasti jako vodítka pro souřadnice Talairach. Tyto technologie dále ukazují, že experimentální úkoly ve společném referenčním prostoru jsou možné prostřednictvím zobrazování živého lidského mozku registrací funkce a prováděním a definováním architektonických dat.

Brodmannova mapa se osvědčila při různých softwarových balíčcích neuroimagingu a stereotaxických atlasech, jako je atlas Talairach. Tento atlas slouží také jako ukázka inherentních problémů (tj. Dojmy ze shod mezi oblastními hranicemi a sulcal orientační body mohou vést k nesprávným závěrům, pokud jde o lokalizaci cytoarchitektonických hranic nebo použití Brodmannovy mapy bez znalosti textu, který doprovází kresbu zavádějící výzkumníky k nesprávným závěrům).[9]

Převod na jiné souřadnicové systémy

Šablony Montrealského neurologického institutu (MNI)

Dalším běžným atlasem pro lidský mozek je souřadnicový systém Montreal Neurological Institute and Hospital (MNI), což je šablona používaná pro SPM a Mezinárodní konsorcium pro mapování mozku. Většina softwarové balíčky pro neuroimaging jsou schopni převést z Talairach na MNI souřadnice.

Rozdíly mezi souřadnicemi MNI a Talairach však mohou bránit srovnání výsledků v různých studiích. Tento problém se nejčastěji vyskytuje v situacích, kdy je třeba korigovat disparity souřadnic, aby se snížila chyba, například metaanalýzy založené na souřadnicích. Existuje možnost, že tyto rozdíly lze překonat prostřednictvím Lancasterova transformace, které lze přijmout, aby se minimalizovala variabilita v literatuře týkající se strategií prostorové normalizace.[10]

Nelineární registrace

Nelineární registrace je proces digitalizace souřadnic Talairach a generování nelineární mapy ve snaze kompenzovat skutečné tvarové rozdíly mezi těmito dvěma, což by vedlo k přesnějším transformacím souřadnic.

Atlas Talairach se stále běžně používá, pokud jde o dostupné neuroimagingové techniky, ale nedostatek trojrozměrného modelu původního mozku výzkumníkům ztěžuje automatické mapování umístění z trojrozměrných anatomických MRI obrázků do atlasu. Předchozí metody, jako je MNI, se pokusily tento problém zmírnit lineárním a dílčím mapováním mezi šablonou Talairach a MNI, ale mohou zohledňovat pouze rozdíly v celkové orientaci a velikosti mozku, a proto nemohou správně odpovídat na skutečné rozdíly ve tvaru.[11]

Optimalizovaná mozková šablona s vysokým rozlišením (HRBT)

Aktuální cílové mozky nejsou vhodné pro současný výzkum (tj. Jsou průměrné, lze je použít pouze ve studiích mapování cílového mozku s nízkým rozlišením nebo jde o jediný mozek). Optimalizovaná mozková šablona s vysokým rozlišením (HRBT), cílový mozek MRI s vysokým rozlišením, je technika, která může pomoci v problémech pojmenovaných později. Tuto optimalizaci lze provést, aby pomohla snížit individuální anatomické předpětí původního ICBM HBRT. Optimalizovaný HRBT je zběhlější v anatomicky shodných skupinách mozků.[12]

Reference

  1. ^ Handbook of Medical Imaging: Processing and Analysis Management. Akademický tisk. 9. října 2000. s. 565. ISBN  978-0-08-053310-0.
  2. ^ Russell A. Poldrack; Jeanette A. Mumford; Thomas E. Nichols (22. srpna 2011). Příručka funkční analýzy dat MRI. Cambridge University Press. p. 17. ISBN  978-1-139-49836-4.
  3. ^ Talairach, Jean; Szikla, G. (1967). "Atlas stereotaktických konceptů k operaci epilepsie". Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  4. ^ Lazar, Nicole (10. června 2008). Statistická analýza funkčních dat MRI. Springer. str. 88–. ISBN  978-0-387-78191-4.
  5. ^ Brent Vogt (4. června 2009). Cingulate Neurobiology and Disease. Oxford University Press. p. 4. ISBN  978-0-19-856696-0.
  6. ^ Guang-Zhong Yang; Tianzi Jiang (11. srpna 2004). Medical Imaging and Augmented Reality: Second International Workshop, MIAR 2004, Beijing, China, 19. - 20. srpna 2004, sborník. Springer. str.179. ISBN  978-3-540-22877-6.
  7. ^ Klaus D. Toennies (4. února 2012). Průvodce analýzou lékařského obrazu: Metody a algoritmy. Springer. p. 326. ISBN  978-1-4471-2751-2.
  8. ^ Bruce L. Miller; Jeffrey L. Cummings (2007). Lidské frontální laloky: funkce a poruchy. Guilford Press. p. 173. ISBN  978-1-59385-329-7.
  9. ^ A b Zilles, Karl; Amunts, Katrin (04.01.2010). „Sté výročí Brodmannovy mapy - koncepce a osud“. Recenze přírody Neurovědy. 11 (2): 139–145. doi:10.1038 / nrn2776. ISSN  1471-003X.
  10. ^ Laird, Angela R .; Robinson, Jennifer L .; McMillan, Kathryn M .; Tordesillas-Gutiérrez, Diana; Moran, Sarah T .; Gonzales, Sabina M .; Ray, Kimberly L .; Franklin, Crystal; Glahn, David C .; Fox, Peter T .; Lancaster, Jack L. (červen 2010). „Srovnání rozdílů mezi souřadnicemi Talairach a MNI ve funkčních neuroimagingových datech: Ověření Lancasterovy transformace“. NeuroImage. 51 (2): 677–683. doi:10.1016 / j.neuroimage.2010.02.048. PMC  2856713. PMID  20197097.
  11. ^ Lacadie, Cheryl M .; Fulbright, Robert K .; Rajeevan, Nallakkandi; Constable, R. Todd; Papademetris, Xenophon (srpen 2008). „Přesnější souřadnice Talairach pro neuroimaging pomocí nelineární registrace“. NeuroImage. 42 (2): 717–725. doi:10.1016 / j.neuroimage.2008.04.240. PMC  2603575.
  12. ^ Kochunov, P .; Lancaster, J .; Thompson, P .; Toga, A.W .; Brewer, P .; Hardies, J .; Fox, P. (říjen 2002). "Optimalizovaný individuální cílový mozek v souřadnicovém systému Talairach". NeuroImage. 17 (2): 922–927. doi:10.1006 / nimg.2002.1084.