Ανατομική μελέτη του όγκου δομών του εγκεφάλου σε ζώντες με τη χρήση λογισμικού κατάτμησης

Abstract

Purpose Literature includes a number of studies using MRI to estimate volume alterations of subcortical structures in various neuropsychiatric disorders. The prior knowledge of normal volumetric data constitutes an essential precondition for the evaluation of alterations that occur in various pathological conditions. This study aims to investigate the normal volumetric data of the hippocampal formation, amygdaloid complex, caudate, putamen and nucleus accumbens as derived from a large number of manually segmented MRI scans. Methods The volumes of the anatomical structures have been measured in 106 sMRI scans of healthy adults, using anatomical-based segmentation methods. Especially, for the meusurment of the amygdaloid complex volume we developed a segmentation protocol based on a recent anatomical definition, described in a study based on post-mortem material. The resulting volumes have been analyzed for differences related to hemisphere, sex, and age. Results The mean volumes were estimated at : hippocampal formation = 3,43 cm3 (S.D. =± 0,44), amygdala =1.42 cm3 (S.D. = ±0,20), caudate = 3,18 cm3 (S.D. = ±0,51), putamen = 4,24 mm3 (S.D. = ±0,61) and nucleus accumbens = 0,47 cm3 (S.D. = ±0,10). The volume of the right hippocampal formation was significant greater than the left. Interhemispheric differences in the range of the method error have been observed for the amygdaloid complex (right>left), for the caudate (right>left) and for the nucleus accumbens (left>right). Putamen was estimated as a symmetric structure. No intersexual differences have been found in the case of raw and normalized amygdala volumes. Positive linear correlation in the total sample has been observed between age and the volume of the right hippocampal formation, while the structures of the striatum were negative linearly correlated with age in male population. Finally, no relationship was found between amygdala volume and age. Conclusion The study provides normal volumetric data of the hippocampal formation, amygdaloid complex, caudate, putamen and nucleus accumbens derived from a large number of manually segmented MRI scans, useful as a benchmark in the study of alterations that accompany various neurological and psychiatric disorders.

Σκοπός. Μορφομετρικές μεταβολές τμημάτων του εγκεφάλου συνοδεύουν πλήθος νευροψυχιατρικών νοσημάτων και συχνά εκτιμώνται σε συγκριτικές απεικονιστικές μελέτες. Η προηγούμενη γνώση των φυσιολογικών μορφομετρικών δεδομένων, αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για τη σωστή αξιολόγηση συγκριτικών μελετών. Η παρούσα εργασία είχε σκοπό τη μορφομετρική ανάλυση του φυσιολογικού όγκου του ιπποκάμπειου σχηματισμού, του αμυγδαλικού συμπλέγματος, του κελύφους, του κερκοφόρου και του επικλινούς πυρήνα από ένα μεγάλο αριθμό χειροκίνητα κατατετμημένων εξετάσεων Μαγνητικής Τομογραφίας. Υλικό – Μέθοδος. Για την μέτρηση των όγκων χρησιμοποιήθηκαν 106 εξετάσεις sMRI από ενήλικες με αρνητικό ιστορικό νευροψυχιατρικού νοσήματος ή ΚΕΚ. Στις εξετάσεις αυτές έγινε χειροκίνητος διαχωρισμός των δομών με ειδικό λογισμικό επεξεργασίας ιατρικών εικόνων, χρησιμοποιώντας ανατομικά πρωτόκολλα κατάτμησης. Ειδικότερα, στην περίπτωση του αμυγδαλικού συμπλέγματος προτείνεται μία νέα μεθοδολογία κατάτμησης, που βασίζεται σε πρόσφατη ανατομική μελέτη. Οι τιμές που προέκυψαν συσχετίστηκαν με το φύλο και την ηλικία και έγινε έλεγχος για την ύπαρξη διημισφαιρικών διαφορών. Αποτελέσματα. Οι μέσες τιμές των όγκων υπολογίστηκαν ως εξής: ιπποκάμπειος σχηματισμός = 3,43 cm3 (S.D. = ±0,44), αμυγδαλικό σύμπλεγμα = 1,42 cm3 (S.D. = ±0,20), κερκοφόρος π. = 3,18 cm3 (S.D. = ±0,51), κέλυφος = 4,24 mm3 (S.D. = ±0,61) και επικλινής π. = 0,47 cm3 (S.D. = ±0,10). Παρατηρήθηκε εργαστηριακά σημαντική υπεροχή του δεξιού ιπποκάμπειου σχηματισμού και υπεροχή του δεξιού κερκοφόρου, του δεξιού αμυγδαλικού συμπλέγματος και του αριστερού επικλινούς εντός όμως των ορίων του σφάλματος της μεθόδου. Αντίθετα, το κέλυφος εκτιμήθηκε ως συμμετρική δομή. Η μέση raw τιμή του ιπποκάμπειου σχηματισμού βρέθηκε μεγαλύτερη στους άνδρες, σε αντίθεση με την μέση κανονικοποιημένη τιμή που ήταν μεγαλύτερη στις γυναίκες. Η υπεροχή στους άνδρες των raw μετρήσεων του κερκοφόρου και του κελύφους εξαλείφθηκε, μετά από τη διόρθωση των τιμών με βάση τον όγκο της ενδοκράνιας κοιλότητας. Καμία διαφορά μεταξύ raw και κανονικοποιημένων μετρήσεων δεν παρατηρήθηκε στην περίπτωση του επικλινούς πυρήνα. Οι όγκοι των στοιχείων του ραβδωτού εμφάνισαν στους άνδρες αρνητική γραμμική συσχέτιση με την ηλικία, ενώ ασθενής θετική γραμμική συσχέτιση παρατηρήθηκε στην περίπτωση του δεξιού ιπποκάμπειου σχηματισμού στο σύνολο του δείγματος. Τέλος, δεν παρατηρήθηκε καμία συσχέτιση μεταξύ του όγκου του αμυγδαλικού συμπλέγματος και της ηλικίας. Συμπεράσματα. Η μελέτη παρέχει φυσιολογικά μορφομετρικά δεδομένα που αφορούν τον ιπποκάμπειο σχηματισμό, το αμυγδαλικό σύμπλεγμα και τα στοιχεία του ραβδωτού, χρήσιμα στη διεξαγωγή και στην αξιολόγηση αποτελεσμάτων μελλοντικών συγκριτικών μελετών.