进化中的脑图谱--MNI template

2016-02-25 攻尘 神经影像学工作室

MRI已经成为神经影像学的主流研究手段。为了方便的进行组水平的分析,方便的对各个研究结果进行对比,研究者们在数据分析时,通常会把扫描得到的MRI数据配准到一个标准空间中,并在这个空间的坐标系内报告相关脑区的空间位置。所谓的标准空间,就是两个最常用的标准脑模板,Talairach-Tournoux  (TT)和Montreal Neurological Institute (MNI)模板。


TT的第一版始于1967年,1988年又出了第二版。大家通常用两版的作者来命名图谱即Talairach-Tournoux模板。TT实际上是一位中年妇女的半脑标本,但是作者通过前后联合为基线建立坐标系,将各个脑区进行了定位,尤其是深部核团,从而为临床手术寻找靶点提供了基本资料。然而,随着脑外科手术对靶点的定位要求越来越高,和个体大脑的变异性,此图谱的应用价值有待商榷。


TT由纸质图谱电子化后,被整合到了WFU_pickatlas软件中,可以方便的查询每个脑结构的空间坐标。但是毕竟TT是来自于一个人的,而且只是半脑。为了构造一个更具人群代表性的图谱,加拿大MNI采集了250例正常人的高清脑结构像。首先通过人工手动定位前后联合线以及大脑边缘,再通过归一化(scale)将这些标志点归一化到TT模板的对等位置。随后,MNI的研究者又采集了55例被试的脑结构像(头脑一热,觉得250不是个吉利的数字?),通过自动线性算法将他们配准到250脑模板上,从而得到了最早的MNI305模板(均是右利手,239男性,66女性,23.4+/-4.1岁)。而目前International Consortium for Brain Mapping(ICBM)所采用的标准脑模板ICBM152,就是将152名被试的脑图像通过仿射变换配准到MNI305上获得的。这也是SPM和FSL软件中所采用的标准脑模板。可能是觉得被试数还是有点少?后来研究者们又采集了452名被试的数据并配准到MNI305中,产生了MNI452模板,但是应用的很少。略乱,以下图总结。


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虽然当时MNI模板是想配准到TT模板上,但并未能很好的实现。这两个模板内脑结构的空间坐标关系,还是略有不同的。也毕竟一个是活体脑一个是脑标本。最后造成的结果是MNI脑要比TT脑稍微大一点(前后径和上下径更大,误差可达5mm)。目前的MRI研究大都用的是MNI模板,但是有些深部核团在早前临床研究中通常是在TT上来报道的,所有往往还需要将一些TT上的经典靶点转换到MNI空间来进行对比研究或分析。这就涉及TT和MNI间的转换算法。具体请参见http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/MniTalairach。


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本期作者:攻尘