頭蓋内体積を使用した脳容積の正常化：縦方向の定量的MRイメージングへの影響

背景と目的：脳構造のMRベースの体積測定は、診断目的と萎縮の進行を測定するためにますます使用されています。個々のヘッドサイズの変動は、頭蓋内体積（TIV）測定を使用して正規化によって修正される場合があります。TIVは、連続研究のボクセルサイズの変動を修正するためにも使用できます。TIVは、構造体積、通常はT1強調イメージングに使用されるのと同じ画像から測定する必要があります。目的は、TIVとの正規化が個人間変動を減らし、T1強調MR画像からTIVを測定するための簡単なプロトコルを開発および検証し、アルツハイマー疾患（AD）の対照および被験者の連続脳測定にTIV正規化を適用することを示すことでした。 方法：55のコントロール、10人のAD患者、および家族ADのリスクがある2人のT1およびT2強調MR画像の半自動セグメンテーション技術でTIVを測定しました。全脳容積も測定され、TIVで正規化されました。 結果：横断的脳容積のTIV正規化により、個人間の変動が大幅に減少しました。変動係数（CV）は、コントロールで10.0％から6.0％に減少しました（p <.001）。T1強調画像で測定されたTIVは、変動性が低く（CV、0.16％）、T2強調画像で測定された画像（P = .16）で測定された画像と有意な差はありませんでした。連続脳容積測定のTIV正規化は、10のコントロールと5人のAD患者でボクセルスケーリングの変動（CVが1.3％から0.5％、p = .002）によって引き起こされる干渉差を減らしました。 結論：構造体積は、TIVで正規化し、断面的に測定され、個人間変動を減らし、同時測定で縦方向に測定して、微妙な干渉の違いを減らす必要があります。これは、進行研究に重要な意味を持つ可能性があります。

BACKGROUND AND PURPOSE: MR-based volumetric measures of cerebral structures are increasingly used for diagnostic purposes and to measure progression of atrophy. Variations in individual head size may be corrected by normalization with use of a total intracranial volume (TIV) measurement. The TIV also may be used to correct for voxel size fluctuations in serial studies. The TIV should be measured from the same images used for structural volumetry, usually T1-weighted imaging. The objectives were to show that normalization with TIV reduces interindividual variation, to develop and validate a simple protocol for measuring TIV from T1-weighted MR images, and to apply TIV normalization to serial brain measures in controls and subjects with Alzheimer disease (AD). METHODS: We measured TIV with a semiautomated segmentation technique on T1- and T2-weighted MR images in 55 controls, 10 AD patients, and two persons at risk of familial AD. Whole-brain volumes also were measured and normalized with TIVs. RESULTS: The TIV normalization of cross-sectional brain volumes significantly reduced interindividual variation; the coefficient of variation (CV) was reduced from 10.0% to 6.0% in controls (P <.001). The TIVs measured on T1-weighted images had low variability (CV, 0.16%) and did not differ significantly from those measured on T2-weighted images (P =.16). The TIV normalization of serial brain-volume measurements reduced interimage differences caused by voxel-scaling variations (CV reduced from 1.3% to 0.5%, P =.002) in 10 controls and five AD patients. CONCLUSION: Structural volumes should be normalized with a TIV, measured cross-sectionally, to reduce interindividual variation, and longitudinally with a concurrent measurement, to reduce subtle interimage differences. This may have important implications in progression studies.