脳のセグメンテーションのための高速CSF MRI;3D T1ベースの脳セグメンテーション法と比較して、交差検証

目的：以前の研究では、CSFの長いT2に基づいて脳脊髄液（CSF）に焦点を当てた高速シーケンスを開発しました。このCSF MRIシーケンスで取得されたデータを処理することにより、脳の実質体積（BPV）および頭蓋内体積（ICV）を自動的に取得できます。この研究の目的は、CSF MRI配列のBPVおよびICV測定の精度を評価し、3D T1ベースの脳セグメンテーション法と比較してCSF MRIシーケンスを検証することでした。 材料と方法：10人の健康なボランティア（女性2人、28歳の中央値）が2回スキャンされ、その間に再配置を行いました。スキャンプロトコルは、低解像度（LR）CSFシーケンス（0：57分）、高解像度（HR）CSFシーケンス（3：21分）、3D T1強調シーケンス（6：47分）で構成されていました。HR 3D-T1強調画像のデータは、LR T1強調画像を取得するためにダウンサンプリングされました（再構築されたイメージング時間：1：59分）。CSF MRIシーケンスのデータは、社内ソフトウェアを使用して自動的にセグメント化されました。3D T1強調画像は、FSL（5.0）、SPM12、およびFreeSurfer（5.3.0）を使用してセグメント化されました。 結果：CSF LR（BPV/ICV：12±9/7±4cc）とCSF HR（5±5/4±2cc）の1回目と2回目のスキャン間のBPVとICVの平均絶対差は、FSL HR（9±11/19±23cc）、FSL LR（7±4、6±5cc）、FreeSurfer HR（5±3/14±8cc）、FreeSurfer LR（9±8、12±10cc）、およびSPM HR（5±3/4±7cc）、およびSPM LR（5±4、5±3cc）。CSFシーケンスの測定容積とFSL、Freesurfer、およびSPM HRおよびLRによって測定された容量との相関は非常に良かった（すべてのピアソンの相関係数> 0.83、R2 .67-.97）。ダウンサンプリングされたデータと高解像度データの結果は類似していました。 結論：両方のCSF MRIシーケンスは、BPVおよびICVのセグメンテーションのための確立された3D T1ベースの自動セグメンテーション方法と非常に良好な相関関係があり、非常に良好な相関があります。ただし、高速CSF MRIシーケンスの短いイメージング時間は、確立された方法を使用したセグメンテーションが実行される3D T1シーケンスよりも優れています。

OBJECTIVE: In previous work we have developed a fast sequence that focusses on cerebrospinal fluid (CSF) based on the long T2 of CSF. By processing the data obtained with this CSF MRI sequence, brain parenchymal volume (BPV) and intracranial volume (ICV) can be automatically obtained. The aim of this study was to assess the precision of the BPV and ICV measurements of the CSF MRI sequence and to validate the CSF MRI sequence by comparison with 3D T1-based brain segmentation methods. MATERIALS AND METHODS: Ten healthy volunteers (2 females; median age 28 years) were scanned (3T MRI) twice with repositioning in between. The scan protocol consisted of a low resolution (LR) CSF sequence (0:57min), a high resolution (HR) CSF sequence (3:21min) and a 3D T1-weighted sequence (6:47min). Data of the HR 3D-T1-weighted images were downsampled to obtain LR T1-weighted images (reconstructed imaging time: 1:59 min). Data of the CSF MRI sequences was automatically segmented using in-house software. The 3D T1-weighted images were segmented using FSL (5.0), SPM12 and FreeSurfer (5.3.0). RESULTS: The mean absolute differences for BPV and ICV between the first and second scan for CSF LR (BPV/ICV: 12±9/7±4cc) and CSF HR (5±5/4±2cc) were comparable to FSL HR (9±11/19±23cc), FSL LR (7±4, 6±5cc), FreeSurfer HR (5±3/14±8cc), FreeSurfer LR (9±8, 12±10cc), and SPM HR (5±3/4±7cc), and SPM LR (5±4, 5±3cc). The correlation between the measured volumes of the CSF sequences and that measured by FSL, FreeSurfer and SPM HR and LR was very good (all Pearson's correlation coefficients >0.83, R2 .67-.97). The results from the downsampled data and the high-resolution data were similar. CONCLUSION: Both CSF MRI sequences have a precision comparable to, and a very good correlation with established 3D T1-based automated segmentations methods for the segmentation of BPV and ICV. However, the short imaging time of the fast CSF MRI sequence is superior to the 3D T1 sequence on which segmentation with established methods is performed.