Innovative Werkzeuge automatisieren Bildanalyse von Gehirnaufnahmen
7T MRT liefert Informationen über die Charakterisierung von Hirnstrukturen und Gewebezusammensetzung von bislang noch nie erreichter hoher Auflösung, die ihre eigenen Herausforderungen mit sich bringt. Beispielsweise können die zunehmende Datengröße und stärkere Feldinhomogenitätsartefakte eine effektive Analyse ernsthaft behindern. Das Projektteam von HIRESBRAIN7T (High resolution segmentation of brain MR images at 7 Teslas) arbeitete an der Entwicklung geeigneter automatisierter Bildverarbeitungsmethoden, um Probleme dieser Art zu überwinden. Im Verlauf der ersten Projektphase entwickelten die Forscher Segmentierungsalgorithmen, um MR-Bilder bei 0,4 mm zu verarbeiten. Das ist angesichts der Tatsache beeindruckend, dass diese Software 15-mal mehr Daten als die dem neuesten Stand der Technik entsprechende Software behandelt. Überdies führten sie ein kortikales Tiefenmodell ein, das genaue Darstellung der Biomechanik der kortikalen Faltung unterstützen soll. HIRESBRAIN7T untersuchte anhand der neu entwickelten Werkzeuge die kortikale Architektur in verschiedenen Bereichen. Die Forscher bestimmten außerdem ein neuartiges Verfahren zur Ausrichtung der kortikalen Anatomie unter Einsatz des intrakortikalen Kontrasts. Quantitative T1 mit Suszeptibilitätskartierung ergaben einen umfassenden Atlas der winzigen, aber hochkomplexen Basalganglien. Auch die innere Anatomie ihrer kleineren Kerne und segmentierte andere kleinere Strukturen wie der Hypothalamus oder der Zahnkern, Nucleus dentatus, wurden untersucht. Die Visualisierung der Gefäßneubildung ist der Schlüssel zum Verständnis von Gehirnfunktionen sowie zum Aufspüren von Krankheiten wie etwa Krebs. Die Projektmitglieder haben für diesen Zweck neue Verfahren entwickelt. Ihnen gelang es, das venöse Gefäßsystem aus MR-Bildern von quantitativer Suszeptibilität zu extrahieren, und modellierten die lokale Sauerstoffversorgung innerhalb jeder Vene, bevor sie in den Cortex eintritt. Die meisten HIRESBRAIN7T-Datensätze und Instrumente stehen online unter Openscience und NITRC kostenlos zur Verfügung. Potenzielle Anwendungen sind groß angelegte Studien des normalen Alterungsprozesses, über multiple Sklerose, die Alzheimer-Krankheit und kardiovaskuläre Erkrankungen kleiner Gefäße.
Schlüsselbegriffe
Abbildung des Gehirns, Gehirnaufnahme, 7T MRI, 7T MRT, Segmentierungsalgorithmus, Modell, intrakortikaler Kontrast, Suszeptibilitätskartierung, Basalganglien
