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． 2010年4月1日;50(2):446-55。
doi: 10.1016 / j.neuroimage.2009.12.121。 Epub 2010年1月7日。

磁共振图像中脊髓的快速半自动分割:在多发性硬化中的应用

马克·A·霍斯菲尔德1， 普萨拉， Mohit尼曼， 玛蒂娜Absinta， Anshika问题， 玛丽亚·皮娅·索尔马尼， 玛丽亚·A·罗卡， 罗希特问题， 马西莫菲利皮主持
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磁共振图像中脊髓的快速半自动分割:在多发性硬化中的应用

马克·A·霍斯菲尔德et al。 科学杂志． ．
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摘要

提出了一种从MR图像中分割脊髓的半自动方法。该方法基于具有固有平滑约束的索面活动曲面(AS)模型。该模型由用户在一些有代表性的切片上标记近似脊髓中心线来初始化，紧凑的表面参数化导致快速分割，大约需要1分钟。使用来自人类对照组和多发性硬化症患者的3-D获取的T(1)加权颈椎图像，评估了观察者内部和观察者之间的再现性，并与现有的脊髓分割方法进行了比较。虽然AS方法比手工勾画方法高估了脊髓面积约14%，但脊髓横截面积与临床残疾评分之间的相关性证实了新方法在测量多发性硬化症脊髓萎缩中的相关性。从2- d多层T(2)加权图像分割脊髓也证明了在颈部和胸部区域。由于脊髓中心线是分割过程中提取的固有参数，因此可以对图像进行重新采样，使中心线形成新图像的一个坐标轴，从而可以简单地可视化脊髓结构和病理;这可能会在标准放射学实践中得到更广泛的应用。

数据

图1
图1
线面参数化。的中心线c参数化为z并实现了作为三次样条插值器的x- - -y-中心线曲线坐标。半径r参数化为z和θ，半径向量与x设在。曲面法向量N近似为既法于中心线切线向量，又位于包含中心线切线和半径向量的平面上的向量。
图2
图2
在AS方法中，索主动面演化为一z位置(C2/C3水平)从3-DT 1三集。图像使用双线性插值显示，因此看起来比底层图像数据像素化更少。索分割算法使用一种多分辨率方法，通过增加傅立叶系数的数量和定义半径生成器的系数的多项式拟合的顺序，稳定地增加曲面模型的精细化。这里并没有显示所有步骤。A)为用户自定义的线中心线初始标记和等半径初始曲面;B)表示具有3个系数和2阶多项式(C3O2)的平衡面;C)为C5O4;D)为C7O6;E)为C11O10;F)为C32O11。
图3
图3
脊髓分割流程图。该算法采用多分辨率方法，在每个层次上，绳索轮廓的细节级别由用于平滑半径生成器函数的傅里叶系数的数量和这些系数变化的多项式顺序控制z协调。内部循环显示了两个阶段的更新，首先是半径生成器，然后是中心线。这个内部循环的收敛准则是，在一次迭代中，当前索线轮廓的顶点没有一个改变的位置超过标称索线半径的一小部分。
图4
图4
归一化平均脊髓横截面积(CSAn)和EDSS评分，对于a) C2处的Losseff方法和b) C2和C5之间的新AS方法。复发缓和(RR;n=18)和继发性进展(SP;n=20) MS患者单独显示，但合并数据r=−0.51 (p< 0.001)为loseff方法r=−0.59 (p在调整了年龄和性别后，AS方法< 0.001)。
图5
图5
归一化平均脊髓横截面积(CSAn)和移动指数，对于a) C2处的Losseff方法和b) C2与C5之间的新AS方法。复发缓和(RR;n=18)和继发性进展(SP;n=20) MS患者单独显示，但合并数据r=−0.58 (p< 0.001)为loseff方法r=−0.65 (p在调整年龄和性别后，AS方法< 0.001)。
图6
图6
归一化平均脊髓横截面积(CSAn)和疾病持续时间，对于a) C2处的Losseff方法和b) C2和C5之间的新AS方法。复发缓和(RR;n=18)和继发性进展(SP;n=20) MS患者单独显示，但对于汇总数据，无论是Losseff方法(r=−0.17;p=0.32)或AS方法(r=−0.30;p= 0.074)，在调整年龄和性别后。
图7
图7
在轴向二维中分割和解开脊髓T2三的形象。E和F为重建到矢状位和冠状位的原始图像，而A (C2/C3水平)、B (C6/C7)、C (T4/T5)和D (T9/T10)为按图示在不同代表性水平下的脊髓分割。G和H显示了未包裹脊髓的矢状面和冠状面图像，而右侧的图形表示了在垂直于脊髓中心线的平面上测量的脊髓横截面积。注意在T4/T5和T9/T10级别(箭头)看到的高强度伪影，这是由于表在片块之间移动造成的。有关扫描采集参数的详细信息，请参见方法。
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