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[국내논문] 확률 뇌 지도를 이용한 뇌 영역의 위치 정보 추출
Probabilistic Anatomical Labeling of Brain Structures Using Statistical Probabilistic Anatomical Maps 원문보기

大韓核醫學會誌 = The Korean journal of nuclear medicine, v.36 no.6, 2002년, pp.317 - 324  

김진수 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ,  이동수 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ,  이병일 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ,  이재성 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ,  신희원 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ,  정준기 (서울대학교 의과대학 핵의학교실) ,  이명철 (서울대학교 의과대학 핵의학교실)

초록
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목적: SPM 기법을 이용하여 뇌 영상을 분석할 때 Talairach 뇌 지도를 찾아 해부학적 정보를 추측함으로 생기는 문제점들을 해결하기 위하여 통계적 확률 뇌지도(SPAM)을 이용하여 뇌 영역에 대한 해부학적 위치와 확률을 추출하는 프로그램을 개발하였다. 대상 및 방법: 몬트리얼 신경과학연구소에서 개발한 MNI152 표준지도에 기반한 SPAM을 이용하였다. SPM 분석 결과로 주어진 x, y, z 좌표 값을 입력하면 SPAM의 해당 좌표에서 0이 아닌 확률 값을 갖는 영역의 이름 및 확률을 추출하여 출력하게 하였으며 가장 높은 확률을 갖는 영역의 SPAM을 표준지도 위에 표시하도록 하였다. IDL 및 자바를 기반으로 프로그램을 개발하였으며 향후 인터넷 기반 프로그램으로 확장이 용이하게 하였다. 이 프로그램의 유용성을 보이고자 기존의 SPM 결과보고 형식과 이 프로그램의 결과 형식을 비교하였다. 또한 이 프로그램에 대한 예비적인 검증을 위하여 활성화되는 영역이 국소화되고 또한 그 영역이 잘 알려져 있는 기억 활성화 PET 실험 분석에 이 프로그램을 이용하여 보았다. 결과: 기존의 SPM 분석한 결과는 MNI 좌표계에서의 좌표 값만을 보여주나 이 프로그램을 이용하여 그 좌표에 대한 확률적 해부학적 정보를 얻을 수 있었다. 기억 실험 결과 유의한 활성화를 보인 영역에 대해서 이 프로그램을 적용한 결과 좌측해마구성체일 확률이 80% 이상임을 알 수 있었으며 이는 이 영역이 기억기능을 담당한다는 기존의 널리 알려진 사실과 잘 부합되었다. 결론: 이 연구에서 개발한 프로그램을 이용하여 MNI 좌표에 대한 해부학적 위치와 확률을 빠르고 정확하게 찾을 수 있어서 뇌영상 분석에 유용할 것이다.

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Purpose: The use of statistical parametric mapping (SPM) program has increased for the analysis of brain PET and SPECT images. Montreal Neurological Institute (MNI) coordinate is used in SPM program as a standard anatomical framework. While the most researchers look up Talairach atlas to report the ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 목적: SPM 기법을 이용하여 뇌 영상을 분석할 때 Talairach 뇌 지도를 찾아 해부학적 정보를 추측함으로 생기는 문제점들을 해결하기 위하여 통계적 확률 뇌지도(SPAM)을 이용하여 뇌 영역에 대한 해부학적 위치와 확률을 추출하는 프로그램을 개발하였다. 대상 및 방법: 몬트리얼 신경과학연구소에서 개발한 MNI152 표준지도에 기반한 SPAM을 이용하였다.
  • 본 연구에서는 MNI152를 기본 자료로 제작한 SPAM을 사용하여 SPM의 결과에 대한 해부학적 위치와 확률을 빠르고 간편하게 찾는 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램의 장점은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 SPM을 이용해 뇌 영상 분석을 할 때 뇌의 활성화 영역에 대한 결과 값으로 출력되는 MNI 좌표 값을 입력해 해당 좌표에 대한 뇌의 위치에 대한 확률 값을 출력하며 가장 높은 확률을 가지는 해부학적 구조를 MNI152 표준 뇌지도 위에 표시하는 프로그램을 개발하였다. 뇌의 위치가 확률값으로 표시되는 것은 사람마다 동일한 해부학적 구조일지라도 뇌피질에서 위치가 조금씩 다른 뇌 구조의 다양성을 반영하였음을 의미한다.
  • 이러한 기존 방법들의 제한점을 극복하기 위하여 이 연구에서는 MNI에서 제공한 통계적 확률 뇌지도(Statistical Probabilistic Anatomical Map: SPAM)를 이용하여 보다 객관적이고 일반화된 해부학적 위치 제공하는 프로그램을 개발하였다. SPAM은 MNI152에서 이용한 152명의 정상인 MR 영상에서 추출한 해부학적 뇌 구조들의 위치에 대한 확률 분포에 기반하므로 MNI 단일 뇌 영상보다 뇌 피질의 다양성을 확보한 자료로써 98개 뇌 영역에 대한 정보를 제공한다.

가설 설정

  • 13,14)주요 뇌혈관 영역에 대한 확률적 정보는 뇌혈류질환 분석을 위하여 필요하다.15) Talairach 뇌 지도를 참고하여 이러한 한계점을 일부 보완할 수 있을 것이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. Friston KJ, Holmes AP, Worsley KJ, Poline J-P,Frith CD, Frackowiak RSJ. Statistical parametricmaps in functional imaging: a general linearapproach. Hum Brain Mapp 1995;2:189-210. 

  2. Toga AW, Thompson PM. Maps of the brain.Anat Rec 2001;265:37-53. 

  3. Talairach J, Tournoux T. A co-planar stereotaxicatlas of a human brain. Stuttgart: Thieme; 1988 . 

  4. Brett M, lohnsrude IS, Owen AM. The problemof functional localization in the human brain.Nat Rev Neurosci 2002:3(3):243-9. 

  5. Lancaster JL, Woldorff MG, Parsons LM, Liotti M, Freitas CS, Rainey L, et al. AutomatedTalairach atlas labels for functional brain mapping.Hum Brain Mapp 2000;10:120-31. 

  6. Tzourio-Mazoyer N, Landeau B, PapathanassiouD, Crivello F, Etard 0, Delcroix N, et al.Automated anatomical labeling of activations inSPM using a macroscopic anatomical parcellationof the MNI MRI single-subject brain.Neuroimage 2002;15:273-89. 

  7. Lee SK, Lee DS, Yeo JS, Lee JS, Kim YK,Jang MJ, et al. FDG-PET images quantified byprobabilistic atlas of brain and surgical prognosisof temporal lobe epilepsy. Epilepsia 2002;43:1032-8. 

  8. Lee DS, Lee JS, Kang KW, Jang MJ, Lee SK,Chung JK, et al. Disparity of perfusion andglucose metabolism of epileptogenic zones intemporal lobe epilepsy demonstrated by SPM/SPAM analysis on 15-0 water PET, 18-F FDGPET,and Tc-99m-HMPAO SPECT. Epilepsia2001;42:1515-22. 

  9. Kang KW, Lee DS, Cho JH, Lee JS, Yeo JS,Lee SK, et al. Quantification of F-18 FDG PETimages in temporal lobe epilepsy patients usingprobabilistic brain atlas. Neuroimage 2001;14:1-6. 

  10. Evans AC, Collins DL, Holmes CJ. Computationalapproaches to quantifying human neuroanatomicalvariability. In: Toga A W, MazziottaJC, editors. Brain Mapping: The Methods. SanDiego: Academic Press; 1996. p.343-7. 

  11. Mazziotta J, Toga A, Evans A, Fox P, LancasterJ, Zilles K, et al. A probabilistic atlas andreference system for the human brain: InternationalConsortium for Brain Mapping (ICBM).Philos Trans R Soc Land B Bioi Sci 2001;356:1293-322. 

  12. Lee JS, Lee DS, Kang KW, Kim J, Kim YK,Kang E, et aI. Development of age, gender andethnic specific anatomical and functional standardbrain templates. 8th International Conferenceon Functional Mapping of the HumanBrain, CD-Rom in NeuroImage. 2002;16(2). 

  13. Amunts K, Zilles K. Advances in cytoarchitectonicmapping of the human cerebral cortex.Neuroimaging Clin N Am 2001;11:151-69. 

  14. Fox PT, Parsons LM, Lancaster JL. Beyond the single study: function/location metanalysis incognitive neuroimaging. Curr Opin Neurobiol1998;8: 178-87. 

  15. Kim JS, Lee JS, Kim YK, Lee DS, Lee BI,Seong KJ, et al. Probabilistic anatomical map ofblood flow distribution from internal carotidartery [abstract]. J Nucl Med 2002;43(suppl). 

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