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확률 및 통계적 개념에 근거한 한국인 표준 뇌 지도 작성 및 기능 영상 분석을 위한 가시화 방법에 관한 연구
구방본,이종민,김준식,이재성,김인영,김재진,이동수,권준수,김선일 대한핵의학회 2003 핵의학 분자영상 Vol.37 No.3
이 논문에서는 한국인의 뇌 기능 영상 연구에서의 정확한 분석을 위한 한국인 뇌 확률 기도를 제작하였고 이를 실제 기능 영상 연구에 적용할 수 있도록 하는 뇌 위치 정보 추출 프로그램에 대하여 소개하였다. 한국인의 표준 뇌 확률 지도를 작성하기 위하여 정신과적 병력이 없는 정상인 76개의 뇌 영상을 서울대학교 신경정신과와 핵의학과로부터 수집하였으며, 이를 바탕으로 표준 뇌 영상을 결정하였다. 결정된 표준 뇌 영상은 숙련된 전문의로부터 89개의 해부학적 영역으로 분할하는 작업이 이루어졌다. 표준 뇌 영상으로 분할된 정보들은 자동 분할 알고리즘에서의 기준으로 사용되어 나머지 75개의 뇌 영상들에 대해서도 해부학적 정보들을 가지도록 하였다. 76개의 뇌 영상들에 생성된 각각의 89개의 해부학적 정보들은 동일 위치에서의 확률정보로서 변환되어 뇌 확률 지도를 생성하였다. 제작된 한국인의 뇌 확률지도는 한국인의 뇌에 대한 편차 정보와 해부학적인 정보를 가지며 이는 한국인의 기능 영상 연구에 있었고 보다 정확한 결과를 제시할 수 있다. The probabilistic anatomical maps are used to localize the functional neuro-images and morphological variability. The quantitative indicator is very important to inquire the anatomical position of an activated region because functional image data has the low-resolution nature and no inherent anatomical information. Although previously developed MNI probabilistic anatomical map was enough to localize the data, it was not suitable for the Korean brains because of the morphological difference between Occidental and Oriental. In this study, we develop a probabilistic anatomical map for Korean normal brain. Normal 75 brains of T1-weighted spoiled gradient echo magnetic resonance images were acquired on a 1.5-T GESIGNA scanner. Then, a standard brain is selected in the group through a clinician searches a brain of the average property in the Talairach coordinate system. With the standard brain, an anatomist delineates 89 regions of interest (ROI) parcellating cortical and subcortical areas. The parcellated ROIs of the standard are warped and overlapped into each brain my maximizing intensity similarity. And every brain is automatically labeledwith the registered ROIs. Each of the same-labeled region is linearly normalize to the standard brain, and the occurrence of each region is counted. Finally, 89 probabilistic ROI volumes are generated. This paper presents a probabilistic anatomical map for localizing the functional and structural analysis of Korean normal brain. In the future, we'll develop the group specific probabilistic anatomical maps of OCD and schizophrenia disease.
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김정현,이종민,윤의철,김현필,구방본,김인영,이동수,권준수,김선일 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.5
The development of group-specific tissue probability maps (TPM) provides a priori knowledge for better result of cerebral tissue classification with regard to the inter-ethnic differences of inter-subject variability. We present sequential procedures of group-specific TPM and evaluate the age effects in the structural differences of TPM. We investigated 100 healthy volunteers with high resolution MRI scanning. The subjects were classified into young (60, 25.92±4.58) and old groups (40, 58.83±8.10) according to the age. To avoid any bias from random selected single subject and improve registration robustness, average atlas as target for TPM was constructed from skull-stripped whole data using linear and nonlinear registration of AIR. Each subject was segmented into binary images of gray matter, white matter, and cerebrospinal fluid using fuzzy clustering and normalized into the space of average atlas. The probability images were the means of these binary images, and contained values in the range of zero to one. A TPM of a given tissue is a spatial probability distribution representing a certain subject population. In the spatial distribution of tissue probability according to the threshold of probability, the old group exhibited enlarged ventricles and overall GM atrophy as age-specific changes, compared to the young group. Our results are generally consistent with the few published studies on age differences in the brain morphology. The more similar the morphology of the subject is to the average of the population represented by the TPM, the better the entire classification procedure should work. Therefore, we suggest that group-specific TPM should be used as a priori information for the cerebral tissue classification. 대뇌 조직 구분을 위한 선험적인 정보를 제공하기 위한 뇌 조직 확률 지도를 개발하는 경우 개인마다 구조적으로 다양한 형태를 가진 뇌의 특성과 특히 인종간의 두드러진 차이를 반드시 고려해야 한다. 본 연구에서는 특정 그룹에 대한 뇌 조직 확률 지도를 제작하는 데 필요한 절차를 알아보고 나이에 따른 그룹 간의 뇌 조직 확률 지도의 구조적인 차이를 살펴보고자 한다. 피험자 그룹은 100명의 건강한 한국인이며 나이에 따라 두 그룹으로 분류하였다. 뇌 확률 지도의 기준 좌표계를 설정하기 위해 전체 그룹 내의 모든 피험자의 뇌 영상에 대한 평균 영상을 구하고, 각 뇌 영상을 기준 좌표계로 정규화 시킨다. 정규화 과정에서 얻어진 변환 매개 변수를 미리 각 뇌 조직(회질, 백질, 뇌척수액)으로 분할된 피험자의 영상에 적용하고 각 그룹 내에서 변환된 뇌 조직 영상을 평균함으로써 뇌 조직 확률 지도를 완성하였다. 나이에 따른 구조적인 차이를 살펴보기 위해 그룹 간 확률 값의 차이 영상을 구하였다. 이전 연구결과에서와 마찬가지로 나이가 증가함에 따라 뇌실이 확대되고 회질의 위축이 전체적인 뇌 영역에서 일어났다. 그러므로 우리는 대뇌 조직 분할을 위해 선험적인 정보들을 사용하고자 할 때는 특정 그룹에 대한 뇌 확률 지도를 사용할 것을 제안한다.
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한국인 뇌 표준판과 해부학적 및 세포구축학적 확률뇌지도를 이용한 뇌영상 정량화
이재성 ( Jae Sung Lee ),이동수 ( Dong Soo Lee ),김유경 ( Yu Kyeong Kim ),김진수 ( Jin Su Kim ),이종민 ( Jong Min Lee ),구방본 ( Bang Bon Koo ),김재진 ( Jae Jin Kim ),권준수 ( Jun Soo Kwon ),유태우 ( Tae Woo Yoo ),장기현 ( Ki Hyun 대한핵의학회 2004 핵의학 분자영상 Vol.38 No.3
목적: 다수의 뇌 자료를 기반으로 구성된 통계적 확률뇌지도는 복잡하고 개인적인 편차가 큰 뇌의 형태학적, 기능적 특성을 분석하는데 유용하다. 특히 최근에 한국인의 정상 MR 영상을 기반으로 한 구조적, 기능적 뇌 표준판과 구조적 확률뇌지도가 완성되었으며, 부검뇌의 조직절편을 활용한 세포구축학적 확률뇌지도가 도입되었다. 이 연구에서는 이들 자료를 활용하여 뇌 영상의 국소계수를 객관적으로 측정하기 위한 정량화 기법을 개발하였으며, 이를 이용하여 정상 한국인 Purpose: Population based structural and functional maps of the brain provide effective tools for the analysis and interpretation of complex and individually variable brain data. Brain MRI and PET standard templates and statistical probabilistic maps base
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