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利用多模态图变换器揭示连续大脑动态组织
摘要：大脑大规模动力学受到内在解剖基础异质性的制约。人们对时空动力学如何适应异质结构连接 (SC) 知之甚少。现代神经成像模式使得研究秒到分钟尺度的内在大脑活动成为可能。扩散磁共振成像 (dMRI) 和功能性 MRI 揭示了不同大脑区域的大规模 SC。电生理方法 (即 MEG/EEG) 提供神经活动的直接测量，并表现出复杂的神经生物学时间动态，而这是 fMRI 无法解决的。然而，大多数现有的多模态分析方法在空间或时间域中折叠大脑测量值，无法捕捉时空电路动态。在本文中，我们提出了一种新颖的时空图 Transformer 模型来整合空间和时间域中的结构和功能连接。所提出的方法使用多模态脑数据（即 fMRI、MRI、MEG 和行为表现）通过对比学习和基于多头注意的图 Transformer 来学习异构节点和图表示。所提出的对比图 Transformer 表示模型结合了受 T1 到 T2 加权（T1w/T2w）约束的异构图，以提高模型对结构功能相互作用的拟合度。使用多模态静息态脑测量的实验结果表明，所提出的方法可以突出大规模脑时空动态的局部特性，并捕捉功能连接和行为之间的依赖强度。总之，所提出的方法能够对不同的模态变体进行复杂的脑动力学解释。
ibeat v2.0：一种适用于婴儿脑皮质表面重建的多站点，基于深度学习的管道
人类大脑皮层在产后早期阶段经历了戏剧性和关键的发育。受益于神经影像学的进展，许多婴儿脑磁共振成像（MRI）数据集是从具有不同扫描仪和成像协议的多个成像位点收集的，以研究正常和异常的早期大脑发育。但是，通过这些多站点成像数据精确处理和量化婴儿大脑发育是极其挑战的，因为婴儿脑MRIS：a）表现出极低和动态的组织对比，由持续的髓鞘形成和成熟引起，而b）遭受跨站点/扫描仪/扫描仪的多样化的层间数据异质性造成的大型疗程。因此，现有的计算工具和管道通常在婴儿MRI数据上表现不佳。为了应对这些挑战，我们提出了一种强大的，多站点的，可供婴儿守则的计算管道，利用强大的深度学习技术。提议的管道的主要功能包括预处理，脑部头骨剥离，组织分割，拓扑校正，皮质表面重建和测量。我们的管道可以很好地处理T1W和T2W结构婴儿脑MR图像（从出生到6岁），对于不同的成像协议/扫描仪，尽管仅接受了Baby Connectome项目的数据培训，但对不同的成像协议/扫描仪都有效。与多站点，多模式和多年龄数据集的现有方法进行了广泛的比较，表现出我们管道的效率，准确性和鲁棒性。我们已经维护了一个网站Ibeat Cloud 1，以便用户使用管道处理其图像，该管道已成功处理了100多个由100个以上机构的婴儿MRI扫描，并具有各种成像协议/扫描仪。
基于术中脑肿瘤检测的机器学习的高光谱成像基准
RAQUEL LEON 1,+, HIMAR FABELO 2,1*,+, SAMUEL ORTEGA 3,1, INES A. CRUZ-GUERRERO 4, DANIEL ULISES CAMPOS- 3 DELGADO 4, ADAM SZOLNA 5, JUAN F. PIÑEIRO 5, CARLOS ESPINO 5, ARUMA J. O'SHANAHAN 5, MARIA 4 HERNANDEZ 5. J. Balea-fernandez 6.1，耶稣5 Morera 5，Bernardino Clavo 7.2和Gustavo M. Callic 1 6 1研究所应用微电子学研究所，拉斯帕尔马斯大学De Gran Canaria，Las Palmas de Gran Gran Gran Gran Gran Canaria，西班牙西班牙。 div>7 2加那利群岛（FICISC）的卫生研究所（FICISC），西班牙拉斯帕尔马斯·德·格兰卡纳里亚。 div>8 3 Nofima，挪威食品渔业与水产养殖研究所，挪威特罗姆斯。 div>9 4科学院，墨西哥圣路易斯·波托西自治大学。 div>10 5神经外科部，西班牙拉斯帕尔马斯·德·格兰加纳里亚的格兰加纳里亚医院的内格林大学医生。 div>11 6位于西班牙的拉斯帕尔马斯·德·格兰卡纳里亚（Las Palmas de Gran Canaria）的拉斯帕尔马斯大学（Las Palmas de Gran Canaria）心理学，社会学和社会工作系。 div>12 7研究部门，西班牙拉斯帕尔马斯·德·格兰卡纳里亚（Las Palmas de Gran Canaria）的格兰加纳里亚医院（Gran Canaria Hospital）大学医生。 div>13 *电子邮件：hfabelo@ium.ulpgc.es; +这些作者为这项工作做出了同样的贡献。 div>14 15 16摘要17脑外科手术是脑肿瘤最常见和有效的治疗方法之一。 div>然而，，神经外科医生面临着确定肿瘤边界以实现最大折磨的挑战18，同时避免了5月19日神经系统导致后遗症的正常组织损害。 div>35个脑肿瘤分为原发性和继发性转移性肿瘤。 div>高光谱（HS）成像（HSI）在不同的医学应用中显示了20个肿瘤检测的诊断工具。在这项工作中，我们通过强大的K折交叉验证方法证明了HSI与所提出的加工框架相结合，是一种有前途的术中识别术中识别和22个脑肿瘤的描述，包括原发性（高级和低级和低级）和次要肿瘤。对体内23脑数据库的分析，由来自34名不同患者的62个HS图像组成，在测试集中使用光谱和空间信息获得了24 70.2±7.9％的最高中值宏F1评分结果。在这里，我们基于机器学习25提供基准测试，以在体内脑肿瘤检测和使用高光谱成像的领域进行进一步发展，以用作26神经外科工作流程中的26实时决策支持工具。27 28在2020年，大脑和中枢神经系统（CNS）癌症是死亡率的第十二个最常见的癌症，估计有29例308,102例事件病例，全世界的性别和所有年龄1的死亡人数为251,329例。对于2040年，这些数字预计将分别增加38.5％和43.7％，分别为2040年2。在35岁以下的年轻人口中，在死亡率（31,181人死亡）的第二个最常见的癌症之后是白血病1的第二个癌症，而在14岁以下的32岁儿童中，它是发病率和死亡率的第二个最常见的癌症（在全球范围为24,388事件案例/11,889 33死亡）。49当前的术中成像引导技术有几个局限性9。，脑肿瘤占中枢神经系统癌症中发生的90％以上，与高34个死亡率和发病率有关，尤其是在儿科病例3,4中。原发性肿瘤出现在大脑中，36次次生肿瘤出现在体内其他地方，然后转移到大脑5。原发性肿瘤也根据其恶性肿瘤分为37个低级（LG）和高级（Hg）。lg肿瘤包括1年级和2年级（G1和G2），而Hg 38肿瘤对应于3年级和4年级（G3和G4），是胶质母细胞瘤（G4）最常见的（〜50％）和致命（5年生存率39率39率为5.5％，为5.5％）。最近在2021年WHO（World 40卫生组织）分类中枢神经系统肿瘤7中引入了新的阿拉伯编号。此外，脑肿瘤可以是轴内的，它们位于41个脑实质内，并由脑细胞或轴外产生，或轴外部，它们位于脑薄壁组织外，并由42个结构衬里或周围的结构（例如脑膜）8。43手术切除是原发性脑肿瘤的最常见治疗方法，尤其是对于弥漫性神经胶质瘤，因为44早期和肿瘤的总切除会提高总体生存率（例如，差异跨性星形胶质细胞瘤的5年5年生存率为50％，而寡糖瘤6）。在这个意义上，切除程度增加了所有类型的神经胶质瘤患者的存活率。46然而，为了实现最大切除术，神经外科医生需要使用47个成像引导技术9。术中MRI（IMRI）需要53此外，神经外科医生必须避免损害正常组织，这可能导致患者神经48缺陷，从而影响其生活质量（QOL）10。图像引导的立体定位（IGS）50神经措施基于术前成像，例如标准磁共振成像（MRI），T1加权51加权51 gadolinium增强（T1G），T2（T2W），T2W（T2W）或流体衰减倒入（Flair）。然而，由于颅骨切开术引起的肿瘤体积变化，IGS受到52个脑移位现象的影响。
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有机酸血症的脑磁共振成像
摘要：背景：有机酸血症（OA）是一类氨基酸代谢缺陷的遗传性疾病，除非在生命早期开始治疗，否则会导致严重的中枢神经系统（CNS）并发症，如癫痫、脑病等。在新生儿筛查计划中可以实现症状前诊断，否则诊断会延迟且具有挑战性。工作目标：寻找 OA 共有的特定磁共振成像（MRI）诊断发现。材料和方法：这项横断面描述性研究包括 42 名确诊有机酸血症的儿童，他们在埃及开罗大学儿科医院社会和预防医学中心的神经代谢诊所接受随访。MRI 脑部扫描是在（1.5 T Aera 机器）上进行的。结果：该研究包括 42 名儿童，平均年龄为 36 个月。其中 29 名（69%）为男性，13 名（31%）为女性，男女比例为 2.23:1。确诊为 1 型戊二酸血症 26 例（61.9%），其次为甲基丙二酸血症 7 例（16.67%），异戊酸血症 3 例（7.14%），丙酸血症 3 例（7.14%），焦谷氨酸血症 2 例（4.76%），D2 羟基戊二酸血症 1 例（2.38%）。20 例（47.6%）出现基底神经节异常信号，11 例（26.2%）出现皮质萎缩，11 例（26.2%）出现白质改变，10 例（23.8%）出现颞叶低血容量，6 例（16.7%）出现脑室扩张，4 例（9.5%）出现蛛网膜囊肿，3 例（7.1%）脑 MRI 正常，2 例（4.8%）出现脑软化。没有特定的影像学发现与 OA 或其类型相关。结论：脑 MRI 发现在有机酸血症或其类型中很常见但并非独有，而且不敏感或特异。正常的脑 MRI 不能排除 OA 的诊断。研究证据级别：IV ( 1 )。关键词：有机酸血症；磁共振成像；MRI；代谢紊乱。缩写：ADC：表观扩散系数；Ax：轴向；C2：乙酰肉碱；C3：丙酰肉碱；(C5-DC)：戊二酰肉碱；CNS：中枢神经系统；DWI：扩散加权成像；FLAIR：液体衰减和反转恢复；FTT：发育不良；GA- 1：1 型戊二酸血症；GDD：全面发育迟缓；IV：异戊酸血症；MMA：甲基丙二酸血症；MRI：磁共振成像；NBS：新生儿筛查；OA：有机酸血症； PA：丙酸血症；T1W：T1加权；T2W：T2加权；TMS：串联质谱。