hMRI-toolbox

Eine Toolbox für quantitative Magnetresonanz-Bildgebung (MRI)RI und in-vivo Histologie mittels MRI (hMRI)

Hintergrund

Neurowissenschaftler und klinisch tätige Forscher sind zunehmend an quantitativer Magnetresonanz-Bildgebung (qMRI) interessiert, da diese mikrostrukturelle Eigenschaften des Gehirngewebes wie zum Beispiel Axon, Myelin, Eisen und Wasserkonzentration in hoher Genauigkeit abzubilden vermag (Weiskopf et al., 2015).

Die hMRI-toolbox ist eine flexible und einfach zu bedienende open-source Software zur Verarbeitung vom qMRI-Daten. Sie erlaubt die Erstellung hochqualitativer Multiparameter qMRI Karten (Protonendichte und Sättigung des Magnetisierungstransfers) (Weiskopf et al., 2013), gefolgt von räumlicher Registrierung im üblichen Bereich für statistische Analyse (Draganski et al., 2011).

Durch die Einbindung als Modul in die Software Statistical Parametric Mapping (SPM) kann die hMRI-Toolbox ohne weiteres mit anderen existierenden SPM-Toolboxen zur Erstellung von Diffusionsbildern verwendet werden und profitiert darüber hinaus vom breiten Spektrum etablierter SPM-Werkzeuge für hoch präzise räumliche Registrierung und statistische Ableitungen.

Die von dieser Software erzeugten qMRI-Karten können für die Analyse quantitativer Parameter und die präzise Sektion subkortikaler Gehirnstrukturen verwendet werden. Diese sind die wichtigsten Eingabeparameter für biophysikalische Modelle zur Ermittlung von Mikrostruktur-Gewebeeigenschaften wie die MR g-ratio sowie zur Bestimmung gängiger und neuer MRI-Biomarker (Mohammadi et al., 2015). Die hMRI toolbox ist somit der erste Schritt hin zur in vivo-Histologie mittels Magnetresonanz-Bildgebung (hMRI) und wird in dieser Richtung weiter entwickelt.

Lizenz

Die hMRI-toolbox ist freie Software. Sie kann unter den Bedingungen der GNU General Public License, wie von der Free Software Foundation veröffentlicht, weitergeben und/oder modifiziert werden, entweder gemäß Version 2 der Lizenz oder wahlweise jeder späteren Version. Genaueres finden Sie hier. Die Veröffentlichung der Software erfolgt in der Hoffnung, dass sie Ihnen von Nutzen sein wird, aber OHNE IRGENDEINE GARANTIE, im Besonderen ohne die implizite Garantie der MARKTREIFE oder der VERWENDBARKEIT FÜR EINEN BESTIMMTEN ZWECK.

Download

Alle veröffentlichten Versionen der hMRI-toolbox lassen sich von der Projektseite herunterladen. Die zur Zeit neueste Version kann hier heruntergeladen werden.

Weiterführende Informationen

Wiki-Pages

Die Online-Dokumentation befindet sich im Wiki. Sie beinhaltet Richtlinien und Hinweise zur Installation und Verwendung der hMRI-toolbox. Diese Informationen unterliegen regelmäßiger Vervollständigung und Aktualisierung.

hMRI-toolbox Paper & Poster

Der wissenschaftliche Hintergrund und die Methodik wurde der Publikation Tabelow et al. (2019) veröffentlicht. Bitte zitieren Sie diese, wenn Sie mit der hMRI-Toolbox erstellte Ergebnisse publizieren. Ein Konferenz-Poster ist ebenfalls verfügbar .

Beispieldaten und MRI Protokolle

Ein Beispieldatensatz (Callaghan et al. 2019) als Referenz und als Ausgangspunkt zur Erkundung der Möglichkeiten und Funktionalitäten der hMRI-toolbox ist als Download verfügbar. Sowohl mehrere Beispiele für MRI-Protokolle (Standard-MPM auf der Grundlage angepasster Siemens-Sequenzen, sowie MPM-Protokolle unter Verwendung von Siemens oder Philips-Produkt-Sequenzen) als auch ein Versuchsaufbau für Siemens 3T MRI und eine Kurzanleitung sind unter der selben URL verfügbar. Bitten seien Sie sich dessen bewusst, dass wir diese Protokolle und Information ohne jede Gewähr bereit stellen. Sie sind als in laufender Arbeit befindliche und möglicherweise nicht optimale Protokolle und Informationen zu betrachten.

E-Mail-Liste

Für die Nutzer der hMRI-Toolbox wurde eine E-Mail-Liste angelegt. Registrierte Nutzer können sich einloggen, um das Archiv der Nachrichten auf der home-page der Liste ein zu sehen.

Entwickler der hMRI-toolbox

Die hMRI-toolbox wurde in internationaler Kooperation der folgenden Institutionen und programmierer erstellt:

Tobias Leutritz, Enrico Reimer, Nikolaus Weiskopf (Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Leipzig, Deutschland)
Evelyne Balteau, Christophe Phillips (University of Liege, Liege, Belgien)
Siawoosh Mohammadi (Medical Center Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Deutschland)
Martina F Callaghan, John Ashburner (University College London, London, Großbritannien)
Karsten Tabelow (Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics, Berlin, Deutschland)
Bogdan Draganski, Ferath Kerif, Antoine Lutti (LREN, DNC - CHUV, University Lausanne, Lausanne, Schweiz)
Maryam Seif (University of Zurich, Zurich, Schweiz)
Gunther Helms (Department of Medical Radiation Physics, Lund University, Lund, Schweden)
Lars Ruthotto (Emory University, Atlanta, GA, USA)
Gabriel Ziegler (Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Magdeburg, Deutschland)

Referenzen

Callaghan, M. F.; Lutti, A.; Ashburner, J.; Balteau, E.; Corbin, N.; Draganski, B.; Helms, G.; Kherif, F.; Leutritz, T.; Mohammadi, S. et al.; Phillips, C.; Reimer, E.; Ruthotto, L.; Seif, M.; Tabelow, K.; Ziegler, G.; Weiskopf, N.: Example dataset for the hMRI toolbox. Data in Brief 25, 104132 (2019)

MPG.PuRe

DOI

Full

publisher-version

Draganski, B.; Ashburner, J.; Hutton, C.; Kherif, F.; Frackowiak, R. S. J.; Helms, G.; Weiskopf, N.: Regional specificity of MRI contrast parameter changes in normal ageing revealed by voxel-based quantification (VBQ). NeuroImage 55 (4), S. 1423 - 1434 (2011)

MPG.PuRe

DOI

publisher-version

Mohammadi, S.; Carey, D.; Dick, F.; Diedrichsen, J.; Sereno, M. I.; Reisert, M.; Callaghan, M. F.; Weiskopf, N.: Whole-brain in-vivo measurements of the axonal g-ratio in a group of 37 healthy volunteers. Frontiers in Neuroscience 9, 441 (2015)

MPG.PuRe

DOI

publisher-version

Tabelow, K.; Balteau, E.; Ashburner, J.; Callaghan, M. F.; Draganski, B.; Helms, G.; Kherif, F.; Leutritz, T.; Lutti, A.; Philips, C. et al.; Reimer, E.; Ruthotto, L.; Seif, M.; Weiskopf, N.; Ziegler, G.; Mohammadi, S.: hMRI: A toolbox for quantitative MRI in neuroscience and clinical research. NeuroImage 194, S. 191 - 210 (2019)

MPG.PuRe

DOI

pre-print

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Weiskopf, N.; Mohammadi, S.; Lutti, A.; Callaghan, M. F.: Advances in MRI-based computational neuroanatomy: From morphometry to in-vivo histology. Current Opinion in Neurology 28 (4), S. 313 - 322 (2015)

MPG.PuRe

DOI

Weiskopf, N.; Suckling, J.; Williams, G.; Correia, M. M.; Inkster, B.; Tait, R.; Ooi, C.; Bullmore, E. T.; Lutti, A.: Quantitative multi-parameter mapping of R1, PD(*), MT, and R2(*) at 3T: A multi-center validation. Frontiers in Neuroscience 7, 95 (2013)

MPG.PuRe

DOI

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Danksagung und Förderung

EB: gefördert durch European Structural and Investment Fund/European Regional Development Fund & the Belgian Walloon Government, Projekt BIOMED-HUB (Programm 2014-2020).
NW: gefördert durch den European Research Council unter dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union (FP7/2007-2013)/ERC-Antrag No 616905. Förderung dieses Projekts durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union unter Antrag No 681094 und durch dasthe Swiss State Secretariat for Education, Research and Innovation (SERI) unter Vertrag No 15.0137.
SM: gefördert durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union unter dem Marie Sklodowska-Curie-Antrag No 658589.
NW and SM: gefördert durch das BMBF (01EW1711A and B) imRahmen von ERA-NET NEURON.
BD: unterstützt durch die Swiss National Science Foundation (NCCR Synapsy, Projektantrag Nr 32003B_159780) und Foundation Synapsis. LREN dankt vielmals den Roger De Spoelberch and Partridge Foundations für die großzügige finanzielle Unterstützung.
MFC: unterstützt von der MRC and Spinal Research Charity durch den ERA-NET Neuron Joint Call (MR/R000050/1).
The Wellcome Centre for Human Neuroimaging: durch Grundfinanzierung unterstützt durch Wellcome [203147/Z/16/Z].
CP: unterstützt durch F.R.S.-FNRS, Belgien.
Das Projekt hMRI-Toolbox wird gefördert durch die Max-Planck-Gesellschaft.