Contribuciones al estudio de la sensibilidad de la morfometría basada en vóxel aplicada al estudio de la anatomía cerebral de roedores

Abstract

La morfometría basada en vóxel (MBV) es una de las técnicas de morfometría cerebral más utilizadas para la investigación de cambios morfológicos en el cerebro. MBV se ha utilizado en conjunto con la aplicación de modelos experimentales animales para investigar el efecto de diversas patologías y su efecto en los cambios de concentración y volumen de materia gris. A pesar de su amplio uso, no existe en la literatura un estudio exhaustivo de su sensibilidad y precisión al momento de detectar atrofias cerebrales en roedores. En este trabajo se aplicó la simulación de atrofias cerebrales en imágenes de resonancia magnética de ratones para poder evaluar el desempeño de diversas variantes de MBV. Se analizó el efecto que tiene el suavizado, la normalización espacial y el tamaño de muestra en los resultados de MBV. Adicionalmente, se estudió en profundidad la sensibilidad del método para detectar atrofias de diferente tamaño y nivel de pérdida de materia gris. Se demostró que los pasos del procesamiento utilizados en MBV son un factor clave en los resultados del método. Además, se pudieron establecer límites específicos de la precisión y sensibilidad del método sentando bases para la interpretación de sus resultados en casos experimentales reales. Voxel based morphometry (VBM) is one of the most widely used brain morphometry techniques for the investigation of morphological changes in the brain. MBV has been used, with the application of experimental animal models, to investigate the effect of various pathologies and their effect on changes in concentration and volume of gray matter. Despite its wide use, there is no exhaustive study in the literature of its sensitivity and accuracy when detecting brain atrophies in rodents. In this work, the simulation of cerebral atrophies in magnetic resonance images of mice was applied in order to evaluate the performance of various VBM pipelines. The effect of smoothing, spatial normalization and sample size on VBM results was analyzed. Additionally, the sensitivity of the method detecting atrophies of different sizes and levels of tissue loss was studied comprehensively. The processing steps used in VBM were shown to be a key factor in the results of the method. In addition, specific limits of the precision and sensitivity of the method could be established, laying the foundation for the interpretation of results in real experimental cases.