Statistical segmentation model for accurate electrode positioning in Parkinson’s deep brain stimulation based on clinical low-resolution image data and electrophysiology
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Deep Brain Stimulation (DBS), applying chronic electrical stimulation of subcortical structures, is a clinical intervention applied in major neurologic disorders. In order to achieve a good clinical effect, accurate electrode placement is necessary. The primary localisation is typically based on presurgical MRI imaging, often followed by intra-operative electrophysiology recording to increase the accuracy and to compensate for brain shift, especially in cases where the surgical target is small, and there is low contrast: e.g., in Parkinson's disease (PD) and in its common target, the subthalamic nucleus (STN). METHODS: We propose a novel, fully automatic method for intra-operative surgical navigation. First, the surgical target is segmented in presurgical MRI images using a statistical shape-intensity model. Next, automated alignment with intra-operatively recorded microelectrode recordings is performed using a probabilistic model of STN electrophysiology. We apply the method to a dataset of 120 PD patients with clinical T2 1.5T images, of which 48 also had available microelectrode recordings (MER). RESULTS: The proposed segmentation method achieved STN segmentation accuracy around dice = 0.60 compared to manual segmentation. This is comparable to the state-of-the-art on low-resolution clinical MRI data. When combined with electrophysiology-based alignment, we achieved an accuracy of 0.85 for correctly including recording sites of STN-labelled MERs in the final STN volume. CONCLUSION: The proposed method combines image-based segmentation of the subthalamic nucleus with microelectrode recordings to estimate their mutual location during the surgery in a fully automated process. Apart from its potential use in clinical targeting, the method can be used to map electrophysiological properties to specific parts of the basal ganglia structures and their vicinity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».