Aprendizaje automático de fotografías de disección y escaneo de superficies para neuropatología cuantitativa en 3D

Presentamos herramientas de código abierto para el análisis en 3D de fotografías de secciones disecadas de cerebros humanos, que se adquieren rutinariamente en bancos de cerebros pero rara vez se utilizan para un análisis cuantitativo. Nuestras herramientas pueden: (i) reconstruir en 3D un volumen a partir de las fotografías y, opcionalmente, un escaneo de superficie; y (ii) producir una segmentación 3D de alta resolución en 11 regiones cerebrales por hemisferio (22 en total), independientemente del grosor de la sección. Nuestras herramientas pueden usarse como un sustituto de la resonancia magnética (RM) ex vivo, que requiere acceso a un escáner de RM, experiencia en escaneo ex vivo y considerables recursos financieros. Probamos nuestras herramientas en datos sintéticos y reales de dos Centros de Investigación sobre la Enfermedad de Alzheimer de los NIH. Los resultados muestran que nuestra metodología produce reconstrucciones 3D, segmentaciones y mediciones volumétricas precisas que están altamente correlacionadas con las de la RM. Nuestro método también detecta las diferencias esperadas entre casos de enfermedad de Alzheimer confirmados post mortem y controles. Las herramientas están disponibles en nuestra amplia suite de neuroimágenes “FreeSurfer” (https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/PhotoTools).