Abstract
وكان محور هذه الدراسة إلى اختبار حدود قرار من التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي للدماغ بعد الوفاة مقارنة مع الذين يعيشون العقول البشرية. حل MRI الهيكلي في الجسم الحي يقتصر في نهاية المطاف من الضوضاء الفسيولوجية، بما في ذلك نبض، والتنفس وحركة الرأس. على الرغم من أن أجهزة التصوير في تحسن مستمر، فإنه لا يزال من الصعب حل الهياكل على مقياس ملليمتر. على سبيل المثال، الأساسي البصرية المسارات الحسية المشبك في النواة الركبية الجانبية (LGN)، التتابع البصري والسيطرة نواة في المهاد التي عادة يتم تنظيمها في ستة طبقات أحادي معشق. لم تكن دراسات التصوير العصبي قادرا على التمييز بشكل موثوق هذه الطبقات وذلك بسبب صغر حجمها التي هي أقل من 1 مم.
تم اختبار الحد لحل التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي، في الدماغ بعد الوفاة باستخدام صور متعددة بلغ متوسط على مدة طويلة (~ 24 ساعة). وكان الغرض من اختبار ما إذا كان من الممكن حل ل الفرديايرز من LGN في غياب الضوضاء الفسيولوجية. تم استخدام كثافة البروتون (PD) 1 تسلسل النبض الموزون مع اختلاف القرار وغيرها من المعالم لتحديد الحد الأدنى لعدد الصور اللازمة أن تكون مسجلة وبلغ متوسط للتمييز موثوق LGN والمناطق تحت القشرية الأخرى. النتائج أيضا تم مقارنة الصور المكتسبة في العيش العقول البشرية. تم مسحها ضوئيا في الجسم الحي موضوعات من أجل تحديد آثار إضافية من الضوضاء الفسيولوجية على الحد الأدنى لعدد بمسح PD اللازمة لتمييز هياكل تحت القشرية، مفيدة في التطبيقات السريرية.
Introduction
وكان الغرض من هذا البحث لاختبار حدود قرار من التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي في غياب الضوضاء الفسيولوجية. تم الحصول على كثافة البروتون (PD) صور المرجحة في الدماغ بعد الوفاة خلال مدة طويلة (اثنان ~ 24 جلسات ساعة) لتحديد الحد الأدنى لعدد الصور التي تحتاج إلى أن تكون مسجلة وبلغ متوسط لحل هياكل تحت القشرية. وعلى سبيل المقارنة، تم الحصول عليها PD صور المرجح أيضا في البشر الذين يعيشون على مدى عدد من الدورات. على وجه الخصوص، كان الهدف هو التأكد مما إذا كان من الممكن في أفضل سيناريو للحل جميع طبقات الفردية ستة من LGN البشري، والتي هي حوالي 1 مم (الشكل 1).
الشكل 1. طبقات الجانبي الإنسان الركبي نواة. تخطيطي للهيكل الصفحي من LGN. كبير الخلايا وتتكون (M) طبقات من الخلايا العصبية بشكل اكبرحجم الخلية وكثافة الخلايا الصغيرة التي هي المسؤولة عن حل الحركة وبطبيعة الحال الخطوط العريضة (طبقات 1-2، يصور الرمادي الداكن عليه السلام). وتتكون طبقات صغير الخلايا (P) من أصغر حجم الخلية العصبية وكثافة الخلايا الكبيرة التي هي المسؤولة عن حل غرامة شكل ولون (طبقات 4-6، كما هو مبين رمادي فاتح). شريط النطاق 1 مم. الرقم على أساس الملون LGN البشري 12.
تم تحسين القرار المكانية في التصوير بالرنين المغناطيسي عندما يتم زيادة حجم المصفوفة، وعندما انخفضت المجال للرأي (فوف) وسمك شريحة. ومع ذلك، قرار زيادة يقلل من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، الذي يتناسب مع حجم فوكسل. SNR هو أيضا متناسبة مع الجذر التربيعي لعدد من القياسات. في البشر الذين يعيشون، على الرغم من صور متعددة يمكن الحصول على عدد من جلسات التصوير منفصلة، والقرار النهائي محدودة بسبب الضوضاء الفسيولوجية، مثل التنفس، نبضات الدورة الدموية وحركة الرأس.
عالي، القرار (0.35 ملم في الطائرة voxels) PD تم الحصول عليها بالاشعة مرجح. مسح PD تعزيز النقيض من الرمادي والأبيض في المهاد 1، ويؤدي في الصور التي تقلل T 1 و T 2 الآثار. صورتها تعتمد على كثافة البروتونات في شكل الماء والجزيئات مثل البروتينات والدهون في حجم التصوير. الأعداد المتزايدة من البروتونات في النتائج الأنسجة في إشارة إشراقا على الصورة بسبب العنصر الطولي أعلى من مغنطة 2.
تم جمع المسح المرجحة PD نظرا لأنها توفر على النقيض أعلى من الهياكل تحت القشرية مع الأنسجة المحيطة. تناقضات أخرى، مثل T1- والصور المرجحة T2 تؤدي إلى صعوبة في تحديد الهياكل تحت القشرية مثل LGN بسبب نسب أصغر النقيض إلى الضوضاء، كما هو محدد ƒ 1،3.
وبالمثل، وجدت دراسات سابقة أن الصور المرجحة PD من الفورمالين ثابتة أدمغة بعد الوفاة resulteد في الخلافات تباين أعلى بين المادة الرمادية والمادة البيضاء بالمقارنة مع T1- والصور المرجحة T2 الذي كان مماثلة شدة صورة المادة الرمادية والمادة البيضاء 3،4. يمكن المحددات الفيزيائية الحيوية الكامنة شرح هذه الاختلافات. T1 (الطولي) وT2 (عرضية) مرات استرخاء البروتونات الهيدروجين تعتمد على كيفية تحرك المياه داخل الأنسجة. مثبتات مثل العمل الفورمالين من البروتينات عبر ربط. يتم تخفيض الفروق بين التنقل المياه بين أنواع الأنسجة المختلفة عند استخدام مثبتات. وقد لوحظ انخفاض T1 الأنسجة التباين بعد التثبيت، في حين أن الاختلاف في الكثافة النسبية من البروتونات داخل أنسجة الدماغ زيادة مع تثبيت، وتوفير أفضل التمايز النقيض 3، 4.
وقد حددت الدراسات السابقة LGN في المسح المرجحة PD باستخدام 1.5 T 5،6،7، وفي 3 T الماسح الضوئي 8،9. فمن الأهمية بمكان للحصول على هذه بالاشعة لتكون قادرة على الخطوط العريضة على وجه التحديد مدىوLGN. للحفاظ على التغطية الكاملة لنواة تحت القشرية، تم الحصول على 18 شرائح المرجحة PD داخل المهاد. أعيد عينات-كل وحدة تخزين لمرتين مصفوفة القرار 1024، و(0.15 ملم في الطائرة الحجم فوكسل)، متسلسلة، حركة تصحيح ومتوسط لإنتاج صورة عالية الدقة 3D هياكل تحت القشرية. كان العدد الأمثل من الصور PD اللازمة لصفة شريحة التالية 5، وتقليل الوقت المسح إلى أقل من 15 دقيقة في البشر الحية. كان المطلوب فقط 1 صورة PD لترسيم بوضوح المناطق تحت القشرية في الدماغ بعد الوفاة، وتقليل الوقت المسح إلى أقل من 3 دقائق (الشكل 2 و 3).
تم مسحها ضوئيا A-الثابتة الفورمالين كاملة بعد الوفاة عينة الدماغ من امرأة توفيت بسكتة قلبية رئوية في سن 82 عاما. مراجعة السجلات الطبية كشفت أن لديها: مرض الانسداد الرئوي المزمن، والجراحة الصدرية، تجاوز الثلاثي 8 سنوات قبل وفاته، وسرطان الرحم تعامل مع استئصال الرحم7 سنوات قبل وفاته، والدهون، والزرق، وجراحة الساد. تم العينة الدماغ بعد الوفاة الغمر ثابتة في 10٪ من الفورمالين محايدة مخزنة لمدة 3 أسابيع على الأقل في 4 درجات ج. تشريح الدماغ ومسحها ضوئيا مع بروتوكول التصوير نفسه وكذلك مع غيرها من المعالم على مدار عدة ساعات لإجراء مقارنات جودة الصورة . ويمكن وصفها إلا المعلمات الأمثل للبروتوكول.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. مشارك وتشريح الجثث الدماغ تعيين الهاتفي
ملاحظة: تم الحصول على جميع الصور باستخدام 3 T MRI الماسح الضوئي مع رئيس 32 قناة لفائف وجميع مسح MRI أجريت في RT، ما يقرب من 20 درجة مئوية. وكان جميع المشاركين الحق وسلم وأعطى موافقة خطية مستنيرة. كان كل مشارك في صحة جيدة وليس لهم تاريخ من الاضطرابات العصبية. وتمت الموافقة على بروتوكول تجريبي ويتبع المبادئ التوجيهية المشاركين جامعة يورك الإنسان جنة المراجعة.
- اطلب من كل مشارك ملء وتوقيع استمارة موافقة المريض أن تفاصيل إرشادات السلامة التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير بروتوكول العصبية.
- لكل مشارك، وضع سدادات في كل أذن وتأمين رؤوسهم مع منصات لتقليل حركة الرأس.
- لبعد الوفاة تصوير الدماغ، تأكد من إصلاح الدماغ قبل تصوير الأعصاب ويرد داخل حقيبة أو الحاوية التي تناسبها داخل MRI رئيس لفائف. وضع الدماغ بعد الوفاة في الرأس لفائف مع ض محورها (متفوقة على أنفerior) تتماشى مع تحمل من الماسح الضوئي. جذع الدماغ (الخلفي) يجب ان يواجه نحو سفح السرير الماسح الضوئي.
- ضع يديك وسادة فراغ حول الدماغ بعد الوفاة حصول على دعم إضافي.
2. إضفاء الطابع المحلي وتنص على تحت القشرة
ملاحظة: المهاد هو بنية الفصوص مزدوج يقع بالقرب من وسط الدماغ الواقعة بين الدماغ المتوسط والقشرة المخية. تقع داخل المهاد الظهري للLGN البشري، هو هيكل تحت القشرية الصغيرة التي تمتد كحد أقصى ~ 10 ملم.
- تسجيل مشترك جديد، فتح برامج التصوير بالرنين المغناطيسي وانقر فوق علامة التبويب المريض في أعلى الزاوية اليسرى. ثم انقر على التسجيل.
- ملء معلومات المريض المناسبة، ومن ثم انقر فوق علامة التبويب الامتحان.
- للحصول على فحص كالايزر، انقر فوق علامة التبويب امتحان Explorer لإنشاء بروتوكول جديد. مراقبة نافذة انشاء على الشاشة، انقر فوق علامة التبويب الروتينية، وإدخال المعلمات التالية: اكتسابالوقت 28 ثانية، واقتناء مصفوفة 160 × 160، 1 شريحة، 1.6 مم الخواص حجم فوكسل، FOV = 260 مم، المرحلة فوف = 100٪، القرار شريحة = 69٪، وشريحة المرحلة مرحلة جزئية فورييه = 6/8، TR = 3.15 مللي، TE = 1.37 ميللي ثانية، فليب زاوية = 8 درجة.
- تراكب مربع التحديد شريحة تستخدم للحصول على الصور PD على كالايزر تغطي نواة تحت القشرية داخل المهاد، فضلا عن الهياكل المحيطة بها (الشكل 4).
3. عالية الدقة معلمات الهيكلي
- إنشاء بروتوكول جديد للحصول على عالية الدقة المرجحة PD بالاشعة. في إطار الإعداد على الشاشة، انقر فوق علامة التبويب الروتينية، وإدخال المعلمات التالية في اتجاه الاكليلية: اكتساب الوقت 179 ثانية، واقتناء مصفوفة 512 × 512، 0.3 × 0.3 × 1 مم 3 حجم فوكسل، TR = 3.25 ثانية ، TE = 32 ميللي ثانية، وزاوية الوجه = 120 درجة، واقتناء شريحة معشق، وقراءة فوف = 160 ملم، فوف المرحلة = 100٪، والتصوير الموازي (GRAPPA) مععامل التسارع من 2.
- استخدام تسلسل صدى توربو سبين، مع طول صدى قطار 5. صدى الأولى في 32 ميللي ثانية هو صدى فعال لهذا التسلسل. الحد من عرض النطاق الترددي (BW) إلى الحد الأدنى الممكن، 40 هرتز / بكسل، لتعظيم SNR. للحد من مدة المسح، واختيار 18 شرائح، كل 1 مم، مع FOV = 160 ملم. يوفر هذا بلاطة تغطية كافية من المناطق تحت القشرية من الفائدة.
ملاحظة: لتحديد موثوق للهياكل تحت القشرية، والحصول على 5 أشواط مع المعلمات أعلاه. مجموع مدة المسح هو فقط ~ 15 دقيقة (الشكل 5). لم تستخدم الدهون التشبع.
- استخدام تسلسل صدى توربو سبين، مع طول صدى قطار 5. صدى الأولى في 32 ميللي ثانية هو صدى فعال لهذا التسلسل. الحد من عرض النطاق الترددي (BW) إلى الحد الأدنى الممكن، 40 هرتز / بكسل، لتعظيم SNR. للحد من مدة المسح، واختيار 18 شرائح، كل 1 مم، مع FOV = 160 ملم. يوفر هذا بلاطة تغطية كافية من المناطق تحت القشرية من الفائدة.
- في مرحلة ما بعد الوفاة تصوير الدماغ، وتحديد موثوق للهياكل تحت القشرية ويمكن ملاحظة في فحص واحد فقط مع المدة الإجمالية فقط ~ 3 دقائق بعد نفس البروتوكول المسح كما في 3.1 (الشكل 6).
تحليل 4. صورة
ملاحظة: لتحليل البيانات MRI، استخدم في FMRIB متاح مجانامكتبة البرامج (FSL) حزمة المتاحة للتحميل في (https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/).
- فتح نافذة الصالة، وتحويل ملفات DICOM الخام من الماسح الضوئي لكل وحدة تخزين PD إلى تنسيق NIfTI مع DICOM لتحويل NIfTI. وهناك عدد من التي هي متاحة بحرية للتحميل (على سبيل المثال، https://www.nitrc.org/projects/mricron). في سطر الأوامر، اكتب dcm2nii تليها الدليل كل PD صورة المرجح المدى.
- في إطار المحطة الطرفية الحصول على المعلمات الفحص PD الأصلي. اكتب fslinfo في سطر الأوامر تليها الفحص PD في شكل NIfTI.
- خلق صورة فارغة حجم الهدف ذات الدقة العالية التي لديها ضعف القرار ونصف حجم فوكسل التي قدمتها المعلمات من fslinfo من الفحص PD الأصلي. ترتيب المدخلات البيانات لهذا الأمر على النحو التالي:
fslcreatehd <xsize> <ysize> <ضحجم> <tsize> <xvoxsize> <yvoxsize> <zvoxsize> <tr> <xorigin> <yorigin> <zorigin> <نوع البيانات> <headername>
ملاحظة: على سبيل المثال، إذا كان المسح PD الأصلي مع المعلمات التالية كما هو موضح في 3.1 يتم جمع (أي 512 × 512 مصفوفة، 18 شريحة، 0.3 × 0.3 × 1 مم 3 حجم فوكسل، TR = 3.25 ق)، اكتب ما يلي في إطار الأوامر:
fslcreatehd 1024 1024 36 1 0.15 0.15 0.5 3.25 0 0 0 4 blankhr.nii.gz - تعريف التحول باستخدام مصفوفة الهوية. اكتب في أي برنامج محرر النصوص ملف نصي حفظ باسم 'identity.mat' التي تبدو مثل هذا:
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1 - استخدم الأمر اللعوب لتطبيق التحول، upsampling كل تشغيل المرجح PD الأصلي لمضاعفة قرار الكلي من 512 إلى 1024 المصفوفة، وخفض حجم فوكسل في كل البعد مما أدى إلى قرار من 0.15 × 0.15× 0.5 مم 3. في إطار المحطة الطرفية لكل وحدة تخزين PD، اكتب الأمر التالي اللعوب تغيير الأسماء الأصلية والانتاج في المدى:
مغازلة -interp سينك -في originalPD.nii.gz -ref blankhr.nii.gz -applyxfm -init identity.mat -out highresPD.nii.gz
ملاحظة: أين originalPD.nii.gz هو حجم المصدر، هو blankhr.nii.gz القرار الناتج المرغوب فيه، وhighresPD.nii.gz هو اسم حجم الانتاج. - نقل كافة الصور عالية الدقة إلى مجلد جديد، وانتقل إليها في إطار المحطة الطرفية.
- لكل مشارك، سلسلة جميع الصور PD upsampled في ملف 4D واحد باستخدام fslmerge. في نوع إطار المحطة الطرفية:
fslmerge -t concat_highresPD * .nii.gz
ملاحظة: هذا بإنشاء ملف يسمى 4D concat_highresPD.nii.gz. - حركة تصحيح ملف متسلسلة باستخدام mcflirt 10. هذه الأداة تسمح للتسجيل القوي الآلي لالخطي (أفيني) صور الدماغ المشترك والمتعدد الوسائط. حددتصحيح 4-المرحلة، التي تستخدم الاستيفاء سينك (داخليا)، وتمريرة الأمثل المزيد لمزيد من الدقة. في نوع إطار المحطة الطرفية:
mcflirt -في concat_highresPD -out mcf_concat_highresPD.nii.gz -stages 4 -plots
ملاحظة: هذا بإنشاء ملف يسمى 4D mcf_concat_highresPD.nii.gz. - وأخيرا، إنشاء 3D يعني الصورة باستخدام fslmaths. في نوع إطار المحطة الطرفية:
fslmaths mcf_concat_highresPD.nii.gz -Tmean mean_highresPD.nii.gz
ملاحظة: هذا بإنشاء ملف يسمى 3D mean_highresPD.nii.gz هذا هو ذات جودة عالية - تصور النتيجة النهائية 3D صورة عالية الدقة باستخدام الأمر fslview. في الدليل من حيث صورتك، اكتب ما يلي في نافذة الصالة:
fslview mean_highresPD.nii.gz ". - تفقد التشكيلات شدة رويس في السؤال. إنشاء ROI باستخدام fslview (هذا يمكن أن يكون خط عمودي استخلاصها عبر منطقة LGN على سبيل المثال). في fslview تحميل صورة PD عالية الدقة. انقر فوق علامة التبويب أدوات،ثم انقر فوق علامة التبويب صورة واحدة لتكبير الصورة لرسم رويس. ثم انقر فوق علامة التبويب ملف تليها علامة التبويب إنشاء قناع. رسم خط في العائد على الاستثمار من الفائدة. حفظ ROI بالنقر فوق ملف، ثم حفظ باسم. تكرار أقنعة خط لمناطق متعددة داخل ROI للمقارنات كثافة ورويس الأخرى المعنية.
- استخدام الأمر 3dmaskdump AFNI على تحليل كثافة الناتجة من الصورة. في الدليل من حيث الصور هي، استخدم الأمر التالي في إطار المحطة الطرفية لاستخراج شدة صورة والمكان (على النحو result_mask.txt) من قناع ROI الخاص بك:
3dmaskdump -o result_mask.txt -noijk -xyz -mask ROI_linemask.nii.gz PDaverage_image.nii.gz
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
مرة واحدة يشرع في تحت القشرة داخل المهاد، يتم جمع PD الصور المرجحة داخل مربع التحديد شريحة (الشكل 4). وSNR تحسينها من خلال زيادة عدد المتوسطات في كل من تشريح الجثة واجراء الفحوصات المجراة. لتحديد جودة الصورة، ومقارنة SNR من المتوسطات مسح مختلفة من خلال تقسيم إشارة من منطقة في الدماغ تعني الانحراف المعياري في بعض المناطق خارج الدماغ. تم احتساب SNR كما SNR = 0.655 * ميكرون الأنسجة / σ الهواء 11، حيث ميكرون الأنسجة يدل على متوسط قيمة كثافة بكسل من العائد على الاستثمار داخل المنطقة من المخ، σ الهواء يدل على الانحراف المعياري للضوضاء لROI في الهواء الخلفية لل الصورة التي هي خالية من التحف الظلال، و0.655 عامل يدل على توزيع Rician من الضوضاء في الخلفية في صورة حجم (الشكل 2). يظهر الدماغ بعد الوفاة demarca واضحنشوئها هياكل تحت القشرية في 1 فقط PD حجم الموزون (~ 3 دقائق اكتساب الوقت)، في حين أن الحد الأدنى من 5 PD الصور مرجح بلغ متوسط (~ 15 دقيقة) مطلوبة للدماغ في الجسم الحي لإظهار ترسيم واضح للهياكل تحت القشرية (الشكل 3) . أظهر المجراة 5 متوسط حجم التفاصيل تحت القشرية واضح مماثل لمتوسط حجم 40 (الشكل 5). أظهر تشريح الجثة حجم واحد التفاصيل مماثل لمتوسط 100 الحجم (الشكل 6). نحن تآمر كثافة خط صورة عن متوسط الحد الأقصى للفحص (40 في الجسم الحي، و 100 بعد الوفاة). اليسار واليمين في الجسم الحي LGN تظهر بوضوح 6 قمم شدة المقابلة لست طبقات. للتأكد من هذا لم يكن مجرد نتيجة زائفة بسبب الضوضاء، قمنا بقياس ثلاثة الشخصي الخط في LGN في مواقع مختلفة أفقية، مع مراعاة نفس قمم في كل منهما. في LGN، والمناطق الواقعة بين طبقات لها أجسام الخلايا أقل ويتوقع أن تكون أقل كثافة والعشرين erefore عرض أقل كثافة PD. في الدماغ بعد الوفاة، لم يكن هناك اختلاف في كثافة التي يمكن أن تعزى إلى طبقات (الشكل 7). تتم مقارنة نتائج ممثل من واحد في الجسم الحي وظيفة واحدة الوفاة الدماغ بعد بروتوكول أعلاه في اقتناء التصوير بالرنين المغناطيسي.
الشكل 2. مقارنة بين SNR إلى المتوسطات المرجحة PD عدد في تشريح الجثة والحية الدماغ الصور. وتحسن SNR عن طريق زيادة عدد المتوسطات في كل بالاشعة بعد الوفاة (كما هو موضح باللون الرمادي) ومسح الجسم الحي (كما هو موضح باللون الأسود) . الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4. الحدود اختيار PD شريحة منظر سهمي من صورة تشريحية في الدماغ البشري تعيش عرض الحدود اختيار شريحة (خطوط بيضاء) أرفق المهاد التي تحتوي على LGN والدماغ. تم استخدام الحدود اختيار شريحة كنموذج لجمع لوح صورة PD تتألف من 18 شرائح، كل 1 مم، والبشر الذين يعيشون وأيضا الدماغ بعد الوفاة. الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5. في الجسم الحي الدماغ الصور (A) شريحة الاكليلية من الإناث (سن 27) المتوسطات في حجم بالاشعة 5 PD: اكتساب الوقت = 179 ق، 512 المصفوفة، عرض النطاق الترددي = 40 هرتز / مقصف، TR = 3.25 ق، TE = 32 مللي، 18 شرائح، 0.3 & #215؛ 0.3 × 1 مم 3 voxels [0.15 × 0.15 × 0.5 مم 3 voxels upsampled]. لوحظ ترسيم واضح للLGN وهياكل تحت القشرية الأخرى. (B) شريحة الاكليلية من نفس الدماغ المتوسط في 40 PD مجلدات في نفس الدورة (اكتساب مجموع ~ 2 ساعة)، مع المعلمات التصوير نفسها كما في (A). الحانات نطاق البيضاء في عرض أنجستروم ل(A) و (B) هي 10 ملم، والسهام البيضاء للدلالة على مكان وجود اليمين واليسار LGN. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 6. تشريح الجثث الدماغ الصور (A) شريحة الاكليلية من الدماغ بعد الوفاة حصلت في 1 PD حجم المسح الضوئي: اكتساب الوقت = 179 ثانية، 512 المصفوفة، عرض النطاق الترددي = 40 هرتز / مقصف، TR= 3.25 ثانية، TE = 32 مللي، 18 شرائح، 0.3 × 0.3 × 1 مم 3 voxels [0.15 × 0.15 × 0.5 مم 3 voxels upsampled]. لوحظ تحديد واضح لهياكل تحت القشرية. شريط النطاق الأبيض هو 10 ملم، والسهام البيضاء للدلالة على مكان وجود اليمين واليسار LGN. (B) شريحة الاكليلية من الدماغ بعد الوفاة المتوسط في 100 PD (~ 5 ساعة الوقت المسح الضوئي) وحدات التخزين باستخدام نفس شريحة وصفة طبية كما في A. تم تكبيره الرأي، مع تحديد واضح لهياكل تحت القشرية: الأمامي شحم النواة (APul)، وحقول CA1-CA3 من الحصين، نواة الجانبية الركبي (LG)، وسطي الركبي النواة (MG)، شحم (بول)، المهادية نواة شبكي (RT)، بطني الخلفي النواة المهادية (VPL). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
توضح هذه الدراسة بروتوكول الأمثل في اقتناء وتقنية التحليل من أجل الحصول على دقة عالية-PD الصور المرجح لمناطق تحت القشرية. تم اختبار عدد من المعلمات المسح الضوئي وتعديلها مع تلك الأكثر أهمية المتعلقة حجم المصفوفة، وحجم فوكسل، وعرض النطاق الترددي لزيادة SNR وخفض عدد من عمليات الاستحواذ، خطوة حاسمة في أن تكون قادرة على تحديد عالية الدقة هياكل تحت القشرية. بالتزامن مع العثور على أفضل المعايير ضمن البشر الذين يعيشون، اختبر هذا البحث قيود مطلقة من ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي في ظل ظروف مثالية، من دون قلق الحركة الفنية وضيق الوقت للمرضى من خلال مسح الدماغ بعد الوفاة. في الدراسات المستقبلية، وهذا صورة عالية الدقة يمكن استخدامها كقالب قبل باجتزاء وتلطيخ العينة.
وقد وصفت دراسات سابقة مرات الاسترخاء المناسبة والبروتوكولات الأمثل لعالية الدقة PD التصوير الهيكلي للأدمغة ما بعد الوفاة الثابتة الفورمالين ل1.5 T 3،13. تم الأمثل المعلمات في هذه الدراسة، التي سمحت لخفض مدة المسح الضوئي، الأمثل لضبط السريرية. نجحنا في تقرير لمحات كثافة خط في الحد الأقصى في الجسم الحي متوسط المسح من اليسار واليمين LGN. نحن تآمر كثافة خط صورة عن متوسط الحد الأقصى للفحص (40 في الجسم الحي، و 100 بعد الوفاة). اليسار واليمين في الجسم الحي LGN تظهر بوضوح 6 قمم شدة المقابلة لست طبقات. استبعاد الضجيج، قمنا بقياس ثلاثة قياسات الشخصي الخط في LGN.
وأفادت الدراسات MRI الإنسان الأخيرة ضمور في LGN في السكان الزرق حيث مرتفعات LGN أفيد انخفضت مقارنة مع الضوابط 7، وكذلك تم الإبلاغ عن انخفاض في حجم LGN في مجموعة الجلوكوما 8. كلتا الدراستين تقتصر في ذلك صورهم لم تكن واضحة مثل تلك التي يتم الحصول عليها عن التقييم في دراستنا. على الرغم رانه LGN لم تراع طبقات كما هو واضح في الدماغ بعد الوفاة بعد حصولها على 100 مجلدا من بروتوكول الأمثل (~ 5 ساعة من مدة المسح الضوئي)، وعدد من الاحتمالات المختلفة يمكن أن يفسر لماذا لم يتم العثور على طبقات LGN كاف في المتوسط بعد الوفاة. على سبيل المثال، قد يكون هناك عدم كفاية SNR و / أو بين الصفحي النقيض من ذلك، عدم وضوح الكثير من تسجيل حجم الحجم، عدم وضوح الكثير من 1 مم سماكة شريحة، عملية التثبيت، وربما يرجع ذلك إلى انحطاط LGN المناسب لزرق 7،8 في هذا بعينه ما بعد الوفاة الدماغية. وبالإضافة إلى ذلك، وجد التحليل الكمي على التحكم في الدماغ فيفو اليمين واليسار وكانت أحجام LGN 167.94 مم 3 مم و168.13 3 على التوالي، في حين بلغ حجم الدماغ كله 1364.47 سم 3. بعد الوفاة ترك الحق وكانت أحجام LGN 73.11 ملم 3 وLGN 85 مم 3 في حين بلغ حجم الدماغ كله 909.62 سم 3. ويبدو أن هناك أي DIFاملؤمتر في شكل التشريح LGN مقارنة في الجسم الحي. وقد أجريت حجم LGN وتحليل الدماغ كله يعتمد على أساليب ذكرت سابقا 9.
على الرغم من دراستنا وجدت المعلمات المثلى في البيئات الطبية باستخدام لوح اختيار شريحة داخل المناطق ذات الاهتمام، فإن وجود قيود على أسلوبنا تشمل تصوير الدماغ كله في الجسم الحي بالنظر إلى أنها ستزيد مدة المسح الضوئي. على سبيل المثال، فإن صورة المرجحة PD من الدماغ كله جمعها مع نفس المعلمات مع شرائح 128 في 1 حجم يأخذ ~ 21 دقيقة لجمع ومثالية لكامل الدماغ عالية الدقة تصوير الدماغ بعد الوفاة. ومع ذلك، مع حد أدنى من 5 متوسطات اللازمة للكشف في الجسم الحي، ~ 105 دقيقة من وقت الفحص سوف تكون مطلوبة.
في الختام، وأساليب التصوير وصفها في هذه الدراسة يمكن تكرارها لإجراء التجارب في المستقبل في تحت القشرة الإنسان وهي من أعلى مستويات الجودة بالمقارنة مع غيرها من modalit التصويرالمنشأ مثل CT و PET. بما في ذلك LGN من النظام البصري، يمكن فحص التحقيقات المستقبلية أخرى على هياكل تحت القشرية مثل الهياكل تحت القشرية متعددة الحواس مثل شحم، وهياكل المعالجة السمعية مثل نواة وسطي الركبي، أكيمة السفلي، ونواة القوقعة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Magnetom Trio 3T MRI | Siemens (Erlangen, Germany). | ||
| Vacuum cushion hand | Siemens | Mat No: 4765454 | Manufactured by: Johannes-Stark-Stk. 8 D-92224 Amberg |
References
- Devlin, J. T., et al. Reliable identification of the auditory thalamus using multi-modal structural analyses. NeuroImage. 30 (4), 1112-1120 (2006).
- Fellner, F., et al. True proton density and T2-weighted turbo spin-echo sequences for routine MRI of the brain. Neuroradiology. 36 (8), 591-597 (1994).
- Schumann, C. M., Buonocore, M. H., Amaral, D. G. Magnetic resonance imaging of the post-mortem autistic brain. J Autism Dev Disord. 31 (6), 561-568 (2001).
- Tovi, M., Ericsson, A. Measurements of T1 and T2 over time in formalin-fixed human whole-brain specimens. Acta Radiol. 33 (5), 400-404 (1992).
- Fujita, N., et al. Lateral geniculate nucleus: anatomic and functional identification by use of MR imaging. Am J Neuroradiol. 22 (9), 1719-1726 (2001).
- Bridge, H., Thomas, O., Jbabdi, S., Cowey, A. Changes in connectivity after visual cortical brain damage underlie altered visual function. Brain. 131 (6), 1433-1444 (2008).
- Gupta, N., et al. Atrophy of the lateral geniculate nucleus in human glaucoma detected by magnetic resonance imaging. Br J Opthalmol. 93 (1), 56-60 (2009).
- Dai, H., et al. Assessment of lateral geniculate nucleus atrophy with 3T MR imaging and correlation with clinical stage of glaucoma. Am J Neuroradiol. 32 (7), 1347-1353 (2011).
- McKetton, L., Kelly, K. R., Schneider, K. A. Abnormal lateral geniculate nucleus and optic chiasm in human albinism. J Comp Neurol. 522 (11), 2680-2687 (2014).
- Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. NeuroImage. 17 (2), 825-841 (2002).
- Dietrich, O., Raya, J. G., Reeder, S. B., Reiser, M. F., Schoenberg, S. O. Measurement of signal-to-noise ratios in MR images: influence of multichannel coils, parallel imaging, and reconstruction filters. J Magn Reson Imaging. 26 (2), 375-385 (2007).
- Andrews, T. J., Halpern, S. D., Purves, D. Correlated size variations in human visual cortex, lateral geniculate nucleus, and optic tract. J Neurosci. 17 (8), 2859-2868 (1997).
- Pfefferbaum, A., Sullivan, E. V., Adalsteinsson, E., Garrick, T., Harper, C. Postmortem MR imaging of formalin-fixed human brain. NeuroImage. 21 (4), 1585-1595 (2004).
