Abstract
इस अध्ययन का ध्यान केंद्रित मानव दिमाग रहने वाले की तुलना में एक पोस्टमार्टम के मस्तिष्क की संरचनात्मक एमआरआई का संकल्प सीमा का परीक्षण करने के लिए किया गया था। विवो में संरचनात्मक एमआरआई का संकल्प अंततः धड़कन, श्वसन और सिर आंदोलन सहित शारीरिक शोर, द्वारा सीमित है। इमेजिंग हार्डवेयर में सुधार जारी है, यद्यपि यह मिलीमीटर पैमाने पर संरचनाओं को हल करने के लिए अभी भी मुश्किल है। उदाहरण के लिए, पार्श्व जानुवत नाभिक में प्राथमिक दृश्य संवेदी रास्ते अन्तर्ग्रथन (LGN), सामान्य रूप से छह interleaved आँख परतों में आयोजित किया जाता है कि चेतक में एक दृश्य रिले और नियंत्रण नाभिक। न्यूरोइमेजिंग के अध्ययन मज़बूती से कम से कम 1 मिमी मोटी हैं कि उनके छोटे आकार की वजह से इन परतों भेद करने में सक्षम नहीं किया गया है।
एक शवपरीक्षा मस्तिष्क में संरचनात्मक एमआरआई का समाधान करने की सीमा, का उपयोग कर एकाधिक छवियों को एक लंबी अवधि (~ 24 ज) पर औसतन परीक्षण किया गया था। उद्देश्य यह व्यक्ति एल को हल करने के लिए संभव था कि क्या परीक्षण के लिए किया गयाशारीरिक शोर के अभाव में LGN की Ayers। एक प्रोटॉन घनत्व (पीडी) 1 भारित पल्स अनुक्रम पंजीकृत होना आवश्यक छवियों की न्यूनतम संख्या निर्धारित करने के लिए संकल्प और अन्य मानकों के साथ अलग से इस्तेमाल किया और मज़बूती से LGN और अन्य subcortical क्षेत्रों में भेद करने के लिए औसतन किया गया था। परिणाम यह भी मानव दिमाग में रहने वाले अधिग्रहीत छवियों की तुलना में थे। में विवो विषयों नैदानिक अनुप्रयोगों में उपयोगी subcortical संरचनाओं, अंतर करने की जरूरत पीडी स्कैन की न्यूनतम संख्या पर शारीरिक शोर के अतिरिक्त प्रभाव का निर्धारण करने के लिए स्कैन किया गया।
Introduction
इस शोध का उद्देश्य शारीरिक शोर के अभाव में संरचनात्मक एमआरआई का संकल्प सीमा का परीक्षण करने के लिए किया गया था। प्रोटॉन घनत्व (पीडी) भारित छवियों पंजीकृत किए जाने की आवश्यकता है कि छवियों की न्यूनतम संख्या निर्धारित करने के लिए एक लंबी अवधि (दो ~ 24 घंटा सत्र) पर एक पोस्टमार्टम के मस्तिष्क में हासिल कर लिया और subcortical संरचनाओं को हल करने के लिए औसतन थे। तुलना के लिए, पीडी भारित छवियों को भी सत्र की एक संख्या से अधिक जीवित मनुष्यों में हासिल किया गया। विशेष रूप से, उद्देश्य यह लगभग 1 मिमी मोटी (चित्रा 1) कर रहे हैं जो मानव LGN के सभी छह अलग-अलग परतों को हल करने के लिए एक सबसे अच्छी स्थिति में संभव होगा कि क्या पता लगाने के लिए किया गया था।
चित्रा 1. मानव पार्श्व Geniculate न्यूक्लियस परतें। LGN की लामिना संरचना के योजनाबद्ध। Magnocellular (एम) परतों बड़ा न्यूरोनल के शामिल हैं(के रूप में गहरे भूरे रंग दर्शाया परतों 1-2,) गति और पाठ्यक्रम की रूपरेखा को हल करने के लिए जिम्मेदार हैं कि सेल आकार और छोटे सेल घनत्व। Parvocellular परतों (पी) (हल्के भूरे रंग के रूप में चित्रित परतों 4-6,) ठीक-रूप और रंग को हल करने के लिए जिम्मेदार हैं कि छोटे न्यूरोनल सेल आकार और बड़ा सेल घनत्व के शामिल हैं। स्केल बार 1 मिमी। दाग मानव LGN 12 के आधार पर चित्रा।
मैट्रिक्स का आकार बढ़ जाता है जब एमआरआई में स्थानिक संकल्प में सुधार हुआ है, और देखने के क्षेत्र-(FOV) और टुकड़ा मोटाई कम कर रहे हैं। हालांकि, वृद्धि के प्रस्ताव voxel मात्रा के लिए आनुपातिक है जो शोर अनुपात (SNR), करने के लिए संकेत कम हो जाती है। SNR भी माप की संख्या का वर्गमूल के लिए आनुपातिक है। एकाधिक छवियों अलग इमेजिंग सत्र के एक नंबर पर प्राप्त किया जा सकता है, हालांकि रहने वाले मनुष्यों में, परम संकल्प ऐसे श्वसन, संचार स्पंदन और सिर आंदोलन के रूप में, शारीरिक शोर से सीमित है।
उच्चसंकल्प (0.35 मिमी में विमान voxels) भारित स्कैन हासिल किया गया पीडी। पीडी स्कैन चेतक 1 में ग्रे और सफेद विपरीत बढ़ाने, और टी -1 और टी 2 प्रभाव को कम करने कि छवियों में परिणाम। अपनी छवि को ऐसे इमेजिंग मात्रा में प्रोटीन और वसा के रूप में पानी और बड़े अणुओं के रूप में प्रोटॉन के घनत्व पर निर्भर है। कारण आकर्षण संस्कार 2 के उच्च अनुदैर्ध्य घटक के लिए छवि पर एक उज्जवल संकेत में एक ऊतक परिणामों में प्रोटॉन की बढ़ी संख्या।
वे आसपास के ऊतकों के साथ subcortical संरचनाओं के एक उच्च विपरीत प्रदान के बाद पीडी भारित स्कैन एकत्र किए गए थे। ऐसे T1- और टी 2 भारित छवियों के रूप में अन्य विरोधाभासों, 1,3 ƒ निर्धारित के रूप में होने के कारण छोटे विपरीत करने वाली शोर अनुपात करने के लिए LGN तरह subcortical संरचनाओं का वर्णन करने में कठिनाई होती है।
इसी तरह, पहले के अध्ययनों formalin के कि पीडी भारित छवियों पोस्टमार्टम दिमाग resulte तय पायाग्रे और सफेद पदार्थ के बीच उच्च विपरीत मतभेद में घ T1- करने के लिए और इसी तरह ग्रे और सफेद पदार्थ की छवि तीव्रता 3,4 था कि टी 2 भारित छवियों की तुलना में। अंतर्निहित biophysical निर्धारकों इन मतभेदों की व्याख्या कर सकते हैं। हाइड्रोजन प्रोटॉन की (अनुदैर्ध्य) T1 और टी 2 (अनुप्रस्थ) छूट बार ऊतक के भीतर कैसे पानी चाल पर निर्भर करते हैं। इस तरह के पार से जोड़ने प्रोटीन द्वारा formalin काम के रूप में Fixatives। fixatives उपयोग किया जाता है, जब पानी गतिशीलता के बीच मतभेदों को अलग-अलग प्रकार के ऊतकों के बीच कम कर रहे हैं। से कम टी 1 ऊतक इसके विपरीत, निर्धारण के बाद देखा गया है बेहतर विपरीत भेदभाव 3, 4 उपलब्ध कराने के निर्धारण के साथ वृद्धि हुई मस्तिष्क के ऊतकों के भीतर प्रोटॉन के सापेक्ष घनत्व में अंतर है, जबकि।
पिछले अध्ययनों से एक 1.5 टी 5,6,7 का उपयोग कर पीडी भारित स्कैन में LGN पहचान और 3 टी स्कैनर 8,9 पर है। यह ठीक की हद तक की रूपरेखा तैयार करने के लिए सक्षम होने के लिए इन स्कैन प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण हैLGN। Subcortical नाभिक की पूर्ण कवरेज बनाए रखने के लिए, 18 पीडी भारित स्लाइस चेतक के भीतर प्राप्त किया गया। प्रत्येक खंड में दो बार संकल्प 1024 मैट्रिक्स के लिए फिर से जांचा (0.15 मिमी में विमान voxel आकार), श्रेणीबद्ध, गति सही है और subcortical संरचनाओं के एक उच्च संकल्प 3 डी छवि का निर्माण करने के लिए औसतन किया गया था। निम्नलिखित टुकड़ा पर्चे के लिए आवश्यक पीडी छवियों की अधिकतम संख्या में रहने वाले मनुष्यों में कम से कम 15 मिनट के लिए स्कैन समय को कम करने, 5 था। केवल 1 पीडी छवि के कम से कम 3 मिनट के लिए स्कैन समय को कम करने, स्पष्ट रूप से पोस्टमार्टम के मस्तिष्क में subcortical क्षेत्रों हदबंदी के लिए आवश्यक था (चित्रा 2 और 3)।
एक पूरी formalin तय पोस्टमार्टम मस्तिष्क नमूना 82 साल की उम्र में हृदय की गिरफ्तारी की मृत्यु हो गई थी, जो एक औरत से स्कैन किया गया। मेडिकल रिकॉर्ड की समीक्षा से पता चला है कि वह था: क्रोनिक प्रतिरोधी फेफड़े की बीमारी, एनजाइना, ट्रिपल बाईपास सर्जरी 8 साल पहले मौत के लिए, गर्भाशय कैंसर गर्भाशय के साथ इलाज7 साल मौत, कोलेस्ट्रॉल, मोतियाबिंद, और मोतियाबिंद सर्जरी से पहले। पोस्टमार्टम के मस्तिष्क नमूना ही इमेजिंग प्रोटोकॉल के साथ के रूप में अच्छी तरह से छवि गुणवत्ता की तुलना के लिए कई घंटे के कोर्स पर अन्य मानकों के साथ के रूप में स्कैन किया गया 4 डिग्री C.The पोस्टमार्टम के मस्तिष्क में कम से कम 3 सप्ताह के लिए 10% तटस्थ बफर formalin में विसर्जन तय की गई थी । केवल अनुकूलित मापदंडों प्रोटोकॉल के लिए वर्णित किया जाएगा।
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Protocol
1. प्रतिभागी और पोस्टमार्टम ब्रेन सेट-अप
नोट: सभी छवियों को एक 32-चैनल सिर कुंडल और सभी एमआरआई स्कैन के साथ एक 3 टी एमआरआई स्कैनर का उपयोग कर हासिल किया गया, आरटी पर लगभग 20 डिग्री सेल्सियस प्रदर्शन किया गया था। सभी प्रतिभागियों को सही सौंप दिया गया और बताया लिखित सहमति दे दी है। प्रत्येक प्रतिभागी को मस्तिष्क संबंधी बीमारियों का कोई इतिहास के साथ अच्छे स्वास्थ्य में था। प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल को मंजूरी दे दी और न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय मानव प्रतिभागियों समीक्षा समिति के दिशा निर्देशों के बाद किया गया था।
- प्रत्येक प्रतिभागी को भरें और एमआरआई सुरक्षा दिशा निर्देशों और न्यूरो इमेजिंग प्रोटोकॉल विवरण है कि एक मरीज को सहमति पत्र पर हस्ताक्षर से पूछो।
- प्रत्येक भागीदार के लिए, एक कान में इयरप्लग जगह है और सिर गति कम करने के लिए पैड के साथ उनके सिर सुरक्षित है।
- पोस्टमार्टम के ब्रेन इमेजिंग के लिए, मस्तिष्क न्यूरोइमेजिंग करने से पहले तय हो गई है और एमआरआई सिर-कुंडल के भीतर फिट बैठता है कि एक बैग या कंटेनर के भीतर निहित है सुनिश्चित करें। अपने z अक्ष के साथ सिर कुंडली में पोस्टमार्टम के मस्तिष्क की जगह (बेहतर inf के लिएerior) स्कैनर के बोर के साथ गठबंधन किया। मस्तिष्क (पीछे) स्कैनर बिस्तर के पैर की ओर का सामना करना चाहिए।
- अतिरिक्त सहायता के लिए पोस्टमार्टम मस्तिष्क के आसपास वैक्यूम तकिया हाथ रखें।
2. लोकलाइजिंग और Subcortex निर्धारण
नोट: चेतक मध्यमस्तिष्क और सेरेब्रल कॉर्टेक्स के बीच स्थित मस्तिष्क के केंद्र के पास स्थित एक दोहरी खंडदार संरचना है। पृष्ठीय चेतक के भीतर स्थित है, मानव LGN ~ 10 मिमी की अधिकतम फैली हुई है कि एक छोटे से subcortical संरचना है।
- एक नए भागीदार रजिस्टर करने के लिए, एमआरआई इमेजिंग सॉफ्टवेयर को खोलने और ऊपरी बाएँ हाथ के कोने में रोगी टैब पर क्लिक करें। फिर रजिस्टर पर क्लिक करें।
- उचित रोगी जानकारी में भरें, और फिर परीक्षा टैब पर क्लिक करें।
- एक localizer स्कैन प्राप्त करने के लिए, एक नए प्रोटोकॉल बनाने के लिए परीक्षा एक्सप्लोरर टैब पर क्लिक करें। स्क्रीन पर सेट-अप विंडो का निरीक्षण नियमित टैब पर क्लिक करें और निम्न पैरामीटर दर्ज करें: अधिग्रहणसमय 28 सेकंड, अधिग्रहण मैट्रिक्स 160 × 160, 1 टुकड़ा, 1.6 मिमी मोटी isotropic voxel आकार, FOV = 260 मिमी, FOV चरण = 100%, टुकड़ा संकल्प = 69%, चरण और आंशिक चरण टुकड़ा फूरियर = 6/8, टी.आर. = 3.15 एमएस, ते = 1.37 मिसे, कोण = 8 ° पलटें।
- (चित्रा 4) चेतक भीतर subcortical नाभिक को कवर localizer खत्म पीडी छवियों को प्राप्त करने के साथ-साथ संरचनाओं के आसपास के लिए इस्तेमाल किया टुकड़ा चयन बॉक्स ओवरले।
3. उच्च संकल्प स्ट्रक्चरल पैरामीटर्स
- उच्च संकल्प पीडी भारित स्कैन प्राप्त करने के लिए एक नए प्रोटोकॉल बनाएँ। , टी.आर. अधिग्रहण के समय के 179 सेकंड, अधिग्रहण मैट्रिक्स 512 × 512, 0.3 × 0.3 × 1 मिमी 3 voxel आकार = 3.25 सेकंड: स्क्रीन पर सेट-अप विंडो में, नियमित टैब पर क्लिक करें और राज्याभिषेक अभिविन्यास में निम्नलिखित मानकों दर्ज , ते = 32 मिसे, फ्लिप कोण = 120 डिग्री, interleaved टुकड़ा अधिग्रहण, FOV साथ = 160 मिमी, FOV चरण = 100%, समानांतर इमेजिंग (GRAPPA) पढ़ें2 के एक त्वरण कारक।
- 32 मिसे पर 5. पहले गूंज की प्रतिध्वनि रेलगाड़ी की लंबाई के साथ एक टर्बो स्पिन गूंज अनुक्रम का उपयोग इस दृश्य के लिए प्रभावी गूंज है। SNR अधिकतम करने के लिए, कम से कम संभव, 40 हर्ट्ज / पिक्सेल के लिए बैंडविड्थ (BW) को कम करें। एक FOV = 160 मिमी के साथ, प्रत्येक 1 मिमी मोटी, स्कैन अवधि को कम 18 स्लाइस चुनने के लिए। इस स्लैब ब्याज की subcortical क्षेत्रों के लिए पर्याप्त कवरेज प्रदान करता है।
, Subcortical संरचनाओं के विश्वसनीय पहचान के लिए ऊपर मानकों के साथ 5 रन के अधिग्रहण: ध्यान दें। कुल स्कैन अवधि केवल ~ 15 मिनट (चित्रा 5) है। फैट-संतृप्ति नियोजित नहीं किया गया था।
- 32 मिसे पर 5. पहले गूंज की प्रतिध्वनि रेलगाड़ी की लंबाई के साथ एक टर्बो स्पिन गूंज अनुक्रम का उपयोग इस दृश्य के लिए प्रभावी गूंज है। SNR अधिकतम करने के लिए, कम से कम संभव, 40 हर्ट्ज / पिक्सेल के लिए बैंडविड्थ (BW) को कम करें। एक FOV = 160 मिमी के साथ, प्रत्येक 1 मिमी मोटी, स्कैन अवधि को कम 18 स्लाइस चुनने के लिए। इस स्लैब ब्याज की subcortical क्षेत्रों के लिए पर्याप्त कवरेज प्रदान करता है।
- पोस्टमार्टम के ब्रेन इमेजिंग में, subcortical संरचनाओं के विश्वसनीय पहचान 3.1 (चित्रा 6) के रूप में ही स्कैनिंग प्रोटोकॉल के बाद केवल ~ 3 मिनट की कुल अवधि के साथ सिर्फ एक स्कैन में मनाया जा सकता है।
4. छवि विश्लेषण
नोट: उपयोग करते हैं, आसानी से उपलब्ध FMRIB का एमआरआई डेटा का विश्लेषण करने के लिएसॉफ्टवेयर लाइब्रेरी में डाउनलोड के लिए उपलब्ध (एफएसएल) पैकेज ( https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/ )।
- टर्मिनल विंडो खोलें, और निफ्टी कनवर्टर करने के लिए एक DICOM के साथ एक निफ्टी प्रारूप करने के लिए प्रत्येक पीडी मात्रा के लिए स्कैनर से कच्चे DICOM फ़ाइलों को परिवर्तित। जिनमें से एक नंबर डाउनलोड के लिए आसानी से उपलब्ध हैं (उदाहरण के लिए।, https://www.nitrc.org/projects/mricron )। कमांड लाइन में, प्रत्येक पीडी भारित की छवि रन की निर्देशिका द्वारा पीछा dcm2nii लिखें।
- टर्मिनल विंडो में मूल पीडी स्कैन के मापदंडों को प्राप्त करते हैं। निफ्टी प्रारूप में पीडी स्कैन द्वारा पीछा कमांड लाइन में fslinfo टाइप करें।
- दो बार संकल्प और मूल पीडी स्कैन से fslinfo से मापदंडों द्वारा दिए गए आधा voxel आकार है कि एक उच्च संकल्प रिक्त छवि लक्ष्य मात्रा बनाएँ। इस प्रकार इस आदेश के लिए डेटा आदानों के आदेश हैं:
fslcreatehd <xsize> <ysize> <Zआकार> <tsize> <xvoxsize> <yvoxsize> <zvoxsize> <tr> <xorigin> <yorigin> <zorigin> <डेटा प्रकार> <headername>
नोट: 3.1 में वर्णित के रूप में निम्नलिखित मानकों के साथ मूल पीडी स्कैन एकत्र कर रहे हैं, उदाहरण के लिए, (यानी, 512 × 512 मैट्रिक्स, 18 टुकड़ा, 0.3 × 0.3 × 1 मिमी 3 voxel आकार, टी.आर. = 3.25 एस), निम्न लिखें कमांड विंडो में:
fslcreatehd 1024 1024 36 1 0.15 0.15 0.5 3.25 0 0 0 4 blankhr.nii.gz - एक पहचान मैट्रिक्स का उपयोग परिवर्तन को परिभाषित करें। एक पाठ फ़ाइल इस तरह दिखता है कि 'identity.mat' के रूप में सहेजा किसी भी पाठ संपादक कार्यक्रम में टाइप करें:
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1 - एक 1024 मैट्रिक्स के लिए एक 512 से कुल संकल्प को दोगुना करने के लिए प्रत्येक मूल पीडी भारित रन Upsampling, परिवर्तन लागू करने के लिए इश्कबाज आदेश का उपयोग करें, और 0.15 × 0.15 के एक प्रस्ताव में जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक आयाम में voxel आकार आधा0.5 मिमी 3 ×। प्रत्येक पीडी मात्रा के लिए एक टर्मिनल विंडो में रन प्रति मूल और आउटपुट नाम बदल निम्नलिखित इश्कबाज आदेश टाइप करें:
-interp sinc अलावे originalPD.nii.gz -ref blankhr.nii.gz -applyxfm -init identity.mat -out highresPD.nii.gz इश्कबाजी
नोट: originalPD.nii.gz स्रोत मात्रा कहां है, वांछित उत्पादन संकल्प blankhr.nii.gz है, और highresPD.nii.gz उत्पादन की मात्रा का नाम है। - एक नए फ़ोल्डर में सभी उच्च संकल्प छवियों ले जाएँ, और एक टर्मिनल विंडो में नेविगेट करने के लिए।
- प्रत्येक भागीदार के लिए, fslmerge उपयोग कर एक ही 4D फ़ाइल में सभी upsampled पीडी छवियों जुटना। टर्मिनल विंडो प्रकार:
fslmerge आयकर concat_highresPD * .nii.gz
नोट: इस concat_highresPD.nii.gz नामक एक 4D फ़ाइल बनाता है। - मोशन mcflirt 10 का उपयोग कर श्रेणीबद्ध फ़ाइल सही। यह उपकरण रैखिक (affine) के लिए एक स्वचालित मजबूत पंजीकरण अंतर और अंतर-मोडल मस्तिष्क छवियों के लिए अनुमति देता है। एक चयन करेंअधिक से अधिक सटीकता के लिए एक और अनुकूलन के पास के रूप में sinc प्रक्षेप (आंतरिक) का इस्तेमाल करता है जो 4 चरण सुधार,। टर्मिनल विंडो प्रकार:
mcflirt अलावे concat_highresPD -out mcf_concat_highresPD.nii.gz -stages 4 -plots
नोट: इस mcf_concat_highresPD.nii.gz नामक एक 4D फ़ाइल बनाता है। - अंत में, 3 डी छवि का उपयोग fslmaths मतलब पैदा करते हैं। टर्मिनल विंडो प्रकार:
fslmaths mcf_concat_highresPD.nii.gz -Tmean mean_highresPD.nii.gz
नोट: यह उच्च गुणवत्ता की है कि mean_highresPD.nii.gz नामक एक 3 डी फ़ाइल बनाता है - Fslview आदेश का उपयोग अंतिम परिणाम 3 डी उच्च संकल्प छवि कल्पना। आपकी छवि है, जहां की निर्देशिका में एक टर्मिनल विंडो में निम्न टाइप करें:
fslview mean_highresPD.nii.gz। " - सवाल में ROIs की तीव्रता प्रोफाइल का निरीक्षण किया। Fslview का उपयोग कर एक रॉय बनाएँ (इस उदाहरण के लिए LGN की एक क्षेत्र भर में तैयार एक खड़ी रेखा हो सकता है)। Fslview में उच्च संकल्प पीडी छवि को लोड। टूल्स टैब पर क्लिक करें,तो ROIs ड्राइंग के लिए छवि विस्तार करने के लिए एकल छवि टैब पर क्लिक करें। फिर, मुखौटा बनाने टैब के द्वारा पीछा फ़ाइल टैब पर क्लिक करें। ब्याज की लागत पर लाभ में एक लाइन ड्रा। तो, इस रूप में सहेजें फ़ाइल पर क्लिक करके आरओआई बचाओ। तीव्रता तुलना और प्रश्न में अन्य ROIs के लिए लागत पर लाभ के भीतर कई क्षेत्रों के लिए लाइन मास्क दोहराएँ।
- छवि के परिणामस्वरूप तीव्रता का विश्लेषण करने के लिए AFNI के 3dmaskdump आदेश का उपयोग करें। चित्र हैं, छवि तीव्रता और स्थान को निकालने के लिए एक टर्मिनल विंडो में निम्न आदेश का उपयोग जहां की निर्देशिका में आपके ROI मुखौटा के (result_mask.txt के रूप में दिया):
3dmaskdump -o result_mask.txt -noijk -xyz -mask ROI_linemask.nii.gz PDaverage_image.nii.gz
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Representative Results
Subcortex चेतक के भीतर निर्धारित हो जाने के बाद, पीडी भारित छवियों टुकड़ा चयन बॉक्स (चित्रा 4) के भीतर एकत्र कर रहे हैं। SNR दोनों पोस्टमार्टम और इन विवो स्कैन में औसत की संख्या में वृद्धि से सुधार हुआ है। छवि की गुणवत्ता निर्धारित करने के लिए, विभिन्न स्कैन औसत से SNR मस्तिष्क के बाहर कुछ क्षेत्र में मानक विचलन से मतलब मस्तिष्क क्षेत्र के संकेत विभाजित करके तुलना में था। SNR SNR के रूप में गणना की गई = 0.655 * ऊतक / σ ऊतक एक मस्तिष्क क्षेत्र के भीतर एक रॉय का मतलब पिक्सेल तीव्रता मूल्य को दर्शाता है μ जहां हवा, 11, σ हवा की पृष्ठभूमि हवा में एक रॉय के शोर का मानक विचलन को दर्शाता है μ ghosting कलाकृतियों के लिए स्वतंत्र है, और 0.655 कारक एक परिमाण छवि में पृष्ठभूमि शोर के Rician वितरण (चित्रा 2) को दर्शाता है कि छवि। पोस्टमार्टम के मस्तिष्क स्पष्ट demarca से पता चलता है5 पीडी भारित औसत निकाला छवियों (~ 15 मिनट) subcortical संरचनाओं के स्पष्ट सीमांकन को दिखाने के लिए इन विवो मस्तिष्क के लिए आवश्यक हैं की एक न्यूनतम है, जबकि केवल 1 पीडी भारित मात्रा (~ 3 मिनट के अधिग्रहण के समय) में subcortical संरचनाओं के मोर्चे, चित्रा (3) । इन विवो 5 मात्रा औसत 40 मात्रा औसत (चित्रा 5) के लिए इसी तरह स्पष्ट subcortical विस्तार से पता चला है; एक भी पोस्टमार्टम मात्रा 100 मात्रा औसत (चित्रा 6) समान विस्तार से पता चला है। हम अधिकतम औसत स्कैन (विवो में 40, 100 को पोस्टमार्टम के) के लिए लाइन तीव्रता प्रोफ़ाइल साजिश रची। बाएँ और दाएँ विवो LGN में स्पष्ट रूप से छह परतों को इसी तीव्रता के 6 चोटियों दिखा। इस शोर के कारण बस एक नकली परिणाम नहीं था सुनिश्चित करने के लिए, हम में से प्रत्येक में एक ही चोटियों को देख, अलग क्षैतिज पदों पर LGN प्रति तीन लाइन प्रोफ़ाइल मापा। LGN में, परतों के बीच के क्षेत्रों में कम सेल शरीर है और कम घने और वें होने की उम्मीद होगी erefore कम पीडी तीव्रता दिखा। पोस्टमार्टम मस्तिष्क में, परतों के लिए जिम्मेदार माना जा सकता है कि तीव्रता में कोई भिन्नता (चित्रा 7) नहीं था। विवो और एमआरआई अधिग्रहण में ऊपर प्रोटोकॉल के बाद एक पोस्टमार्टम मस्तिष्क में एक से प्रतिनिधि परिणाम तुलना कर रहे हैं।
पोस्टमार्टम और इन विवो मस्तिष्क छवियों में नंबर पीडी भारित औसत करने के लिए SNR के चित्रा 2. तुलना करें। SNR (ग्रे में दिखाया गया है) दोनों को पोस्टमार्टम के स्कैन में औसत की संख्या में वृद्धि से और इन विवो स्कैन में सुधार किया गया था (काले रंग में दिखाया गया है) । यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
4. पीडी स्लाइस चयन सीमाओं चित्रा। एक शारीरिक छवि के बाण देखें LGN और brainstem युक्त चेतक enclosing टुकड़ा चयन सीमा (सफेद लाइनें) प्रदर्शित करने के लिए एक जीवित मानव मस्तिष्क में। टुकड़ा चयन सीमा 18 स्लाइस के शामिल पीडी छवि के स्लैब इकट्ठा करने के लिए एक टेम्पलेट के रूप में इस्तेमाल किया गया था, प्रत्येक 1 रहने वाले मनुष्यों में मोटी मिमी, और भी पोस्टमार्टम के मस्तिष्क। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
विवो मस्तिष्क छवियों में चित्रा 5. (क) महिला (उम्र 27) 5 पीडी मात्रा स्कैन में औसत का राज्याभिषेक टुकड़ा:। अधिग्रहण के समय = 179 एस, 512 मैट्रिक्स, बैंडविड्थ = 40 हर्ट्ज / px, टी.आर. = 3.25 एस, ते = 32 एमएस, 18 स्लाइस, 0.3 & #215; 0.3 × 1 मिमी 3 voxels [0.15 × 0.15 × 0.5 मिमी 3 voxels upsampled]। LGN और अन्य subcortical संरचनाओं का स्पष्ट चित्रण मनाया जाता है। (बी) एक ही मस्तिष्क के राज्याभिषेक टुकड़ा (ए) के रूप में ही इमेजिंग मानकों के साथ, एक ही सत्र (कुल अधिग्रहण ~ 2 घंटा) में 40 पीडी खंडों में औसत। (ए) और (बी) के लिए जूम दृश्य में सफेद पैमाने सलाखों 10 मिमी रहे हैं, और सफेद तीर LGN अधिकार के स्थान निरूपित और छोड़ दिया है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 6 शवपरीक्षा मस्तिष्क छवियों (ए) 1 पीडी मात्रा स्कैन में अधिग्रहण को पोस्टमार्टम के मस्तिष्क का राज्याभिषेक टुकड़ा:। अधिग्रहण के समय = 179 सेकंड, 512 मैट्रिक्स, बैंडविड्थ = 40 हर्ट्ज / पिक्सल, टी.आर.= 3.25 सेकंड, ते 32 एमएस, 18 स्लाइस, 0.3 × 0.3 × 1 मिमी 3 voxels [upsampled 0.15 × 0.15 × 0.5 मिमी 3 voxels] =। Subcortical संरचनाओं का स्पष्ट चित्रण मनाया जाता है। सफेद पैमाने बार 10 मिमी है, और सफेद तीर सही के स्थान निरूपित और LGN छोड़ दिया है। पूर्वकाल pulvinar नाभिक (APul), सीए 1-सीए 3 क्षेत्रों: पोस्टमार्टम के मस्तिष्क का (बी) के राज्याभिषेक टुकड़ा subcortical संरचनाओं के स्पष्ट सीमांकन के साथ, 100 पीडी (~ 5 घंटा स्कैन समय) ए zoomed देखने के रूप में ही टुकड़ा पर्चे के साथ खंडों में औसतन हिप्पोकैम्पस के पार्श्व जानुवत नाभिक (एलजी), औसत दर्जे का जानुवत नाभिक (एमजी), pulvinar (पुल), thalamic जालीदार नाभिक (आरटी), उदर पीछे thalamic नाभिक (VPL)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
इस अध्ययन subcortical क्षेत्रों के उच्च संकल्प पीडी भारित छवियों को प्राप्त करने के लिए अधिग्रहण और विश्लेषण तकनीक में एक अनुकूलित प्रोटोकॉल का वर्णन है। स्कैनिंग मानकों के एक नंबर का परीक्षण किया और SNR बढ़ाने के लिए और अधिग्रहण की संख्या, उच्च संकल्प subcortical संरचनाओं का निर्धारण करने में सक्षम होने में एक महत्वपूर्ण कदम कम करने के लिए मैट्रिक्स आकार, voxel आकार, और बैंडविड्थ से संबंधित सबसे महत्वपूर्ण लोगों के साथ संशोधित किया गया है। रहने वाले मनुष्य के भीतर इष्टतम मानकों को खोजने के साथ संयोजन के रूप में, यह शोध एक शवपरीक्षा मस्तिष्क को स्कैन करके गति कलाकृतियों और मरीज समय की कमी की चिंता किए बिना, आदर्श परिस्थितियों में एमआरआई स्कैनर के निरपेक्ष सीमाओं का परीक्षण किया। भविष्य के अध्ययनों में, यह उच्च संकल्प छवि सेक्शनिंग और नमूना धुंधला से पहले एक टेम्पलेट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
पिछले अध्ययनों के उच्च संकल्प पीडी संरचनात्मक इमेजिंग के लिए उपयुक्त छूट बार और इष्टतम प्रोटोकॉल का वर्णन किया हैएक 1.5 टी 3,13 के लिए formalin तय पोस्टमार्टम दिमाग। इस अध्ययन में पैरामीटर नैदानिक सेटिंग के लिए इष्टतम कम स्कैन अवधि के लिए अनुमति दी है, जो अनुकूलित किया गया। हम सफलतापूर्वक छोड़ दिया और सही LGN की विवो औसत स्कैन में अधिकतम में लाइन तीव्रता प्रोफाइल की रिपोर्ट। हम अधिकतम औसत स्कैन (विवो में 40, 100 को पोस्टमार्टम के) के लिए लाइन तीव्रता प्रोफ़ाइल साजिश रची। बाएँ और दाएँ विवो LGN में स्पष्ट रूप से छह परतों को इसी तीव्रता के 6 चोटियों दिखा। शोर शासन से बाहर करने के लिए, हम LGN प्रति तीन लाइन प्रोफ़ाइल माप मापा।
LGN की ऊंचाइयों को कथित रूप में अच्छी तरह LGN मात्रा में कमी मोतियाबिंद समूह 8 में सूचना मिली थी, नियंत्रण 7 की तुलना में कम कर रहे थे, जहां हाल ही में मानव एमआरआई अध्ययन मोतियाबिंद आबादी में LGN में शोष की सूचना दी है। लोगों को अपने अध्ययन में मूल्यांकन के लिए अधिग्रहण किया जा रहा के रूप में दोनों अध्ययनों से उनके चित्र के रूप में स्पष्ट नहीं थे कि में सीमित कर रहे हैं। टी यद्यपिवह परतों के रूप में स्पष्ट रूप से इष्टतम प्रोटोकॉल के 100 खंडों प्राप्त करने के बाद पोस्टमार्टम के मस्तिष्क में नहीं मनाया गया LGN (~ स्कैन अवधि के 5 घंटा) LGN परतों को पर्याप्त रूप से पोस्टमार्टम औसत में नहीं पाए गए क्यों, विभिन्न संभावनाओं की संख्या समझा सकता है। उदाहरण के लिए, वहाँ बहुत ज्यादा बहुत ज्यादा 1 मिमी टुकड़ा मोटाई, निर्धारण प्रक्रिया से धुंधला, मात्रा मात्रा पंजीकरण से धुंधला, अपर्याप्त SNR और / या अंतर-लामिना विपरीत किया गया है, और संभवतः कारण LGN के अध: पतन के लिए हो सकता है यह विशेष रूप से पोस्टमार्टम मस्तिष्क में मोतियाबिंद 7.8 करने के लिए। इसके अलावा, विवो मस्तिष्क में नियंत्रण पर मात्रात्मक विश्लेषण सही पाया गया है और पूरे मस्तिष्क की मात्रा 1364.47 3 सेमी था जबकि LGN की मात्रा में क्रमश: 167.94 मिमी 3 और 168.13 मिमी 3 थे छोड़ दिया है। पोस्टमार्टम सही और पूरे मस्तिष्क की मात्रा 909.62 सेमी 3 था जबकि LGN संस्करणों मिमी 3 LGN 85 73.11 मिमी 3 और थे छोड़ दिया है। कोई अलग होना को दिखाई दियाइन विवो की तुलना में LGN पोस्टमार्टम के आकार में सम्मेलन। LGN मात्रा और पूरे दिमाग विश्लेषण के तरीकों के आधार पर आयोजित किया गया था 9 पहले से सूचना दी।
हमारे अध्ययन के हित के क्षेत्रों के भीतर एक टुकड़ा चयन स्लैब का उपयोग कर चिकित्सा व्यवस्थाओं में इष्टतम मानकों को पाया है, हमारी तकनीक की एक सीमा है कि यह स्कैन अवधि में वृद्धि होगी, क्योंकि इन विवो में पूरे ब्रेन इमेजिंग शामिल होंगे। उदाहरण के लिए, 1 की मात्रा में 128 स्लाइस के साथ ही मानकों के साथ एकत्र पूरे मस्तिष्क के एक पीडी भारित छवि एक पोस्टमार्टम के मस्तिष्क के पूरे मस्तिष्क उच्च संकल्प इमेजिंग के लिए आदर्श, इकट्ठा करने के लिए ~ 21 मिनट लग जाएगा। हालांकि, इन विवो का पता लगाने के लिए आवश्यक 5 औसत की एक न्यूनतम के साथ ~ स्कैन समय के 105 मिनट की आवश्यकता होगी।
अंत में, इस अध्ययन में वर्णित इमेजिंग तरीकों मानव subcortex में भविष्य के प्रयोग के लिए दोहराया जा सकता है और अन्य इमेजिंग modalit की तुलना में उच्चतम गुणवत्ता के हैंऐसे सीटी और पीईटी के रूप में एँ। दृश्य प्रणाली के LGN सहित ऐसी औसत दर्जे का जानुवत नाभिक, अवर colliculus, और कर्णावत नाभिक के रूप में इस तरह के बहु संवेदी subcortical ऐसे pulvinar के रूप में संरचनाओं, और श्रवण प्रसंस्करण संरचनाओं के रूप में subcortical संरचनाओं पर अन्य भविष्य में जांच की जांच की जा सकती है।
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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 |
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