मानव Subcortex के उच्च संकल्प स्ट्रक्चरल चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग<I> Vivo</I> और पोस्टमार्टम
Summary
Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise.
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।
Protocol
Representative Results
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 बढ़ा?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge the following funding sources, the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), the Dorothy Pitts Research Fund (NG), and the Nicky and Thor Eaton Research Fund. The authors acknowledge Kevin DeSimone, and Aman Goyal and for their knowledge in MRI acquisition and analysis expertise.
Materials
| 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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