مقالة منهجية

التصوير الانتشار المتقدم في الحصين من الفئران مع إصابات الدماغ صدمة خفيفة

DOI:

10.3791/60012

⸱

أغسطس 14, 2019

 ,  , 
1Infinity lab, Medical Imaging and Signal Processing Group, Ghent University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الهدف العام لهذا الإجراء هو الحصول على معلومات الكمية الميكروالهيكلية من الحصين في الفئران مع إصابة الدماغ صدمة خفيفة. ويتم ذلك باستخدام بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي المتقدم المرجح بالانتشار والتحليل القائم على منطقة الاهتمام لخرائط الانتشار البارامتري.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

إصابة الدماغ الصادمة الخفيفة (mTBI) هي النوع الأكثر شيوعًا من إصابات الدماغ المكتسبة. وبما أن المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الصادمة يظهرون تبايناً هائلاً وتبايناً هائلاً (العمر، ونوع الجنس، ونوع الصدمة، وغيرها من الأمراض المحتملة، وما إلى ذلك)، فإن النماذج الحيوانية تلعب دوراً رئيسياً في كشف العوامل التي هي قيود في البحوث السريرية. وهي توفر بيئة موحدة وخاضعة للرقابة للتحقيق في الآليات البيولوجية للإصابة والإصلاح بعد TBI. ومع ذلك، ليست جميع النماذج الحيوانية تحاكي الطبيعة المنتشرة وخفية من mTBI على نحو فعال. على سبيل المثال، تستخدم نماذج تأثير القشرية (CCI) وإصابات قرع السوائل الجانبية (LFPI) الشائعة الاستخدام استخدامًا لاستئصال الجمجمة لفضح الدماغ والحث على الإصابة البؤرية الواسعة النطاق، والتي لا يُنظر إليها عادةً في mTBI. لذلك، هذه النماذج التجريبية غير صالحة لتقليد mTBI. وبالتالي، ينبغي استخدام نموذج مناسب للتحقيق في mTBI. نموذج انخفاض وزن مارمارو للفئران يحفز تغييرات هيكلية صغيرة مماثلة والعاهات المعرفية كما رأينا في المرضى الذين يعانون من صدمة خفيفة; لذلك، تم اختيار هذا النموذج لهذا البروتوكول. التصوير المقطعي المحوسب التقليدي والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) عادة ما تظهر أي ضرر بعد إصابة خفيفة، لأن mTBI غالبا ما يسبب فقط إصابات خفية ومنتشرة. مع انتشار التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح، فمن الممكن التحقيق في الخصائص الهيكلية الدقيقة لأنسجة الدماغ، والتي يمكن أن توفر المزيد من البصيرة في التعديلات المجهرية بعد صدمة خفيفة. ولذلك، فإن الهدف من هذه الدراسة هو الحصول على معلومات كمية من منطقة مختارة من الاهتمام (أي الحصين) لمتابعة تطور المرض بعد الحصول على إصابة خفيفة ومنتشرة في الدماغ.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد اكتسبت إصابات الدماغ الصادمة (TBI) المزيد من الاهتمام في السنوات الأخيرة، كما أصبح من الواضح أن هذه الإصابات في الدماغ يمكن أن تؤدي إلى عواقب معرفية وجسدية وعاطفية واجتماعية مدى الحياة1. على الرغم من هذا الوعي المتزايد، لا يزال يتم الإبلاغ عن TBI خفيفة (mTBI، أو ارتجاج) في كثير من الأحيان أقل من المبلغ عنها وغير مشخصة. وقد أشير إلى MTBI كوباء صامت، والأفراد الذين له تاريخ من mTBI تظهر معدلات أعلى من تعاطي المخدرات أو المشاكل النفسية2. العديد من المرضى الذين يعانون من mTBI تذهب دون تشخيص كل عام بسبب الطبيعة المنتشرة وخفية من الإصابات، والتي غالبا ما تكون غير مرئية على التصوير المقطعي المحوسب التقليدي (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) المسح الضوئي. وقد أدى هذا النقص في الأدلة الإشعاعية لإصابة الدماغ إلى تطوير تقنيات تصوير أكثر تقدما مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار، والتي هي أكثر حساسية للتغيرات الإنشائية الدقيقة3.

نشر التصوير بالرنين المغناطيسي يسمح في رسم الخرائط الحية للبنية الدقيقة، وقد استخدمت هذه التقنية التصوير بالرنين المغناطيسي على نطاق واسع في دراسات TBI4،5،6. من ال [أوستور] انتشار, حسابت إنسات كسريّة ([فا]) و [ديفّسّي] معدّلة ([مد]) أن كمّيّة تغير في التنظيم [ميكروستروكتثرل] يتبع إصابة. الاستعراضات الأخيرة في مرضى mTBI تقرير الزيادات في اتحاد كرة القدم وانخفاض في MD بعد الإصابة, والتي يمكن أن تكون مؤشرا على تورم axonal7. على العكس من ذلك، يتم العثور على زيادات في MD وتخفيضات في اتحاد كرة القدم أيضا، واقترح أن تكمن وراء الاضطرابات في بنية parenchymal بعد تشكيل وذمة، انحطاط أكسونال، أو اختلال الألياف / تعطيل8. ويمكن تفسير هذه النتائج المختلطة جزئيا ً بالتغاير السريري الكبير لـ mTBI الناجم عن أنواع مختلفة من التأثير والخطورة (على سبيل المثال، تسارع الدوران، صدمة القوة الحادة، إصابة الانفجار أو مزيج من الأول). ومع ذلك، لا يوجد في الوقت الراهن توافق واضح في الآراء بشأن الأمراض الأساسية والأساس البيولوجي/الخلوي الذي تقوم عليه التعديلات في المنظمة الجزئية.

توفر النماذج الحيوانية إعدادًا موحدًا وخاضعًا للرقابة للتحقيق في الآليات البيولوجية للإصابة والإصلاح بعد TBI بمزيد من التفصيل. وقد وضعت عدة نماذج تجريبية لTBI وتمثل جوانب مختلفة من TBI الإنسان (على سبيل المثال،التركيز مقابل الصدمات المنتشرة أو الصدمة الناجمة عن قوات التناوب) 9،10. وتشمل النماذج الحيوانية الشائعة الاستخدام تأثير القشرية الخاضعة للرقابة (CCI) وإصابات قرع السوائل الجانبية (LFPI) نماذج11،12. على الرغم من أن المعلمات التجريبية يمكن التحكم فيها بشكل جيد، فإن هذه النماذج تستفيد من استئصال الجمجمة لفضح الدماغ. لا ينظر عادة إلى استئصال الجمجمة أو كسور الجمجمة في mTBI. لذلك، هذه النماذج التجريبية غير صالحة لتقليد mTBI. ويستخدم نموذج تسارع الارتطام الذي وضعه مارمارو وآخرون13 الوزن الذي يسقط من ارتفاع معين على رأس الفأر، الذي تحميه خوذة. هذا النموذج الحيواني يحفز تغييرات الميكروالهيكلية مماثلة والعاهات المعرفية كما رأينا في المرضى الذين يعانون من صدمة خفيفة. ولذلك، هذا النموذج انخفاض الوزن Marmarou هو المناسب للتحقيق في الصور الحيوية للانتشار mTBI14،15.

يوضح هذا التقرير تطبيق التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار المتقدم في نموذج الفئران mTBI باستخدام نموذج انخفاض الوزن Marmarou. يظهر لأول مرة هو كيفية الحث على صدمة خفيفة ومنتشرة، ويتم بعد ذلك توفير التحليل باستخدام نموذج التصوير بكثافة الانتشار (DTI). يتم الحصول على معلومات بيولوجية محددة باستخدام نماذج نشر أكثر تقدما [أي نشر كورتوسيس التصوير (DKI) ونموذج سلامة المسالك المادة البيضاء (WMTI]. على وجه التحديد، يتم إلحاق صدمة خفيفة ثم يتم تقييم التغييرات الهيكلية الدقيقة في الحصين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي T2 المرجحة التقليدية وبروتوكول التصوير نشر متقدمة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد وافقت لجنة أخلاقيات الحيوان في جامعة غنت على البروتوكول (ECD 15/44Aanv)، وأجريت جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية للمفوضية الأوروبية (التوجيه 2010/63/EU).

1. إعداد الحيوانات وخوذة المرفقة

  1. وزن الفئران H Wistar الإناث (± 250 غرام أو 12 أسبوعا من العمر) والتخدير في غرفة الحث الصغيرة مليئة خليط من isoflurane (5٪) وO2 لمدة دقيقة واحدة على الأقل.
  2. حقن الفئران مع 0.05 ملغ / كغ البوبرينورفين تحت الجلد في الرقبة، وإعادته إلى القفص المنزلي، والسماح للتسكين الوقائي لمدة 30 دقيقة على الأقل أن يكون لها تأثير.
    ملاحظة: خلال الانتظار لمدة 30 دقيقة، يمكن إعداد الموقع الجراحي.
  3. وضع وسادة التدفئة الاحتفاظ بها في 37 درجة مئوية تحت المجال الجراحي. وضع الأدوات الجراحية المعقمة في المجال الجراحي الذي تم تطهيره مع الإيثانول 70٪.
  4. وضع الفئران مرة أخرى في غرفة التعريفي والتخدير الفئران حتى أنها غير مستجيبة لمخلب أو قرصة الذيل.
  5. ضع الجرذ في الحقل الجراحي وأدخل قسطرة في الوريد الجانبي. بعد ذلك، قم بقص رأس الجرذ، وإزالة الفراء الزائد وتطهير فروة الرأس وبقية المنطقة الجراحية مع الكلوروهيكسيدين.
  6. حقن 100 ميكرولتر من 2٪ ليدوكائين محليا في فروة الرأس.
  7. إجراء شق خط الوسط باستخدام حجم مشرط 11 لفضح الجمجمة، وإزالة أي أغشية زائدة مع مقص صغير. سحب الجلد باستخدام منظار العين مع انتشار أقصى من 1 سم.  بالإضافة إلى ذلك، قم بإزالة البمعطّر عن طريق فرك برعم قطني معقم بلطف عبر الجمجمة حتى لا يعود البمعطّر موجوداً.
  8. وضع قطرة واحدة من الغراء الأنسجة على الجمجمة واحدة على القرص المعدني المعقم (قطرها 10 ملم وسمك 3 ملم)، والذي يعمل كخوذة. الغراء القرص ما يقرب من ثلث قبل وثلثي وراء bregma. السماح للغراء لتجف لمدة 1 دقيقة.

2. تحريض إصابات الدماغ الصادمة (TBI)

  1. ضع الجرذ على السرير المصنوع حسب الطلب مع مرتبة رغوة من ثابت الربيع معينة (انظر جدولالمواد). وضع الفئران مباشرة تحت أنبوب من البلاستيك الشفاف مع وزن النحاس 450 غرام مع خوذة أفقية قدر الإمكان. فصل الفئران عن التخدير.
  2. سحب الوزن تصل إلى 1 م والإفراج عندما تكون جاهزة. تأكد من وجود مُجرّب ثانًا لنقل الجرذ بعيدًا عن الأنبوب البلاستيكي فورًا بعد الارتطام لمنع حدوث تأثير ثانًا.
    ملاحظة: تتلقى الفئران المصابة الشام نفس الإجراء التجريبي (الخطوات 1-1-2-7)، باستثناء الخطوة 2-2.
  3. إعادة ربط الفئران للتخدير وحقن 1 مل من الحل الفسيولوجي (0.9٪ NaCl) عن طريق القسطرة للحد من الصدمة الهيمودينامية.
    ملاحظة: من الممكن أن يتوقف الفأر لفترة وجيزة عن التنفس بسبب التأثير. ضغط بلطف الصدر إذا كان الفئران لا تتنفس تلقائيا بعد 2 s لتشجيع رد فعل التنفس.
  4. إزالة الخوذة عن طريق سحب بلطف من الجمجمة. إزالة أي الغراء المتبقية من الجمجمة والجلد وإغلاق الشق مع خياطة الجراحية. تطبيق هلام التسكين المحلية باستخدام طرف قضيب معقمة.
  5. ضع الجرذ على سرير الماسح الضوئي المقطعي. تأكد من الموضع الصحيح باستخدام فحص الكشفية. ضبط مجال الرؤية لتمكين تصوير الرأس كله داخل موقف سرير واحد. إدارة الغرض العام، وانخفاض جرعة التصوير المقطعي المحوسب لاستبعاد كسور الجمجمة.
    ملاحظة: كسر الجمجمة هو criterium للقتل الرحيم.
  6. وضع الفئران في قفص نظيف على وسادة التدفئة (37 درجة مئوية). مراقبة الوقت لاستعادة الوعي. مرة واحدة الفئران قادرة على الجلوس تستقيم، يمكن إرجاع الفئران إلى القفص المنزلي.
  7. إعطاء جرعة ثانية من 0.05 مغ/كغ بوبرينورفين يوم واحد بعد الحث TBI.

3. نشر التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)

ملاحظة: يتم إجراء التصوير المرجح بالانتشار قبل الحث على الصدمة وبعد يوم واحد.

  1. التخدير الفئران في غرفة التعريفي صغيرة مليئة خليط من isoflurane (5٪) وO2. عندما يكون الجرذ غير مستجيب لقرصة مخلب أو ذيل تقليل التخدير إلى 2٪ مع معدل تدفق 500 مل / دقيقة. نقل الحيوان إلى سرير الماسح الضوئي في موقف الرأس أولا عرضة.
  2. وضع الفئران في حامل الرأس مع شريط الأسنان ومخروط الأنف، وتقديم التخدير، والانزلاق الرأس إلى الأمام حتى مركز الدماغ هو على مستوى مركز لفائف التصوير بالرنين المغناطيسي حجم رباعي. تطبيق مرهم التشحيم على العينين بكميات صغيرة لمنع أي ضرر للقرنية. تثبيت الرأس مع قطعة صغيرة من الشريط لتجنب الحركة أثناء المسح الضوئي.
  3. وضع وسادة الضغط تحت صدر الفئران لمراقبة التنفس وتغطية الفئران مع تعميم بطانية تسخين المياه الدافئة والتفاف فقاعة للحفاظ على الفئران الدافئة. قبل المسح الضوئي، تحقق من شاشة الجهاز التنفسي للتأكد من أن الإشارة واضحة دون ضوضاء وأن الدورة التنفسية متسقة. نقل لوحة الضغط، إذا لزم الأمر.
    ملاحظة: يجب الحفاظ على معدل التنفس بين نفس واحد لكل 1200-1700 مللي ثانية عن طريق ضبط مستوى التخدير بين 1٪ -2٪.
  4. حرك لفائف حجم رباعي فوق الرأس. ضبط ضبط ومطابقة المكثفات من لفائف إلى التردد المناسب وإعاقة وفقا للتعليمات المقدمة من بائع لفائف. تقدم السرير الماسح الضوئي في تجويف الماسح الضوئي لبدء المسح الضوئي.
  5. الحصول على فحص الكشفية الافتراضية من ثلاث طائرات ("الطيار الثلاثي") لضمان تحديد المواقع الصحيح.
    1. قم بتحميل تسلسل ثلاثي الطيار في "التحكم في المسح الضوئي" بالنقر فوق "مسح جديد" وتحديد تسلسل ثلاثي الطيار من قائمة البروتوكول. بعد ذلك، انقر فوق زر إشارة المرور لبدء الفحص.
    2. عند الانتهاء من المسح الضوئي، تحميل المسح الضوئي في عرض الصورة وضمان أن 1) الرأس هو الكذب على التوالي و 2) يتم وضع الدماغ في وسط المغناطيس ولفائف. ضبط موقف الرأس و / أو سرير الماسح الضوئي، إذا لزم الأمر، والحصول على فحص ثلاثي طيار جديد.
  6. ضبط المجال المغناطيسي المحلي باستخدام بروتوكول التشؤ التلقائي من الدرجة الثانية: تحميل بروتوكول الshim من الدرجة الثانية في "التحكم في المسح الضوئي" كما هو موضح في الخطوة 3.5.1. بعد ذلك، انقر على علامة التبويب Acq | التعديلات الحالية | تعديل محدد للأسلوب لتجانس الحقل المحلي في إطار أداة التحكم في مطياف لبدء التمعص تلقائي.
  7. قم بتحميل التصوير السريع T2 الجديد مع تسلسل الصدى المعاد تركيزه (RARE) في عنصر تحكم المسح الضوئي كما هو موضح في الخطوة 3.5.1.
    1. الحصول على الصور المرجحة T2 باستخدام الإعدادات الافتراضية، باستثناء المعلمات التالية:
    2. افتح علامة التبويب تحرير المسح الضوئي وضبط وقت التكرار (TR) ووقت الصدى (TE) إلى 5500 مللي ثانية و37 مللي ثانية على التوالي. أيضا، تعديل مجال الرؤية وحجم المصفوفة للسماح بدقة أعلى في الطائرة من 109 درجة مئوية × 109 ميكرومتر (الدقة الافتراضية = 156 ميكرومتر × 156 ميكرومتر). تأكد من أن سمك الشريحة هو 600 ميكرومتر، يتم تعيين عدد الشرائح إلى 45، ويتم تعيين عامل RARE إلى 8.
    3. فتح محرر الهندسة ووضع حزمة شريحة في الموضع الصحيح بما في ذلك bulbus من الدماغ والمخيخ.
  8. قم بتحميل ثلاثة تسلسل ترددي مُرجح بغالبة الصدى (DtiEpi) من المجلد B_SPREAD إلى بروتوكول التحكم في المسح الضوئي كما هو موضح في الخطوة 3.5.1.
    ملاحظة: باستخدام ثلاث انتشار مختلفة "قذائف"، نشر عشراتالتصوير (DTI) نموذج 4،16،نشر كورتوسيس التصوير (DKI) نموذج17،والأبيض المادة سلامة المسالك (WMTI) نموذج18 يمكن تقدير كل. من المستحسن استخدام ما لا يقل عن ثلاث قيم b مختلفة، مع أعلى b-قيمة وجود حد أقصى من 3000 s/mm2 مع ما لا يقل عن 15 اتجاهات متباعدة بالتساوي لكل قذيفة التصوير17.
    1. الحصول على الصور المرجحة الانتشار (DWIs) باستخدام الإعدادات الافتراضية، وبصرف النظر عن الإعدادات التالية:
    2. افتح علامة التبويب تحرير المسح الضوئي واضبط المعلمات الهندسية ضمن علامة التبويب الهندسة.
    3. تعيين اتجاه شريحة إلى محوري وعدد من شرائح إلى 25، مما أدى إلى سمك شريحة من 500 درجة مئوية والمسافة بين شرائح من 600 ميكرومتر. تعديل اتجاه القراءة إلى اليسار واليمين.
    4. انقر فوق علامة التبويب تباين لضبط وقت الارتداد إلى 24 مللي ثانية ووقت التكرار إلى 6,250 مللي ثانية.
    5. تعيين عرض النطاق الترددي إلى 250،000 هرتز وتحويل قمع الدهون على. ضبط عدد المتوسطات إلى واحد.
    6. انقر فوق علامة التبويب بحث وتغيير عدد المتوسطات (شرائح EPI) إلى 4.
    7. انقر فوق علامة التبويب نشر ضمن علامة التبويب بحث.
      1. ضبط عدد اتجاهات الانتشار إلى 32 للقذيفة الأولى، 46 للقذيفة الثانية، و 64 للقذيفة الثالثة.
      2. اضبط اتجاهات التدرج باستخدام ملفات اتجاهات متدرجة مخصصة.
      3. تغيير عدد الصور B0 إلى 5 للقذيفة الأولى، 5 للقذيفة الثانية، و 7 للقذيفة الثالثة.
      4. ضبط b-القيمة لكل اتجاه إلى 800 ثانية / مم2 للقذيفة الأولى، 1500 ثانية / مم2 للقشرة الثانية، و 2000 ثانية / مم2 للقذيفة الثالثة.
        ملاحظة: ضبط اتجاهات التدرج مع ملف اتجاهات متدرجة مخصصة يمكن أن يتم يدوياً عن طريق تعيين إدخال اتجاهات الانتشار إلى نعم أو تلقائياً باستخدام الماكرو DTI_SET_DIRECTIONS.
    8. فتح محرر الهندسة ووضع مجال الرؤية بين bulbus والمخيخ التي تحتوي على المخيخ فقط للحد من القطع الأثرية ووقت المسح الضوئي. ضع ستة نطاقات تشبع من 5 مم خارج الدماغ للحد من القطع الأثرية عن طريق النقر على التشبع وانزلاق العصابات في الموقف المفضل باستخدام أشرطة التمرير.
      ملاحظة: يمكن التعرف على اللمبة والمخيخ استناداً إلى المعالم التشريحية والصور الثلاث للمسح التجريبي الثلاثي.
  9. الحصول على تسلسل المستوردة عن طريق النقر على رمز إشارة المرور. باستخدام إعدادات المعلمات المذكورة أعلاه، ووقت الحصول على المسح الضوئي T2-RARE هو 12 دقيقة، من قذيفة DWI الأولى 15 دقيقة، من قذيفة DWI الثانية 21 دقيقة وقذيفة الثالثة 30 دقيقة. يبلغ إجمالي وقت الاكتساب حوالي 80 دقيقة (على نظام قناة استقبال واحدة).
  10. عند الانتهاء من بروتوكول المسح الضوئي، وإزالة الحيوان من سرير الماسح الضوئي، ووضع الحيوان في قفص نظيف مع وسادة التدفئة في 37 درجة مئوية. إعادة الحيوان إلى قفص المنزل عندما يستعيد وعيه.

4. معالجة الصور

ملاحظة: في الأقسام التالية، يتم وصف معالجة صور الانتشار في MRtrix3 وExploreDTI19 وبرنامج Amide20 التي هي صناديق أدوات الوصول المفتوح. ومع ذلك، يمكن تنفيذ خطوات المعالجة المسبقة في مربعات أدوات أخرى (على سبيل المثال، FSL، MedInria، DTIStudio).

  1. نقل البيانات المكتسبة من وحدة تحكم الاكتساب عن طريق تصدير ملف 2dseq.
  2. تحويل ملفات 2dseq (ملفات DWI الخام) إلى تنسيق .mif وهو التنسيق القياسي MRtrix3 للسماح لمزيد من خطوات المعالجة المسبقة في MRtrix3. وعلاوة على ذلك، قم بتسلسل قذائف الانتشار الثلاث باستخدام الأوامر التالية في shell:
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_T2.mih (للصور المرجحة T2)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi1.mih (لأول قذيفة انتشار)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi2.mih (لقذيفة الانتشار الثانية)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi3.mih (لقذيفة الانتشار الثالث)
    mrcat ratID_dwi1.mif ratID_dwi2.mif ratID_dwi3.mif ratID_dwi.mif ratID_dwi.mif
  3. تنفيذ تصحيح الضوضاء وجيبس رنين التصحيح على DWIs في MRtrix321،22. أيضاً، تحويل الصور DWI تصحيح وصورة T2 إلى تنسيق NIFTI باستخدام الأوامر التالية:
    محمد الدوسري
    محمد الدوسري
    محمد الدوسري
    محمد الدوسري
  4. إجراء تصحيح لEPI، الحركة والتشوهات الحالية إيدي في ExploreDTI:
    1. تحويل صور NIFTI إلى ملف .mat بالنقر فوق حساب ملف DTI*.mat | تحويل البيانات الخام إلى ملف DTI*.mat. غيّر الانتشار [تنسور] تقدير إلى يزن خطيّة وال [ب-فلو] إلى [ن]. ضبط حجم voxel إلى 0.333 0.333 0.6، وعدد من الصور غير DWI إلى 17، وعدد الصور DWI إلى 142، وحجم المصفوفة إلى 105 105 25.
      ملاحظة: عن طريق تعيين القيمة b إلى N، سوف يعتبر ExploreDTI مجموعة البيانات كمجموعة بيانات كورتوسيس.
    2. انقر على علامة التبويب إعدادات لضبط إعدادات تصحيح EPI (يتم إيقاف تشغيل هذا بشكل افتراضي). حدد تصحيح SM/EC/EPI، كما سجل في بيانات أخرى؟ وانقر على نعم، للقيام بتصحيح EPI (غير جامدة). حدد لاحقة صورة T2 التشريحية المقابلة لمجموعة بيانات الانتشار.
      ملاحظة: استكشافDTI بتصحيح تشوهات EPI باستخدام تسجيل الصورة بين الصورة التشريحية غير المشوهة وصورة الانتشار.
    3. انقر على علامة التبويب الإضافات وحدد تصحيح لتشوهات الحركة الموضوع وEC /EPI وحدد ملف بيانات الانتشار المعالجة مسبقا من الخطوة 2.3. تأكد من أن الصورة T2 في نفس المجلد ولها نفس قاعدة اسم ملف بيانات الانتشار (على سبيل المثال، rat1.nii DWI و rat1_T2.nii للصورة التشريحية). هذه الخطوة سوف تولد "الأصلي" (* native.mat) و "تحويل" ملف (* trafo.mat).
  5. حساب مقاييس DTI لكل فأر عن طريق النقر على الإضافات وتصدير الاشياء إلى *.nii واختيار الخرائط البارامترية لنموذج DTI: عدم التسيسال الكسري (FA)، يعني التشتت (MD)، والتشتت شعاعي (RD)، والتشتت المحوري (AD؛ يشير إلى أنه "أكبر eigenvalue L1").
  6. بالإضافة إلى ذلك، تصدير الخرائط البارامترية لنموذج كورتوسيس (MK، AK، وRK) ونموذج WMTI (AWF، AxEAD، RadEAD وTORT). وستؤدي معالجة صور الانتشار إلى 12 خريطة بارامترية (الشكل1، الشكل2، الشكل3) التي يمكن استخدامها لإجراء مزيد من التحليل الميكروهيكلي.
  7. إنشاء ملف قناع الحصين من كل فأر باستخدام MRtrix3.
    1. قم بتحميل صورة FA للفأر في عارض MRtrix بالنقر فوق أداة ومحرر عائد الاستثمار.
    2. إنشاء عائد استثمار جديد عن طريق النقر على زر"+" واضغط على تحرير لرسم عائد الاستثمار على كل شريحة التي تشمل الحصين (الشكل4). لمسح المناطق غير المرغوب فيها من عائد الاستثمار المسحوب، اضغط على زر الماوس الأيمن.
    3. عند اكتمال رسم عائد الاستثمار، احفظ صورة القناع بالنقر فوق الزر حفظ.
      ملاحظة: سيكون هذا الملف قناع ملف صورة NIFTI ثنائي مع voxels من القيمة 1 التي تحتوي على أنسجة فرس النهر، وvoxels المتبقية سيكون لها قيم 0. لتوحيد منطقة الحصين عبر الفئران، يمكن تسجيل الخرائط البارامترية بشكل مشترك مع قالب محدد للدراسة مع مناطق محددة مسبقا ً ذات أهمية محددة23 أو أطلس دماغ الفئران.
  8. لاستخراج مقاييس الانتشار من الحصين من الفئران، استخدم ملف القناع الذي تم إنشاؤه من الخطوة 4.6 وفتح برنامج Amide.
    1. افتح الخرائط البارامترية وصورة القناع للفأر.
    2. لإضافة عائد الاستثمار لملف القناع إلى Amide، حدد صورة ملف القناع، انقر فوق تحرير | إضافة عائد الاستثمار | 3D Isocontour وانقر على العائد على الاستثمار المعروضة في صورة القناع. إعطاء عائد الاستثمار اسم ًا ذي معنى وتأكد من أن هذا المجلد يجب أن يحتوي فقط على voxels ذات قيمة واحدة.
    3. لحساب القيم المتوسطة لمقاييس الانتشار في الحصين، انقر فوق أدوات | حساب إحصائيات عائد الاستثمار والإشارة إلى الصور وعائد الاستثمار التي يجب تضمينها. بعد النقر فوق تنفيذ، سوف تظهر شاشة أخرى مع القيم المحسوبة التي يمكن استخدامها لمزيد من التحليل الإحصائي. يمكن حفظ هذا الملف أو نسخه إلى تنسيق بيانات مفضل (على سبيل المثال، ملف .xlsx أو .csv).

5 - التحليل الإحصائي

ملاحظة: في الأقسام التالية، نقوم بوصف معالجة صور الانتشار في إحصاءات SPSS 24؛ ومع ذلك، يمكن إجراء التحليل الإحصائي في صناديق أدوات إحصائية أخرى.

  1. تحميل البيانات بتنسيق واسع في ملف SPSS *.sav.
  2. لاختبار الاختلافات الإحصائية بين المجموعتين لكل نقطة زمنية (أي خط الأساس أو يوم واحد بعد الإصابة)، انقر فوق تحليل | الاختبارات غير البارامترية | مربعات الحوار القديمة | 2 اختبارات عيناتمستقلة. تحميل المتغيرات التي تحتاج إلى اختبار وتحديد المجموعات (أي TBI ومجموعات الشام). قم بالإشارة إلى وحدة مان ويتني كنوع الاختبار.
  3. لاختبار الاختلافات الإحصائية بين النقطة الزمنية 2 داخل كل مجموعة يجب تقسيم ملف البيانات. انتقل إلى الانتقال إلى البيانات وتقسيم الملف والإشارة إلى مقارنة المجموعات. بعد ذلك، انقر على تحليل، الاختبارات غير المترية، مربعات الحوار القديمة، 2 اختبارات العينات ذاتالصلة، تحميل المتغيرات التي تحتاج إلى مقارنة وتشير ويلكوكسون كنوع الاختبار.
    ملاحظة: لتصحيح مقارنات متعددة، يتم تعديل قيم p لكل نموذج نشر باستخدام تصحيح Bonferroni [أي p-value مقسواً على عدد المعلمات مقارنة (DTI 4 و DKI 3 و WMTI 4)]. وبشكل أكثر تحديداً، يعتبر p < 0.0125 مهمًا لطرازي DTI وWMTI، ويعتبر p < 0.016 مهمًا لنموذج DKI.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في الدراسة، نجا جميع الفئران TBI (ن = 10) من التأثير وتمكنت من التعافي من التأثير والتخدير في غضون 15 دقيقة بعد الانفصال عن التخدير23. على الصور CT، لم يكن هناك دليل على كسور الجمجمة والصور T2 لم تظهر أي تشوهات مثل النزيف، البطينين الموسع، أوتشكيل وذمة في موقع كدمة 1 يوم بعد الصدمة (الشكل 5). وهكذا، واستنادا إلى هذه عمليات التفتيش البصرية للصور التشريحية، لم يتم الكشف عن آفات بؤرية كبيرة، مما يؤكد الطبيعة المنتشرة وخفيفة للإصابة.

تم فحص جود...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

منذ mTBI في كثير من الأحيان هو نتيجة لإصابة منتشرة وخفية التي لا تظهر أي تشوهات على التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي التقليدية، وتقييم الأضرار الانشفية الدقيقة بعد صدمة خفيفة لا يزال تحديا. لذلك، هناك حاجة إلى تقنيات التصوير أكثر تقدما لتصور المدى الكامل للصدمة. وقد اكتسب تطبيق نشر التصوير بالرنين المغناطيسي في بحوث TBI المزيد من الاهتمام خلال العقد الماضي، حيث يتم استخدام نشر التصوير عشرات الأكثر استخداما5. حد من نموذج DTI هو افتراض عملية نشر غاوسية التي ليست افتراضا دقيقا للبن...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى أصحاب البلاغ أي تضارب في المصالح للكشف عنها.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويود المؤلفون أن يشكروا مؤسسة البحوث - فلاندرز (FWO) على دعمها لهذا العمل (رقم المنحة: G027815N).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
<قوي> تحريض الصدمة< / قوي>
0.9٪ الحل الفسيولوجي كلوريد الصوديومب براون394496
وزن النحاس 450 جرامحسب الطلب18 مم و 210 مم
قسطرةارتفاع TerumoVersatus-W26G
ethilon IIEthiconEH7824FS-3 ، 4-0 ، 3/8 ، 16 مم
Matrassرغوة إلى حجمالنوع E
أنبوب زجاجيISPA بلاستيك416564M1 PMMA XT GOO أنبوب 25x19 مم (قطر داخلي 19 مم ، طول لا يقل عن 1.50 متر)
ماسح التصوير المقطعي المحوسب قبل السريريMolecubesX-cube
Steel خوذةمصنوعة حسب الطلبقطر 10 مم وسمك 3 مم
لاصق الأنسجة Vetbond3M1469SB
مسكن بيطري (بوبرينورفين)EcuPharVETERG200.05 عضو كنلوست / كجم
زيلوكائين 2٪ جلأسترازينيكازيلوكائين 2٪جل
زيلوكائين (ليدوكائين 2٪) أسبن/ أسترازينيكازيلوكائين 2٪ جل100 مو ؛ ل حقن
<قوي > نشر التصوير بالرنين المغناطيسي < / قوي >
قبل السريري برنامج الحصول على التصوير بالرنين المغناطيسيBruker Biospin MRI GmbHZ400_PV51_CENTOS55ParaVision 5.1 برنامج التصوير بالرنين المغناطيسي
ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي قبل السريريBruker Biospin MRI GmbHPharmaScan 70/167T ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي
لفائف الحجم التربيعيةBruker Biospin MRI GmbHRF RES 300 1H 075/040 QSN TRنموذج رقم: 1P T13161C3
وحدة المراقبة الفسيولوجية للحيوانات الصغيرةالطب الحيويالسريع EKGHR02-0571-043C01وحدة لمراقبة الجهاز التنفسي
وحدة تسخين مائيةThermo Fisher ScientificHaake S 5Pرقم الموديل: 1523051
Anasthesia
التخدير المنقولةالتقنيات البيطريةBDO - Medipass, Ijmuiden
isoflurane: IsofloZoetisB506
مولد الأكسجينالتقنيات البيطرية7F-3BDO - Medipass, Ijmuiden
Diffusion معالجة الصور
Amidehttp://amide.sourceforge.netالإصدار 1.0.5.صندوق أدوات فاحص بيانات التصوير الطبي (Loening AM ، Gambhir SS ، "AMIDE: أداة برمجية مجانية لتحليل الصور الطبية متعددة الوسائط" ، التصوير الجزيئي ، 2 (3): 131-137 ، 2003)
ExploreDTIu>http://www.exploredti.comVersion 4.8.6Toolbox للمعالجة (المسبقة) وتحليل صور MR المرجحة بالانتشار (Leemans A و Jeurissen B و Sijbers J و Jones DK. ExploreDTI: صندوق أدوات رسومي لمعالجة وتحليل وتصور بيانات MR للانتشار. في: الاجتماع السنوي السابع عشر ل Intl Soc Mag Reson Med ، ص. 3537 ، هاواي ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 2009)
MRtrix3http://www.mrtrix.org< / u>الإصدار 3.0_RC3-86-g4b523b41Toolbox للمعالجة (المسبقة) وتحليل صور التصوير بالرنين المغناطيسي المرجحة بالانتشار
قطر وحدة <

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Carroll, L. J., et al. Systematic Review of the Prognosis After Mild Traumatic Brain Injury in Adults. Cognitive, Psychiatric, and Mortality Outcomes: Results of the International Collaboration on Mild Traumatic Brain Injury Prognosis. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 95 (3), S152-S173 (2014).
  2. Buck, P. W. Mild Traumatic Brain Injury: A Silent Epidemic in Our Practices. Health & Social Work. 36 (4), 299-302 (2011).
  3. Bodanapally, U. K., Sours, C., Zhuo, J., Shanmuganathan, K. Imaging of Traumatic Brain Injury. Radiologic Clinics of North America. 53 (4), 695-715 (2015).
  4. Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. MR diffusion tensor spectroscopy and imaging. Biophysical Journal. 66 (1), 259-267 (1994).
  5. Hulkower, M. B., Poliak, D. B., Rosenbaum, S. B., Zimmerman, M. E., Lipton, M. L. A Decade of DTI in Traumatic Brain Injury: 10 Years and 100 Articles Later. American Journal of Neuroradiology. 34 (11), 2064-2074 (2013).
  6. Hutchinson, E. B., Schwerin, S. C., Avram, A. V., Juliano, S. L., Pierpaoli, C. Diffusion MRI and the detection of alterations following traumatic brain injury. Journal of Neuroscience Research. 96 (4), 612-625 (2018).
  7. Wallace, E. J., Mathias, J. L., Ward, L. Diffusion tensor imaging changes following mild, moderate and severe adult traumatic brain injury: a meta-analysis. Brain Imaging and Behavior. , 1-15 (2018).
  8. Rutgers, D. R., et al. White Matter Abnormalities in Mild Traumatic Brain Injury: A Diffusion Tensor Imaging Study. American Journal of Neuroradiology. 29 (3), 514-519 (2008).
  9. Bondi, C. O., et al. Found in translation: Understanding the biology and behavior of experimental traumatic brain injury. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 58, 123-146 (2015).
  10. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 76, 396-414 (2017).
  11. Osier, N. D., Dixon, C. E. The Controlled Cortical Impact Model: Applications, Considerations for Researchers, and Future Directions. Frontiers in Neurology. 7 (AUG), (2016).
  12. Lyeth, B. G. Historical Review of the Fluid-Percussion TBI Model. Frontiers in Neurology. 7 (DEC), 1-7 (2016).
  13. Marmarou, A., Foda, M. A. A. -E., van den Brink, W., Campbell, J., Kita, H., Demetriadou, K. A new model of diffuse brain injury in rats. Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).
  14. Heim, L. R., et al. The Invisibility of Mild Traumatic Brain Injury: Impaired Cognitive Performance as a Silent Symptom. Journal of Neurotrauma. 34 (17), 2518-2528 (2017).
  15. Zohar, O., Rubovitch, V., Milman, A., Schreiber, S., Pick, C. G. Behavioral consequences of minimal traumatic brain injury in mice. Acta Neurobiol Exp (Wars. 71 (1), 36-45 (2011).
  16. Pierpaoli, C., Basser, P. J. Toward a quantitative assessment of diffusion anisotropy. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 36 (6), 893-906 (1996).
  17. Jensen, J. H., Helpern, J. A. MRI quantification of non-Gaussian water diffusion by kurtosis analysis. NMR in Biomedicine. 23 (7), 698-710 (2010).
  18. Fieremans, E., Jens, H., Jensen, J. A. H. White matter characterization with diffusional kurtosis imaging. NeuroImage. 58, 177-188 (2011).
  19. Leemans, A. Explore DTI. , (2019).
  20. Loening, A. M., Gambhir, S. S. AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis. Molecular Imaging. 2 (3), 131-137 (2003).
  21. Veraart, J., et al. Denoising of diffusion MRI using random matrix theory. NeuroImage. 142, 394-406 (2016).
  22. Veraart, J., Fieremans, E., Novikov, D. S. Diffusion MRI noise mapping using random matrix theory. Magnetic Resonance in Medicine. 76 (5), 1582-1593 (2016).
  23. Braeckman, K., et al. Dynamic changes in hippocampal diffusion and kurtosis metrics following experimental mTBI correlate with glial reactivity. NeuroImage: Clinical. 21 (August 2018), 101669(2019).
  24. Jones, D. K., Knösche, T. R., Turner, R. White matter integrity, fiber count, and other fallacies: The do's and don'ts of diffusion MRI. NeuroImage. 73, 239-254 (2013).
  25. Matlab code DKI and WMTI model. , Available from: https://github.com/NYU-DiffusionMRI/Diffusion-Kurtosis-Imaging (2019).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة