قياس التوصيل في البصرية المسار الابتدائي في المهق الإنسان عن طريق التصوير إنتشار العضلة الشادة وTractography

الهدف العام من هذه الدراسة هو فحص اتصال المهد القشري في المهق والضوابط باستخدام التصوير المنتشر ومقارنة إعادة بناء الإشعاع البصري الناتج لخوارزميتين للتتبع. يمكن أن يساعد التصوير بالرنين المغناطيسي للانتشار والتصوير بالجر في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في أبحاث الرؤية مثل تأثير التوجيه الخاطئ المحوري على التنظيم الهيكلي للمسار البصري في المهق البشري. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تسمح برسم خرائط غير جراحية لمسارات المادة البيضاء الكبيرة في الدماغ الحي وقد أظهرت تقدما واعدا في التخطيط لجراحة الأعصاب.

احصل على جميع الصور كما هو موضح في هذا البروتوكول. على ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي 3 تسلا مزود بملف رأس 32 قناة. قبل التصوير ، قم أولا بفحص كل مشارك بدقة للتأكد من سلامة التصوير بالرنين المغناطيسي واطلب منه التوقيع على نموذج موافقة يصف البروتوكول.

زود الأشخاص بسدادات أذن لحماية السمع قبل وضعهم مستلقين ورأسهم أولا على طاولة الماسح الضوئي. توفير لمبة ضغط تنبيه. ثم ضع الوسائد لتقليل حركة الرأس.

معلم فوق العينين على مستوى الحاجب. قبل إرسال الموضوع إلى الماسح الضوئي. ابدأ التصوير من خلال الحصول على صورة عالية الدقة مرجحة T1 باستخدام تسلسل 3D MP-RAGE يغطي الدماغ بأكمله.

استخدم المعلمات التي تظهر على الشاشة هنا. بحجم فوكسل متناحي مليمتر واحد. بعد ذلك ، احصل على تسلسل DTI يغطي القشرة ب 64 اتجاها في شريحتين ملليمتريتين.

ضع الشرائح في اتجاه عرضي يتبع خط التثبيت الأمامي والخلفي. أيضا ، احصل على 30 إلى 40 صورة كثافة بروتون مرجحة ب PD باستخدام تسلسل نبضة صدى الدوران التوربيني. قم بإعداد هذا في اتجاه إكليلي مواز لجذع الدماغ الذي يغطي من المدى الخارجي للجسر إلى الجزء الخلفي من القولون السفلي.

يجب إجراء تحديد LGN مع مراعاة العضوية الجماعية للموضوع. ابدأ بتحميل صورة PD عالية الدقة في طريقة عرض FSL. ثم انقر فوق علامة التبويب "أدوات" لتحديد خيار واحد لتكبير الصورة.

بعد ذلك ، حدد علامة تبويب الملف لتحديد خيار إنشاء قناع واستخدم شريط الأدوات لتتبع LGN في كل شريحة. إذا رغبت في ذلك، قم بتغيير تباين الصورة في شريط الأدوات لتسهيل اكتشاف LGN. تتبع كل من أقنعة LGN اليمنى واليسرى يدويا ثلاث مرات لكل منهما في متوسط صور PD التي تم إقحامها إلى ضعف الدقة ، وبالتالي نصف حجم voxel الأصلي.

لإجراء تجزئة VI ، قم أولا بتشغيل الأمر recon all في free surfer على الصور المرجحة T1 في الفضاء التشريحي الأصلي للمعالجة الآلية. بعد ذلك ، قم بتحويل الإخراج إلى تقسيم V1 إلى قناع حجمي باستخدام أوامر label2surf و surf2volume. قبل إجراء التتبع الاحتمالي ، قم أولا بتشغيل التسجيل الخطي للمغازلة لإحضار صور الدماغ الموجودة في مساحة ركوب الأمواج الحرة والفضاء التشريحي إلى مساحة الانتشار.

حدد إخراج مساحة السطح الحرة لاستطلاع الكل ، أو دماغ الموضوع المستخرج T1 كصورة إدخال. بعد ذلك ، تم تصحيح الدوامة واستخرجها من الدماغ صورة مرجحة للانتشار كصورة مرجعية. وبالمثل ، للتتبع الحتمي ، استخدم التسجيل الخطي المغازلة لإحضار أدمغة كثافة البروتون إلى فضاء الانتشار.

أيضا ، استعدادا للتتبع الاحتمالي ، قم بتشغيل هذا التسجيل الخطي لجلب أدمغة PD للمشاركين إلى مساحة سطحية خالية ومساحة تشريحية أصلية لتحويل قناع LGN. لاحظ أن هذه الخطوة تنشئ مخرجين. تم تسجيل دماغ الإدخال في الصورة المرجعية ومصفوفة التحويل.

بعد ذلك ، قم بتطبيق تحويل المغازلة لإعداد أقنعة البذور لتصوير الطاغ. بالنسبة لتصوير الtract الاحتمالي ، استخدم إخراج حصيرة النقاط من التسجيل الخطي ل PD إلى راكب الأمواج الحر أو T1 التشريحي كمصفوفة التحول. قناع LGN الأصلي كمدخل والدماغ في مساحة ركوب الأمواج الحرة أو الفضاء التشريحي كمجلد مرجعي.

تأكد من استخدام تحديد الاستيفاء القريب الأقرب من الخيارات المتقدمة. كرر هذا من أجل التصوير الحتمي هذه المرة فقط ، مع وجود الدماغ في مساحة الانتشار كحجم مرجعي. لتطبيع LGN ، استخدم رياضيات FSL لإنشاء نقطة عائد استثمار مع إحداثيات قناع LGN الفردي المناسب في الفضاء التشريحي الأصلي لتصوير الtract الاحتمالي أو مساحة الانتشار لتصوير الtract الحتمي.

بعد ذلك ، استخدم رياضيات FSL لتطبيق نصف قطر القناع المتوسط في مساحة MNI المحسوبة عبر جميع المشاركين لإنشاء كرة حول نقطة عائد الاستثمار في مساحة تشريحية أو انتشار أصلية. في هذه المرحلة ، باستخدام ملفات مساحة السطح الحرة فقط ، قم بإعداد أقنعة الهدف للtractography الاحتمالية. سجل أدمغة راكبي الأمواج المجانية في الفضاء التشريحي الأصلي.

بعد ذلك، قم بإنشاء أقنعة الهدف عن طريق تطبيق التحويل على أقنعة V1 باستخدام الاستيفاء ثلاثي الخطوط. لتشغيل التصوير الميكانيكي الاحتمالي ، استخدم أولا تصحيح التيار الدوامي لتصحيح التشوهات في الصور المرجحة بالانتشار. ثم يستخرج الدماغ الصور.

بعد ذلك ، حدد خيار السرير X. ثم اختر التتبع الاحتمالي وقم بتشغيله لكل نصف كرة على حدة. احتفظ بالخيارات الأساسية الافتراضية ، ولكن لزيادة الدقة ، حدد مزيتة معدلة لحساب التبسيط الاحتمالي ضمن الخيارات المتقدمة.

حدد قناعا واحدا كمساحة البذور. بعد ذلك ، قم بتحميل قناع LGN المحول كصورة البذور في الفضاء التشريحي الأصلي جنبا إلى جنب مع مصفوفة تحويل T1 التشريحية إلى الانتشار كتحويل البذرة إلى الانتشار. أخيرا ، حدد V1 في الفضاء التشريحي من الأهداف الاختيارية كهدف.

كرر باستخدام عائد الاستثمار الكروي القياسي ثم مرة أخرى باستخدام البذور غير الطبيعية والأقنعة المستهدفة في مساحة سطحية خالية. لإجراء الtractography الحتمية ، افتح أولا الصور المرجحة بالانتشار المصحح في استوديو DSI. ثم قم بتحميل ملفات bvec و bval على نافذة جدول B يتم فتحها تلقائيا لإنشاء ملف مصدر.

ثم حدد DTI كطريقة إعادة البناء وقم بتشغيلها على الملفات المصدر لإنتاج ملفات معلومات الألياف. افتح ملفات معلومات الألياف في نافذة تتبع البرنامج وقم بتشغيل التتبع لكل نصف كرة على حدة. استخدم LGN في فضاء الانتشار كبذرة والمنطقة 17 من استوديو DSI Brodmann atlas كمنطقة حاسمة.

في كل شوط ، قم بتعيين قناع المادة البيضاء المقابل من أطلس تجزئة راكب الأمواج الحر كمنطقة للتجنب. كرر التتبع باستخدام عائد الاستثمار الكروي في مساحة الانتشار بدلا من LGN الفردي كمناطق بذرة لتصوير الtract. يظهر هنا متوسط صورة كثافة البروتون الإكليلي لمريض مصاب بالمهق.

تصوير مناطق اهتمام LGN التي تم تتبعها يدويا على اليمين والأيسر باللون الأحمر. تتحول أقنعة LGN إلى مساحة مجانية لراكبي الأمواج باستخدام أقرب جار ، والأحمر ، والثلاثي الخطي ، والأزرق ، يتم عرض الاستيفاء هنا. يظهر التحليل الإحصائي الحكيم ل Voxel مع الإحصاءات القائمة على المسالك عدم وجود مجالات ذات أهمية في المهق أكبر من تباين التحكم بسبب انخفاض FA في المهق مقارنة بالضوابط.

ومع ذلك ، في العنصر الضابط ، يظهر اختلاف كبير بين المجموعات أكبر من تباين المهق. هنا نرى نسخة هيكلية سميكة من هذه النتائج. يشير إخراج تتبع ألياف استوديو DSI إلى انخفاض اتصال LGN إلى V1 في مريض المهق مقارنة بالأشخاص الخاضعين للتحكم.

وبالمثل ، يظهر ناتج التتبع الاحتمالي انخفاضا في اتصال LGN إلى V1 والمهق مقارنة بموضوعات التحكم. هنا ، يتم تراكب الأقنعة المتعقبة المتوسطة لكل من الطرق الاحتمالية والحتمية للمقارنة. توضح أقنعة LGN والأزرق و V1 الوردية البذور والمناطق المستهدفة.

بمجرد إتقان ، يمكن إجراء جمع البيانات والتحليل الكامل لثلاثة مشاركين في غضون يومين إلى ثلاثة أيام بينما يعتمد وقت التصوير على حجم البذرة. أثناء تشغيل التصوير ، اختر بعناية الخوارزمية ونهج التحليل اعتمادا على سؤال البحث ومنطقة الدماغ قيد التحقيق وتحقق من ملفات الإخراج بعد كل خطوة. لا تنتظر حتى تحقق النتيجة النهائية للتحقق من عملك.

يرتبط المهق بزيادة خطر الإصابة بسرطان الجلد ، والمتلازمات التي تؤثر على أنواع الخلايا الإضافية خارج الخلايا الوحيدة. تخيل التقنيات جنبا إلى جنب مع التقنيات الجزيئية ستساعد في التحقيق في آليات التطور في المهق وتحسين فهم علاقة وظيفة البنية. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علم الأعصاب لاستكشاف اتصال الدماغ في البشر الأصحاء والسريريين في الجسم الحي.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء إعادة بناء المادة البيضاء باستخدام خوارزميات حتمية واحتمالية لفحص الاختلافات في اتصال الإشعاع البصري بين مجموعات المرضى والضوابط. لا تنس أن العمل باستخدام مغناطيس قوي يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما إجراء الفحص المناسب للمشاركين للتأكد من سلامة التصوير بالرنين المغناطيسي.