Name: Faserverbindungen des Ergänzungsmotorenbereichs Revisited: Methodik der Faserdissektion, DTI und Dreidimensionale Dokumentation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 23 s
Description: Erfahren Sie die Faserverbindungen des Supplementärmotorischen Areals durch Kombination von Faserdissektion und MR-Traktografie. Diese Methode ermöglicht präzise präoperative Planung in der Neurochirurgie.

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Die Daten wurden zum Teil vom Human Connectome Project, dem WU-Minn-Konsortium (Principal Investigators: David Van Essen und Kamil Ugurbil, 1U54MH091657), gefördert von den 16 NIH Instituten und Zentren, die den NIH Blueprint für Neuroscience Research unterstützen, Und durch das McDonnell Center für Systems Neuroscience an der Washington University. Die Fig. 2A und 2D wurden mit Genehmigung aus der Rhoton-Sammlung 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899) wiedergegeben.

Die Verstorbenen sind hier als Bevölkerung eingeschlossen, obwohl verstorbene Personen keine technisch menschlichen Subjekte sind; Menschliche Subjekte sind definiert durch 45 CF 46 als &quot;lebende Menschen 15 , 16 &quot;. 1. Vorbereitung der Proben <ol><li> Untersuche 5 formalin-fixierte Gehirne (10 Hemisphären) und 2 ganze menschliche Köpfe. </li><li> Fixieren Sie die Proben in einer 10% igen Formalinlösung für mindestens 2 Monate nach Klinglers Methode 17 . </li><li> Gefrieren Sie alle Exemplare bei -16 ° C für 2 Wochen nach Klingers Methode 17 . </li><li> Die Proben unter Leitungswasser auftauen </li><li> Führen Sie eine erweiterte frontotemporale Kraniotomie auf dem kadaverischen Kopf, um das Gehirn zu entlarven. <ol><li> Legen Sie den Kadaverkopf in eine 3-polige Schädelklemme (Materialtabelle). </li><li> Machen Sie einen frontotemporalen Hautschnitt mit einem Skalpell.</li><li> Entfernen Sie die Haut und Muskeln mit einem Skalpell, Pinzette und Schere. </li><li> Machen Sie ein oder mehrere Gratlöcher im Schädel, bis die Dura mater erreicht ist; Benutzen Sie einen Bohrer mit einem kompakten Geschwindigkeitsreduzierer und einem 14 mm Schädel-Perforator-Aufsatz bei 79.000 U / min (Materialtabelle). </li><li> Schneiden Sie die Knochenklappe und öffnen Sie den Schädel mit einem 2 mm x 15,6 mm geriffelten Fräser mit einem 2,1 mm stiftförmigen Grataufsatz bei einer Bohrgeschwindigkeit von 80.000 U / min (Materialtabelle). </li></ol></li><li> Entfernen Sie die Dura, Arachnoidei und Pia mater und zerlegen Sie mit einem Mikrodissektor unter einem Mikroskop bei 6X bis 40X Vergrößerung 5 , 18 (Materialtabelle). </li></ol> 2. Faser-Dissektionstechnik HINWEIS: Führen Sie alle Sektionen unter 6X bis 40X Vergrößerung auf einem chirurgischen Mikroskop. <ol><li> Führen Sie die Faserdissektionen schrittweise auf jede Hemisphäre ausVon lateral bis medial und medial bis lateral. <ol><li> Decorticate die Hirnrinde unter Verwendung eines Panfield-Dissektors (Materialtabelle) und entfernen Sie alle frontalen kortikalen Gewebe, um die kurzen Assoziationsfaser-Traktate, die U-Fasern oder Intergyralfasern, die benachbarten Gyri 5 , 13 verbinden, freizulegen. </li><li> Entfernen Sie die kurzen Assoziationsfasern mit einem Panfield-Dissektor und einem chirurgischen Mikrohaken, indem Sie sanft unter dem Mikroskop (Materialtabelle) schneiden, um die langen Assoziationsfasern zu erreichen und zu entlarven, die entfernte Bereiche in derselben Halbkugel miteinander verbinden. </li><li> Gehen Sie tief in die langen Assoziationsfasern, um die oberflächlichen Assoziationsfasern mit einem chirurgischen Mikrohaken und einem Panfield-Dissektor zu entfernen; Entfernen Sie jedes Faserbündel unter einem Mikroskop (Materialtabelle), um die Projektionskommissuralfasern freizulegen. </li><li> Zeigen Sie jede der Verbindungen des SMA-Komplexes anNach der topographischen Anatomie, die zuvor in der Literatur 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 definiert wurde. </li></ol></li><li> Halten Sie alle Exemplare (ganze Köpfe und Gehirne), die während der Sektionen in 10% Formaldehydlösung (Materialtabelle) zwischen den Dissektionsperioden verwendet wurden. </li></ol> 3. 3D-Fotografie-Technik <ol><li> Verwenden Sie eine schwarze Farbe Plattform während der Fotografie der Proben. </li><li> Folge einer 3D-Fotografie Technik 22 . <ol><li> Legen Sie jedes Exemplar in eine gestaltete schwarze Farbplattform. </li><li> Wählen Sie eine Szene mit einer Voll-Frontalansicht des Exemplars aus und nehmen Sie einen Schuss, indem Sie die Kamera auf einen beliebigen Punkt auf der Probe in der Nähe des Mittelpunkts auf dem Kamerabildschirm (Instrumentenregisterkarte) fokussierenLe). Verwenden Sie ein 18- bis 55-mm-f / 3.5-5.6 SLR-Objektiv oder ein 100 mm f / 2.8L Makroobjektiv und stellen Sie die Blende auf F29, ISO 100. </li><li> Drehen Sie die Kamera etwas nach links, bis der am weitesten rechts liegende Punkt auf dem Kamerabild der gleiche wie der Fokussierungspunkt ist. Schieben Sie die Kamera nach rechts, bis der Mittelpunkt auf dem Bildschirm den ursprünglichen Fokussierungspunkt auf der Probe überlappt. Konzentriere die Kamera auf diesen Punkt und nehme einen weiteren Schuss. </li><li> Halten Sie den Abstand und die Achse der Kamera auf die Probe, die mit konstanten Werten fotografiert wird. </li></ol></li><li> Erstellen Sie ein 3D-Bild mit einem 3D-Bildgeneratorprogramm (Materialtabelle). <ol><li> Öffnen Sie das 3D-Softwareprogramm. </li><li> Wählen Sie &quot;Stereo-Bilder aus Datei öffnen&quot;. </li><li> Wählen Sie die beiden Bilder (links und rechts) und stellen Sie sicher, dass das linke Bild im linken Steckplatz ist und das rechte Bild im rechten Steckplatz ist. </li><li> Wähle die Option &quot;Half Color Anaglyph RL / 2&quot; und generiere die Anaglyph im JPEG-Format. </li></Ol&gt; </li></ol> 4. DTI-Technik <ol><li> Erfassen Sie vorverarbeitete Diffusionsdaten unter Verwendung der Human Connectome Project Diffusionsdaten 23, indem Sie sie von der referenzierten Website herunterladen. HINWEIS: Die Daten werden vorverarbeitet und bestehen aus den folgenden Prozeduren: Die Diffusionsdaten wurden bei normalen Freiwilligen unter Verwendung eines modifizierten 3 T-MRI-Geräts (Instrumententisch) unter Verwendung einer Spin-Echo-Echo-Planar-Imaging- (EPI-) Sequenz mit Multi- Bandbildbeschleunigung 24 , 25 , 26 , 27 , 28 . Relevante Sequenzparameter umfassen: TR = 5,520 ms; TE = 89,5 ms; FOV = 210 x 180 mm; Matrix = 168 x 144; Schichtdicke = 1,25 mm (Voxelgröße 1,25 x 1,25 x 1,25 mm); Multibandfaktor = 3; Und b-Werte = 1.000 s / mm 2 (95 Richtungen), 2.000 s / mm 2 (96 Richtungen) und 3.000 s / mm2 (97 Richtungen). Die Daten wurden dann unter Verwendung von FreeSurfer 29 und FSL 30 verarbeitet; Der Prozess beinhaltete die Wirbelstromkorrektur, die Bewegungskorrektur, die B0-Intensitätsnormalisierung, die Empfindlichkeitsverzerrungskorrektur und die Gradienten-Nichtlinearitätskorrektur 28 , 31 , 32 , 33 . Entsprechende T1-gewichtete MP-RAGE-Bilder sind ebenfalls im Download-Paket enthalten. Die Vorgehensweisen sind im Handbuch des Human Connectome Projektes dokumentiert. </li><li> Veröffentlichen Sie die Diffusionsdaten mit dem Diffusion Spectrum Imaging (DSI) Studio 34 , um eine geschätzte voxelweise Diffusionsorientierungsverteilungsfunktion (ODF) zu erzeugen, die einen verallgemeinerten q-Sampling Imaging (GQI) Algorithmus 35 verwendet. <ol><li> Laden Sie den heruntergeladenen Datensatz in die Software von sel&quot;STEP1: Open Source Bilder&quot; und wählt die Datei data.nii.gz aus. </li><li> Wählen Sie die Schaltfläche &quot;STEP2: Rekonstruktion&quot;. Nach der Überprüfung der Gehirnmaske fahren Sie mit &quot;Schritt 2&quot; fort und wählen &quot;GQI&quot; als Rekonstruktionsmethode. Wählen Sie &quot;r ^ 2 Gewichtung&quot; mit einem &quot;Längenverhältnis&quot; von &quot;1.0&quot;. Lassen Sie die restlichen Selektionen als Standard. </li><li> Wählen Sie &quot;Rekonstruktion ausführen&quot;. </li></ol></li><li> Platzieren Sie geeignete Samen für Regionen von Interesse, um die Faserverfolgung zu rationalisieren. <ol><li> Im &quot;Region-Fenster&quot; klicken Sie auf die &quot;Atlas&quot; -Taste, um Samen für den überlegenen Längsfasciculus (SLF) zu setzen. &quot;Wählen Sie&quot; Brodmann &quot;und fügen Sie&quot; Region 6 &quot;und&quot; Region 7. &quot;hinzu. Stellen Sie im Bereichsfenster den Typ &quot;Region 6&quot; auf &quot;Seed&quot; und den &quot;Region 7&quot; -Typ auf &quot;region-of-inclusions&quot; (ROI). <ol><li> Wählen Sie im Bereichsfenster &quot;Neue Region&quot; und manuell einen ROIIm hintersten Aspekt des überlegenen frontalen Gyrus in der koronalen Ebene. Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li></ol></li><li> Setzen Sie Samen für SLF II in ähnlicher Weise, indem Sie &quot;New Region&quot; in der Region Fenster und Zeichnung der &quot;Samen&quot; Region in den hinteren Aspekt der mittleren frontalen Gyrus weißen Materie in der koronalen Ebene. Wählen Sie einen ROI mit &quot;Atlas&quot; (wie in Schritt 4.3.1) und Brodmann-Regionen 9, 10, 46, 39 und 19. Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li><li> Setzen Sie Samen für SLF III mit einer &quot;Samen&quot; Region, mit &quot;Atlas&quot; (wie in Schritt 4.3.1) in der Region Fenster und wählen Sie &quot;Region 40&quot; des Brodmann Atlas und der ROI aus &quot;Atlas ...&quot; in &quot;Region 40 &quot;Und&quot; Region 44. &quot; Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li><li> Setzen Sie Samen für Callosal Fasern mit &quot;New Region&quot; in der Region Fenster und Zeichnung ein &quot;Samen&quot; in der Sagittal-Ebene, die thE corpus callosum Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li><li> Setzen Sie Samen für Cingulate Fasern mit &quot;New Region&quot; in der Region Fenster und Zeichnung einer &quot;Samen&quot; Region in der Mitte-cingulären Gyrus auf die koronale Ansicht. Benutze &quot;New Region&quot;, um zwei ROIs zu zeichnen, eine im vorderen Cingulat und eine im hinteren cingulären Gyrus unter koronaler Sicht. Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li><li> Setzen Sie Samen für klaustrokortikale Fasern mit &quot;New Region&quot; in der Region Fenster und Zeichnung ein &quot;Samen&quot; in der claustrum mit einem ROI in der corona radiata mit der &quot;Atlas ...&quot; -Funktion. Wähle den Atlas als &quot;JHU-WhiteMatter-Etiketten-1mm&quot;. <ol><li> Wählen Sie und fügen Sie die &quot;Anterior_corona_radiata&quot;, &quot;Posterior_corona_radiata&quot; und &quot;Superior_corona_radiata&quot; hinzu. Zeichnen Sie eine Region der Vermeidung für alle Fasern, die durch eine Ebene unterhalb der Ebene des claustrum in der axialen Ebene mit &quot;New Region&quot;Im Bereichsfenster. Führen Sie die Faserverfolgung durch, wie in Schritt 4.4 beschrieben. </li></ol></li><li> Setzen Sie Samen für den Kortikospinaltrakt mit einem &quot;Samen&quot; aus der &quot;Atlas ...&quot; -Funktion in der Region Fenster; Wählen Sie &quot;JHU-WhiteMatter-Etiketten-1mm&quot; und fügen Sie die Region &quot;Corticospinal_tract&quot; hinzu. Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li><li> Setzen Sie Samen für den frontalen Asphalt (FAT) mit einer &quot;Samen&quot; Region aus der &quot;Atlas ...&quot; -Funktion in der Region Fenster und wählen Sie die Brodmann-Atlas und &quot;Region 6&quot; ROIs in &quot;Region 44&quot; und &quot;Region 45. &quot; Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 beschrieben durch. </li><li> Setzen Sie Samen für den Frontostriattrakt (FST) mit einem &quot;Samen&quot; in &quot;Region 6&quot; mit der Funktion &quot;Atlas ...&quot;. Setzen Sie neue Regionen in die &quot;Caudate&quot;, &quot;putamen&quot; und &quot;Globus pallidus&quot; aus dem &quot;HarvardOxfordSub&quot; Atlas und legen Sie den Typ in der Region Fenster zu &quot;Ende.&quot; HINWEIS: Die Faserverfolgung für FST erfolgt durch Auswahl des Sektors der Region 6 und nur eines der subkortikalen Samen pro Tracking-Sitzung ( dh Region 6 und der Caudat, gefolgt von Region 6 und Putamen und zuletzt Region 6 und Globus) Pallidus). <ol><li> Führen Sie die Faserverfolgung wie in Schritt 4.4 für jede Kombination beschrieben durch. </li></ol></li></ol></li><li> Führen Sie die Faserverfolgung für jede der oben genannten Kombinationen durch. <ol><li> Im Fenster &quot;Optionen&quot; legen Sie die Verfolgungsparameter als: Terminationsindex von qa von 0,08, Winkelschwelle von 75, Schrittweite von 0,675, Glättung von 0,2, Mindestlänge von 20 mm und einer maximalen Länge von 200 mm fest. Wähle die Seed-Orientierung als &quot;All&quot;, die Samenposition als &quot;Subvoxel&quot; und randomisierte Seeding als &quot;On&quot;. Verwenden Sie die trilineare Richtungsinterpolation mit einem Streamline (Euler) Tracking Algorithmus. Für jede Kombination von Regionen oben, wählen Sie &quot;Run tracking&quot; in der &amp; #34; Fiber Tracts &quot;Fenster. ANMERKUNG: Aufgrund der randomisierten Art der Verfolgung werden klare &quot;falsche Fasern&quot; identifiziert und selektiv entfernt, wobei die Regionen der Vermeidung von Hand als &quot;Neue Region&quot; gezeichnet werden. </li></ol></li><li> Affine registriert den in den Human-Connectome-Projektdatensatz enthaltenen gehirn-extrahierten T1-gewichteten 3D-MP-RAGE-Scan mit den Funktionen &quot;Slices -&gt; Insert T1 / T2 Images&quot; von DSI-Studio. Erzeugen Sie eine Oberflächenwiedergabe des Gehirns, indem Sie &quot;Slices -&gt; Isosurface hinzufügen&quot; auswählen. Verwenden Sie eine &quot;Schwelle&quot; von 665. </li></ol>

Die Autoren erklären keine konkurrierenden finanziellen Interessen und keine Quellen für die Finanzierung und Unterstützung, einschließlich aller für Ausrüstung und Medikamente.

Die Bedeutung von und Study Techniken für die White Matter Pathways Die Hirnrinde wird als eine primäre neuronale Struktur akzeptiert, die mit 2,5 Millionen Jahren menschlichen Lebens verbunden ist. Etwa 20 Milliarden Neuronen haben sich in verschiedene Teile auf der Grundlage morphologischer und zellulärer Spezifikation getrennt. Die Architektur jedes dieser kortikalen Teile ist funktionell subgruppiert, wie sensomotorischer Sinn und Bewegung, emotionales Erlebnis und komplexe Argumentation. E...

Unter den 14 von Brodmann abgegrenzten Vorstufengebieten ist das vorläufige und präfrontale Gebiet, das vor der präzisen motorischen Kortex liegt, längst als stummes Modul betrachtet worden, obwohl der Stirnlappen eine wichtige Rolle bei Kognition, Verhalten, Lernen, Und Sprachverarbeitung. Neben dem komplementären Motorbereich (SMA) -Komplex, bestehend aus dem vor-SMA und dem SMA-Areal (Brodmann Area; BA 6), das sich medial erstreckt, umfasst das vormotorische / frontale Modul die dorsolaterale Vorfront (BA 46, 8, Und 9), frontopolare (BA 10) und ventrolaterale präfrontale (BA 47) -Kortizes sowie ein Teil des orbitofrontalen Kortex (BA 11) auf der lateralen Oberfläche des Gehirns 1 , 2 . Der SMA-Komplex ist ein bedeutender anatomischer Bereich, der durch seine Funktionen und seine Verbindungen definiert ist. Die Resektion und die Schädigung dieser Region verursacht erhebliche klinische Defizite, die als SMA bekannt sindSyndrom. Das SMA-Syndrom ist ein wichtiger klinischer Zustand, der besonders bei frontalen Gliomfällen, die den SMA-Komplex enthalten, beobachtet wird. Der SMA-Komplex hat Verbindungen mit dem limbischen System, Basalganglien, Kleinhirn, Thalamus, kontralateralen SMA, überlegenem Parietallappen und Teilen der Frontallappen über Faserbahnen. Die klinische Wirkung der Schädigung dieser weißen Substanzverbindungen kann stärker sein als der Kortex. Dies liegt daran, dass die Folgen einer Verletzung der Kortex im Laufe der Zeit aufgrund der hohen kortikalen Plastizität 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , Daher sollten die SMA-Regionalanatomie und die weißen Materiewege deepl seinVerstanden, insbesondere für die Gliomchirurgie. Ein umfassendes Verständnis der Anatomie der weißen Materiewege ist für die breitbandige Behandlung von neurochirurgischen Läsionen wichtig. Jüngste Studien über die dreidimensionale Dokumentation der anatomischen Ergebnisse, die in der Mikrochirurgie erhalten wurden, wurden verwendet, um ein besseres Verständnis der topographischen Anatomie und der Wechselbeziehung der Gehirn-Weiß-Materie Wege 13 , 14 zu gewinnen. Daher war der Zweck dieser Studie, die weißen Substanzverbindungen des SMA-Komplexes (vor SMA und SMA richtig) unter Verwendung einer Kombination von Faserdissektionstechniken auf kadaverischen Proben und Magnetresonanztomographie (MRT) -Traktographie zu untersuchen und alle Methoden zu erläutern Und Prinzipien der beiden Techniken und ihre ausführliche Dokumentation. Planung und Strategie der Studie Vor der Durchführung der Experimente, ein LiterAture-Suche nach den Grundprinzipien der Faserdissektionen, die Verfahren, die auf Proben vor und während der Sektionen angewendet werden müssen, und alle Verbindungen zwischen SMA-Regionen, die mit Dissektion und DTI aufgedeckt wurden, wurden durchgeführt. Die bisherigen Studien zur anatomischen Lokalisation und Trennung von Prä-SMA- und SMA-richtigen Regionen und zur topographischen Anatomie ihrer Verbindungen wurden überprüft.

<table><tbody><tr><td>%4 Paraformaldehyd-Lösung</td><td>AFFYMETRIX, Inc.</td><td>2046C208</td><td>zur Fixierung</td></tr><tr><td>Gefrierschrank</td><td>INSIGNA</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>zum Einfrieren</td></tr><tr><td>Panfield Dissector</td><td>AESCULAP</td><td>FD305</td><td>zur Dissektion</td></tr><tr><td>Chirurgische Mikroschere</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4238</td><td>zur Fehlsektion</td></tr><tr><td>Chirurgischer Mikrohaken</td><td>V. Müller</td><td>NL3785-009</td><td>zur Fehlpräparation</td></tr><tr><td>MIKROGEFÄSSSTRECKER/ DILATOR</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4324</td><td>zur Miskrodision</td></tr><tr><td>Emax2 SC 2000 Elektrische Konsole</td><td>Anspach Companies</td><td>SC2102</td><td>zur Schädelentfernung</td></tr><tr><td>Bohrerset</td><td>Anspach Companies</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>zur Schädelentfernung</td></tr><tr><td>20-1000 Operationsmikroskop</td><td>Moeller-Wedel,Deutschland</td><td>FS 4-20</td><td>zur Miskrodierung</td></tr><tr><td>Canon EOS 550D 18 MP CMOS APS-C Digital SLR Kamera</td><td>Canon Inc.</td><td>DS126271</td><td>zum Fotografieren</td></tr> verwendet <tr><td>EF 100 mm f/2.8L IS USM Makroobjektiv</td><td>Canon Inc.</td><td>4657A006</td><td>zum Aufnehmen von Fotos</td></tr><tr><td>MR-14EX II Macro Ring Lite (Flash)</td><td>Canon Inc.</td><td>9389B002</td><td>zum Fotografieren</td></tr><tr><td>Stativ</td><td>Lino Manfrotto</td><td>322RC2</td><td>zum Fotografieren</td></tr><tr><td>MAYFIELD Infinity Skull Clamp</td><td>Integra Inc.</td><td>A0077</td><td>zur Befestigung des Kopfes</td></tr><tr><td>Modifizierter Skrya 3T "Connectome" Scanner</td><td>Siemens Company, Inc.</td><td>A911IM-MR-15773-P1-4A00</td><td>zum Scannen von DTI</td></tr><tr><td>XstereO Player</td><td>Yury Golubinsky</td><td>Version 3.6(22)</td><td>zum Erstellen von Anaglyphen</td></tr><tr><td>EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II SLR Objektiv</td><td>Canon Inc.</td><td>2042B002</td><td>zum Fotografieren</td></tr><tr><td>Skalpell</td><td>6B INVENT</td><td>7-104-L</td><td>zum Einschneiden</td></tr><tr><td>Kompakter Geschwindigkeitsreduzierer</td><td>Anspach Unternehmen</td><td>CSR60</td><td>zum Herstellen eines Gratlochs</td></tr><tr><td>14 mm Schädelperforator</td><td>Anspach Unternehmen</td><td>CPERF-14-11-3F</td><td>zum Herstellen eines Fräslochs</td></tr><tr><td>2 mm x 15,6 mm Geriffelter Oberfräser</td><td>Anspach Unternehmen</td><td>A-CRN-M</td><td>zum Erstellen von Kraniotomie</td></tr><tr><td>2,1 mm stiftförmige Grate</td><td>Anspach Companies</td><td>03.000.130S</td><td>zur Herstellung von Kraniotomie</td></tr></tbody></table>

faserverbindungen des ergänzungsmotorenbereichs revisited: methodik der faserdissektion, dti und dreidimensionale dokumentation

Fiber Connections of the Supplementary Motor Area Revisited: Methodology of Fiber Dissection, DTI, and Three Dimensional Documentation

Der Zweck dieser Studie ist es, die Methodik für die Untersuchung der weißen Materie Verbindungen des ergänzenden motor Bereich (SMA) -Komplex (vor-SMA und SMA richtig) mit einer Kombination von Faser-Dissektion Techniken auf kadaverischen Proben und Magnetresonanz (MR ) Traktographie Das Protokoll beschreibt auch das Verfahren für eine weiße Materie Dissektion eines menschlichen Gehirns, Diffusion Tensor Traktographie Bildgebung und dreidimensionale Dokumentation. Die Faserdissektionen auf menschlichen Gehirnen und die 3D-Dokumentation wurden an der Universität von Minnesota, Mikrochirurgie und Neuroanatomy Laboratory, Abteilung für Neurochirurgie durchgeführt. Fünf postmorme menschliche Gehirnproben und zwei ganze Köpfe wurden nach Klinglers Methode hergestellt. Gehirn-Hemisphären wurden Schritt für Schritt von lateral nach medial und medial nach lateral unter einem Operationsmikroskop seziert und 3D-Bilder wurden in jeder Phase erfasst. Alle Dissektionsergebnisse wurden durch Diffusionstensor unterstütztBildgebung Untersuchungen über die Verbindungen im Einklang mit der Fasertrakt-Klassifikation von Meynert, einschließlich Assoziationsfasern (kurzer, überlegener Längsfasciculus I und frontaler Asphaltstraßen), Projektionsfasern (kortikospinales, klaustrokortikales, Cingulum und frontostriatale Traktate) und Kommissurfasern (Kallusalfasern) Auch durchgeführt.

Der SMA-Komplex befindet sich im hinteren Teil des oberen frontalen Gyrus. Die Grenzen des SMA-Komplexes sind der vorläufige Sulcus nach hinten, der obere frontale Sulcus inferior-lateral und der cinguläre Sulcus minderwertig-medial 18 . Der SMA-Komplex besteht aus zwei Teilen: die Vor-SMA anteriorly und die SMA gleich nach hinten 18 . Es gibt Unterschiede in Bezug auf die weißen Stoffverbindungen und die Funktion zwischen diesen beiden Tei...

Der Zweck dieser Studie ist es, jeden Schritt der Faserdissektionstechnik auf menschlichen kadaverischen Gehirnen, die 3D-Dokumentation dieser Sektionen und die Diffusions-Tensor-Bildgebung der anatomisch sezierten Faserwege zu zeigen.

Faserverbindungen des Ergänzungsmotorenbereichs Revisited: Methodik der Faserdissektion, DTI und Dreidimensionale Dokumentation

The purpose of this study is to show the methodology for the examination of the white matter connections of the supplementary motor area (SMA) complex ...

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts besteht darin, die Faserverbindungen des supplementären motorischen Komplexes beim Menschen mithilfe einer Kombination aus in-vivo-Fasertracing mittels MRT und faserlicher Mikrodissektion an Leichen zu untersuchen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Weißsubstanz-Anatomie des menschlichen Gehirns zu beantworten, beispielsweise wie Mikrodissektion und DTI-Technik durchgeführt werden und wie 3D-Fotografie und Dokumentation dieser Studien erfolgen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, die Anatomie der Weißsubstanzbahnen des supplementären motorischen Areals umfassend zu verstehen.Die Implikationen dieser Technik reichen bis hin zur Therapie und Gehirntumorchirurgie, da die in-vivo-Fasertracking-Techniken im präoperativen Stadium angewendet werden können, um postoperative Komplikationen zu minimieren. Dort kann diese Methode Einblicke in die Faserverbindungen des supplementary motor area gewähren und lässt sich ebenfalls auf nahezu jede andere Hirnregion anwenden, um die Faserbahnverbindungen zu beurteilen. Im Allgemeinen haben Personen, die neu in der MRT-Diffusions-Fasertraktografie sind, Schwierigkeiten, da die weiter verbreitete Diffusions-Tensor-Bildgebung erhebliche Einschränkungen bei der Modellierung sich kreuzender Fasern und weitere Limitationen aufweist.Daher haben wir die Methode der verallgemeinerten Q-Stichproben-Modellierung übernommen, um eine genauere Faserbahnverfolgung zu ermöglichen. Ich werde das Verfahren gemeinsam mit Dr. Cevik, einem Facharzt für Neuroanatomie aus unserem Labor, demonstrieren. Zunächst bereiten Sie formalinfixierte Gehirne nach der Klingler-Methode vor.Platzieren Sie den Leichenkopf in einer Dreipin-Schädelklemme und verwenden Sie einen Skalpell, um einen frontotemporalen Hautschnitt anzulegen. Entfernen Sie anschließend mit einem Skalpell, einer Pinzette und einer Schere Haut und Muskulatur vom Kopf. Danach bohren Sie mit einem Bohrer, der über einen kompakten Untersetzungsgetriebe verfügt, und einem 14-Millimeter-Kranialperforator ein oder mehrere Trepanationslöcher im Schädel, bis die Dura mater erreicht ist.Verwenden Sie anschließend einen Winkelhobel mit einer Fräse, um die Knochenplatte zu durchtrennen. Öffnen Sie den Schädel und legen Sie das Gehirn frei. Nach der Freilegung entfernen Sie Dura, Arachnoidea und Pia mater und legen das Gewebe unter ein Mikroskop mit einer 6- bis 40-fachen Vergrößerung.Verwenden Sie einen Penfield-Dissektor, um die Großhirnrinde zu entkortikalisieren und das gesamte frontokortikale Gewebe zu entfernen, um die kurzen Assoziationsfasern freizulegen. Diese können als U-Fasern oder intergyrale Fasern identifiziert werden, die benachbarte Gyri miteinander verbinden. Entfernen Sie mit Hilfe eines Mikrohakens vorsichtig die kurzen Assoziationsfasern, um die langen Assoziationsfasern freizulegen, die räumlich entfernte Bereiche derselben Hemisphäre miteinander verbinden.Die weißen Faserverbindungen bestehen aus myelinisierten Fasern und werden in drei Hauptkategorien unterteilt. Assoziierte Fasern bilden weitreichende Verbindungen zwischen verschiedenen kortikalen Regionen der gleichen Hemisphäre; Kommissurfasern verbinden beide Hemisphären miteinander, und Projektionsfasern stellen die Verbindung zwischen der Großhirnrinde und dem darunterliegenden Teil des Gehirns sowie dem Rückenmark her. Anschließend verwendet man den chirurgischen Mikrohaken und den Penfield-Dissektor, um tief in die langen assoziativen Fasern vorzudringen und die oberflächlichen assoziativen Fasern zu entfernen.Entfernen Sie jedes Faserbündel, um die projizierenden Kommissurfasern freizulegen. Beginnen Sie damit, das Präparat auf einer speziell gestalteten schwarzen Unterlage zu platzieren. Wählen Sie eine Szene mit vollständiger Frontalansicht des Präparats.Und machen Sie eine Aufnahme, indem Sie die Kamera auf einen Punkt der Probe nahe dem Mittelpunkt auf dem Kamerabildschirm fokussieren. Drehen Sie die Kamera leicht nach links, bis der am weitesten rechts liegende Punkt auf dem Kamerabildschirm mit dem zuvor gewählten Fokuspunkt übereinstimmt. Verschieben Sie dann die Kamera nach rechts, bis der mittlere Punkt auf dem Bildschirm wieder mit dem ursprünglichen Fokuspunkt an der Probe übereinstimmt.Richten Sie die Kamera auf diesen Punkt und machen Sie eine weitere Aufnahme. Öffnen Sie in der 3D-Software die Stereobilder, sodass das linke Bild im linken Feld und das rechte Bild im rechten Feld ist. Wählen Sie dann die Option „Half Color Anaglyph RL2“ und erzeugen Sie das Anaglyphenbild im JPEG-Format.Beginnen Sie damit, vorgefertigte Diffusionsdaten von der Website des Human Connectome Project herunterzuladen. Anschließend verarbeiten Sie diese mit der Diffusion Spectrum Imaging Studio-Software. Gehen Sie dazu wie folgt vor: Laden Sie den Datensatz in die Software, indem Sie zunächst Schritt 1 „Open Source Images“ auswählen und dann die Datendatei im Format nii öffnen.gz-Datei. Wählen Sie anschließend die Schaltfläche Schritt 2: Rekonstruktion. Nach der Überprüfung der Gehirnkarte wählen Sie die verallgemeinerte Q-Abbildungs-Imaging-Methode als Rekonstruktionsverfahren.Wählen Sie außerdem die R-Quadrat-Gewichtung mit einem Längenverhältnis von 1,0. Belassen Sie die übrigen Einstellungen auf Standard und klicken Sie dann auf „Rekonstruktion ausführen“. Setzen Sie Samenpunkte für die kortikospinale Bahn mithilfe eines Samenpunkts aus der Atlas-Funktion im Bereichsfenster.Wählen Sie die JHU-Weißmatterkennungen mit 1 Millimeter und die Region der corticospinalen Bahn aus. Führen Sie dann die Faser-Tracking durch, indem Sie zunächst zum Fenster „Optionen“ wechseln und die Tracking-Parameter wie hier gezeigt einstellen. Wählen Sie die Keimrichtung als „Alle“, die Keimposition als „Subvoxel“ und die zufällige Keimbildung als „Ein“. Verwenden Sie außerdem die trilineare Richtungsinterpolation mit einem Streamline-Tracking-Algorithmus und wählen Sie „Tracking ausführen“ im Fenster der Faserbahn.Aufgrund der zufälligen Natur der Verfolgung können sogenannte falsche Fasern auftreten, also Fasern, die nicht von Interesse sind. Diese können durch Vermeidungsregionen entfernt werden, die manuell als neue Region gezeichnet werden können. Klicken Sie im Fenster „Region“ auf die Schaltfläche „Atlas“, um Samen für das Fasciculus-longitudinalis-superior-1-Bündel zu platzieren.Wählen Sie FreeSurferDKT, left_superior_frontal und left_precuneus aus. Legen Sie anschließend im Fenster „Region“ den Typ von left_precuneus auf „Seed“ und den Typ von left_superior_frontal auf „ROI“ fest. Wählen Sie danach im Fenster „Region“ die Option „Neue Region“ aus, und zeichnen Sie manuell einen Inklusionsbereich im hintersten Abschnitt des Sulcus frontalis superior in der koronalen Ebene. Danach wie zuvor beschrieben die Fasertraktografie durchführen. Anschließend denselben Vorgang für das zweite B&uuml;ndel des oberen L&auml;ngsb&uuml;ndels durchf&uuml;hren. Zuerst &uuml;ber „Neue Region“ im Fenster „Region“ die Keimzonenregion im hinteren Bereich der wei&szlig;en Substanz des mittleren frontalen Gyrus in der koronaren Ebene zeichnen.Danach wählen Sie einen Einschlussbereich unter Verwendung des Atlas a FreeSurferDKT-Regionen, left_rostral_middle_frontal und left_caudal_middle_frontal, sowie der FreeSurferSeg Atlas-Region ctx_lh_G_pariet_inf-Angular. Schließen Sie diesen Vorgang ab, indem Sie eine Faser-Tracking-Analyse wie zuvor beschrieben durchführen.Platzieren Sie für die Faserbahnverfolgung des superior longitudinal fasciculus 3 die Startpunkte (Seeds) mithilfe einer Seed-Region mit Atlas. Wählen Sie ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar aus dem FreeSurferSeg-Atlas. Anschließend wählen Sie die Inklusionsregion aus Atlas, und zwar ctx_lh_G_front_inf-Opercular aus dem FreeSurferSeg-Atlas.Schließen Sie diesen Vorgang ab, indem Sie die Faser-Verfolgung wie zuvor beschrieben durchführen. Für die Balkenfasern platzieren Sie Samen mithilfe einer neuen Region und zeichnen einen Samen in der sagittalen Ebene, der den Corpus callosum umfasst. Schließen Sie diesen Vorgang ab, indem Sie die Faser-Verfolgung durchführen, wie zuvor beschrieben, nachdem Sie „Abbrechen, wenn“ auf 900 Fasern erhöht haben.Platzieren Sie für die Gyrus cinguli-Fasern Seeds mithilfe eines neuen Bereichs und zeichnen Sie einen Seed-Bereich im mittleren Gyrus cinguli in der koronalen Ansicht. Verwenden Sie „Neuer Bereich“, um in der koronalen Ansicht einen Einschlussbereich im hinteren Gyrus cinguli zu zeichnen. Schließen Sie diesen Vorgang ab, indem Sie die Fasertraktographie wie zuvor beschrieben durchführen.Als Nächstes platzieren Sie Samen für claustrokortikale Fasern, indem Sie mithilfe der Atlas-Funktion eine Region im Claustrum gemäß dem Talairach-Atlas festlegen. Wählen Sie anschließend Atlas aus und fügen Sie die Regionen left_superior_parietal und left_superior_frontal aus dem FreeSurferDKT-Atlas hinzu. Legen Sie im Fenster Region das Claustrum als Endregion und die beiden anderen Regionen als Samen fest.Abhängig von der Genauigkeit der Registrierung können die Regionen eine Anpassung der Position erfordern, insbesondere das Klastrum aufgrund der geringen Größe der Struktur. Diese Anpassung erfolgt, indem die Region im Fenster „Region“ rechtsgeklickt und die Positionsänderung über die Optionen unter „Region verschieben“ ausgewählt wird. Führen Sie die Faserverfolgung wie in den vorherigen Schritten durch.Platzieren Sie die Samen für die frontale Querfasergeneration, indem Sie zunächst die Atlas-Funktion auswählen und dann left_pars_opercularis aus dem FreeSurferDKT-Atlas auswählen, gefolgt von einer weiteren Region, die ebenfalls über die Atlas-Funktion ausgewählt wird, indem Sie Supp_Motor_Area_L aus dem aal-Atlas auswählen. Anschließend setzen Sie im Regionen-Fenster left_pars_opercularis auf End und Supp_Motor_Area_L auf Seed. Für die frontale striatale Bahn wählen Sie erneut die Atlas-Funktion und anschließend Supp_Motor_Area_L aus dem aal-Atlas.Wählen Sie anschließend die Atlas-Funktion und dann Striatum_L aus dem ATAG_basal_ganglia-Atlas aus. Legen Sie im Fenster Region Striatum_L als Endpunkt und Supp_Motor_Area_L als Startpunkt (Seed) fest. Erzeugen Sie anschließend eine Oberflächenrekonstruktion des Gehirns, indem Sie Slices auswählen und eine Isosurface hinzufügen.Der Schwellenwert kann je nach Datensatz variieren und muss möglicherweise angepasst werden, bis die Ergebnisse zufriedenstellend sind. Es ist entscheidend, ein besseres Verständnis der topographischen Anatomie zu erlangen, insbesondere durch 3D-anatomische Untersuchungen, und die klinischen Merkmale dieser Verbindungen zur Planung von Operationen zu nutzen, um bleibende Schäden zu vermeiden. Der supplementary motor area-Komplex besteht aus zwei Teilen: dem anterior gelegenen Pre-SMA, hier in lila dargestellt, und dem posterior gelegenen SMA-Eigentlichen, hier in grün dargestellt.Die kortikalen und subkortikalen Verbindungen dieser beiden Bereiche werden hier mithilfe der Faserdissektion und der DTI-Technik dargestellt. Nach der Dekortikation treten die kurzen Assoziationsfasern, auch U-Fasern genannt, zutage. U-Fasern verbinden benachbarte Gyri miteinander, beispielsweise das prä-SMA mit dem SMA-Eigentlichen und das SMA-Eigentliche mit der motorischen Rinde.In dieser Seitenansicht sind die Verbindungen des SLF 1, 2 und 3 erkennbar. Nachdem ein Teil des SLF 2 auf der Ebene der Corona entfernt wurde, trat der FAT zutage. Die FAT-Fasern verlaufen schräg vom SMA-Bereich zu den unteren Frontalwindungen und treten an der Pars opercularis oberflächlich hervor.Hier ist die freigelegte Grenzlinie der claustrokortikalen Faserverteilung im kortikalen Bereich zu erkennen. Diese liegt zwischen dem vorderen Teil des prä-SMA und dem hinteren Teil des Parietalläppchens. Die DTI-Technik ist leistungsstark, um die Lage der Fasern im gesamten Gehirn sichtbar zu machen.Die hier gezeigten Bilder verdeutlichen die Lage der SLF-Fasern und beschreiben zudem die Beziehung zwischen FAT und FST. Außerdem kann die Technik verwendet werden, um die Position von kallosalen Fasern, Cingulumfasern und claustrokortikalen Fasern darzustellen. Bei der Durchführung der MRT-Verfolgung ist es wichtig, daran zu denken, dass die Datenqualität entscheidend für den Erfolg ist.In diesem Projekt nutzen wir hochwertige Daten aus der Datenbank des Human Connectome Projects. Wir replizieren solche Ergebnisse regelmäßig an unseren klinischen 3D-Scannern, es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass die Erfassung derart hochwertiger Daten je nach verfügbarem MRT-Scanner zeitaufwändige MRT-Aufnahmen erfordern kann. Ein Verständnis der Faserbahnverbindungen des komplexen supplementary motor area ist entscheidend für die Planung von Eingriffen am Frontallappen.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis der mikrochirurgischen Anatomie des supplementären motorischen Areals haben.

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Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

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