Name: Conexiones de Fibra del Área de Motor Suplementario Revisited: Metodología de la Dissección de Fibra, DTI, y Documentación Tridimensional (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 23 s
Description: Aprende a mapear las conexiones de sustancia blanca del área motora suplementaria mediante disección de fibras cadavéricas y tractografía avanzada por resonancia magnética. Este protocolo integra imágenes de difusión de alta resolución con documentación tridimensional para aplicaciones neuroquirúrgicas precisas.

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Los datos fueron proporcionados en parte por el Proyecto Connectome Humano, WU-Minn Consortium (Investigadores Principales: David Van Essen y Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), financiado por los 16 Institutos NIH y Centros que apoyan el NIH Blueprint for Neuroscience Research; Y por el McDonnell Center for Systems Neuroscience en la Universidad de Washington. Las Figuras 2A y 2D fueron reproducidas con permiso de la colección Rhoton 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899).

Los difuntos se incluyen aquí como una población, aunque las personas fallecidas no son técnicamente sujetos humanos; Los sujetos humanos son definidos por 45 CF 46 como &quot;seres humanos vivos 15 , 16 &quot;. 1. Preparación de muestras <ol><li> Examinar 5 cerebros fijos en formalina (10 hemisferios) y 2 cabezas humanas enteras. </li><li> Fijar los especímenes en una solución de formalina al 10% durante al menos 2 meses según el método de Klingler 17 . </li><li> Congele todas las muestras a -16 ˚C durante 2 semanas de acuerdo con el método de Klinger 17 . </li><li> Descongele los especímenes bajo el agua del grifo. </li><li> Realizar una craneotomía frontotemporal extendida en la cabeza cadavérica para exponer el cerebro. <ol><li> Coloque la cabeza del cadáver en una abrazadera del cráneo del tres-perno ( tabla del material ). </li><li> Haga una incisión frontotemporal con un bisturí.</li><li> Retire la piel y los músculos con un escalpelo, fórceps y tijeras. </li><li> Hacer uno o más orificios de perforación en el cráneo hasta que se alcance la duramadre; Utilice un taladro con un reductor de velocidad compacto y un accesorio de perforador craneal de 14 mm a 79.000 rpm ( tabla de materiales). </li><li> Corte la tapa del hueso y abra el cráneo con un router acanalado de 2 mm x 15,6 mm con un accesorio de rebabas de 2,1 mm en forma de clavija a una velocidad de perforación de 80.000 rpm ( tabla de materiales). </li></ol></li><li> Retire la duramadre, la aracnoides y la pia-madre y disecar usando un microdisector bajo un microscopio a una ampliación de 6X a 40X 5 , 18 ( tabla de materiales). </li></ol> 2. Técnica de la disección de la fibra NOTA: Realice todas las disecciones bajo una ampliación de 6X a 40X en un microscopio quirúrgico. <ol><li> Realizar las disecciones de fibra de una manera escalonada en cada hemisfemaRe, de lateral a medial y medial a lateral. <ol><li> Decorar la corteza cerebral utilizando un disector de panfield ( Tabla de Materiales) y eliminar todos los tejidos corticales frontales para exponer los tramos de fibras de asociación cortos, que son fibras U o fibras intergriales que interconectan los giros vecinos 5 , 13 . </li><li> Retire las fibras de asociación cortas con un disector de panfield y un micro gancho quirúrgico recortando suavemente bajo el microscopio ( Tabla de Materiales) para alcanzar y exponer las fibras de asociación largas que interconectan áreas distantes en el mismo hemisferio. </li><li> Ir profundamente en las fibras largas de la asociación para quitar las fibras superficiales de la asociación usando un micro gancho quirúrgico y un disector del panfield; Retire cada haz de fibras bajo un microscopio ( tabla de materiales) para exponer las fibras comisurales de la proyección. </li><li> Ver cada una de las conexiones del complejo SMASegún la anatomía topográfica previamente definida en la literatura 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 . </li></ol></li><li> Mantenga todos los especímenes (cabezas enteras y cerebros) que se utilizaron durante las disecciones en una solución de formaldehído al 10% ( tabla de materiales) entre los períodos de disección. </li></ol> 3. Técnica de fotografía 3D <ol><li> Utilice una plataforma de color negro durante la fotografía de los especímenes. </li><li> Sigue una técnica de fotografía 3D 22 . <ol><li> Coloque cada espécimen en una plataforma de color negro diseñada. </li><li> Seleccione una escena con una vista frontal completa de la muestra y realice una toma enfocando la cámara en cualquier punto de la muestra cerca del punto central de la pantalla de la cámara (pestaña del instrumentoLe). Utilice un objetivo SLR de 18 a 55 mm f / 3.5-5.6 o una lente macro de 100 mm f / 2.8L y ajuste la abertura a F29, ISO 100. </li><li> Gire la cámara ligeramente hacia la izquierda hasta que el punto más a la derecha en la pantalla de la cámara sea el mismo que el punto de enfoque anterior. Deslice la cámara hacia la derecha hasta que el punto medio de la pantalla se superponga al punto de enfoque original de la muestra. Enfoque la cámara en este punto y tome otra foto. </li><li> Mantenga la distancia y el eje de la cámara a la muestra fotografiada a valores constantes. </li></ol></li><li> Cree una imagen 3D utilizando un programa de generador de imágenes en 3D (tabla de materiales). <ol><li> Abra el programa de software 3D. </li><li> Elija &quot;Abrir imágenes estéreo de archivo&quot;. </li><li> Seleccione las dos imágenes (izquierda y derecha) y asegúrese de que la imagen izquierda esté en la ranura izquierda y la imagen derecha esté en la ranura derecha. </li><li> Seleccione la opción &quot;Half color anaglyph RL / 2&quot; y genere el anaglifo en formato jpeg. </li></Ol </li></ol> 4. Técnica DTI <ol><li> Adquirir datos de difusión pre-procesados ​​utilizando los datos de difusión del Proyecto Connectome Humano 23 descargándolos del sitio web referenciado. Se obtuvieron los datos de difusión en voluntarios normales utilizando un dispositivo modificado de resonancia magnética 3 T (tabla de instrumentos) que utilizaba una secuencia de imágenes planas de eco eco-eco (EPI) Aceleración de imagen de banda 24 , 25 , 26 , 27 , 28 . Los parámetros de secuencia relevantes incluyen: TR = 5,520 ms; TE = 89,5 ms; FOV = 210 x 180 mm; Matriz = 168 x 144; Grosor de rebanada = 1,25 mm (tamaño de vóxel 1,25 x 1,25 x 1,25 mm); Factor multibanda = 3; Y valores de b = 1.000 s / mm2 (95 direcciones), 2.000 s / mm2 (96 direcciones) y 3.000 s / mm2 (97 direcciones). Los datos se procesaron utilizando FreeSurfer 29 y FSL 30 ; El proceso incluyó corrección de corrientes parásitas, corrección de movimiento, normalización de intensidad b0, corrección de distorsión de susceptibilidad y corrección de gradiente-no linealidad 28 , 31 , 32 , 33 . Las imágenes MP-RAGE T1 también se incluyen en el paquete de descarga. Los procedimientos se documentan en el manual de procedimientos del Proyecto Connectome Humano 23 . </li><li> Post-procesar los datos de difusión utilizando Diffusion Spectrum Imaging (DSI) Studio 34 para generar una función estimada de distribución de orientación por difusión en voxel (ODF) empleando un algoritmo de generalización de imágenes de muestreo q (GQI) 35 . <ol><li> Cargue el dataset descargado en el software por selEctando &quot;STEP1: Open source images&quot; y seleccionando el archivo data.nii.gz. </li><li> Seleccione el botón &quot;STEP2: Reconstruction&quot;. Después de verificar la máscara cerebral, proceda con el &quot;Paso 2&quot; y seleccione &quot;GQI&quot; como método de reconstrucción. Seleccione &quot;ponderación r ^ 2&quot; con una &quot;relación de longitud&quot; de &quot;1.0&quot;. Deje las selecciones restantes como predeterminadas. </li><li> Seleccione &quot;Ejecutar reconstrucción&quot;. </li></ol></li><li> Coloque las semillas apropiadas para las regiones de interés para agilizar el seguimiento de la fibra. <ol><li> En la &quot;Ventana de Región&quot;, haga clic en el botón &quot;Atlas&quot; para colocar las semillas para el fascículo longitudinal superior (SLF) I. Seleccione &quot;Brodmann&quot; y agregue &quot;Región 6&quot; y &quot;Región 7.&quot; En la ventana de región, establezca el tipo &quot;Región 6&quot; como &quot;semilla&quot; y el tipo &quot;Región 7&quot; en &quot;región de inclusiones&quot; (ROI). <ol><li> Seleccione &quot;Nueva región&quot; en la ventana de región y dibuje manualmente un ROIEn el aspecto más posterior del giro frontal superior en el plano coronal. Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li></ol></li><li> Coloque las semillas para SLF II de manera similar usando &quot;New Region&quot; en la ventana de la región y dibujando la región &quot;seed&quot; en el aspecto posterior de la materia blanca del gyrus frontal medio en el plano coronal. Elija un ROI usando &quot;Atlas&quot; (como en el paso 4.3.1) y las regiones Brodmann 9, 10, 46, 39 y 19. Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li><li> Coloque las semillas para SLF III con una región &quot;semilla&quot;, usando &quot;Atlas&quot; (como en el paso 4.3.1) en la ventana de región y eligiendo &quot;Región 40&quot; del Atlas de Brodmann y el ROI de &quot;Atlas ...&quot; en &quot;Región 40 &quot;Y&quot; Región 44 &quot;. Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li><li> Colocar las semillas para las fibras callosas usando &quot;Nueva Región&quot; en la ventana de la región y dibujar una &quot;semilla&quot; en el plano sagital que abarcaE corpus callosum. Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li><li> Coloque las semillas para fibras cinguladas utilizando &quot;Nueva Región&quot; en la ventana de región y dibuje una región de &quot;semilla&quot; en el giro medio cingulado en la vista coronal. Utilice &quot;Nueva Región&quot; para dibujar dos ROIs, uno en el cíngulo más anterior y otro en el giro cingulado posterior bajo la vista coronal. Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li><li> Coloque las semillas para las fibras claustrocortical usando la &quot;nueva región&quot; en la ventana de la región y dibuje una &quot;semilla&quot; en el claustrum con un ROI en la corona radiata usando la función del &quot;Atlas ...&quot;. Seleccione el atlas como &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot;. <ol><li> Seleccione y añada &quot;Anterior_corona_radiata&quot;, &quot;Posterior_corona_radiata&quot; y &quot;Superior_corona_radiata&quot;. Dibuje una región de evitación para todas las fibras que pasan a través de un plano inferior al nivel del claustrum en el plano axial usando &quot;New Region&quot;En la ventana de región Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li></ol></li><li> Coloque las semillas para el tracto corticoespinal usando una &quot;semilla&quot; de la función &quot;Atlas ...&quot; en la ventana de la región; Seleccione &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot; y agregue la región &quot;Corticospinal_tract&quot;. Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li><li> Colocar semillas para el tracto aslante frontal (FAT) utilizando una región &quot;semilla&quot; de la función &quot;Atlas ...&quot; en la ventana de región y seleccionar el ROI de Brodmann y el ROI de &quot;Región 6&quot; en &quot;Región 44&quot; y &quot;Región 45&quot;. &quot; Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4. </li><li> Coloque las semillas para el tracto frontostriatal (FST) con una &quot;semilla&quot; en la &quot;Región 6&quot; usando la función &quot;Atlas ...&quot;. Insertar nuevas regiones en el &quot;caudado&quot;, &quot;putamen&quot; y &quot;globus pallidus&quot; del atlas &quot;HarvardOxfordSub&quot; y establecer el tipo en la ventana de la región a &quot;fin.&quot; NOTA: El seguimiento de las fibras para la FST se realizará seleccionando la semilla de la Región 6 y sólo una de las semillas subcorticales por sesión de seguimiento ( es decir, la región 6 y el caudado, seguida por la región 6 y el putamen y finalmente la región 6 y el globo Pallidus). <ol><li> Realice el seguimiento de fibra como se describe en el paso 4.4 para cada combinación. </li></ol></li></ol></li><li> Realice el seguimiento de fibra para cada una de las combinaciones anteriores. <ol><li> En la ventana &quot;Opciones&quot;, establezca los parámetros de seguimiento como: índice de terminación de qa de 0,08, umbral angular de 75, paso de 0,675, suavizado de 0,2, longitud mínima de 20 mm y longitud máxima de 200 mm. Seleccione la orientación de la semilla como &quot;Todos&quot;, la posición de la semilla como &quot;Subvoxel&quot; y aleatorice la siembra como &quot;Activada&quot;. Utilizar la interpolación de la dirección trilineal con un algoritmo de seguimiento de Eline (Euler). Para cada combinación de regiones arriba, elija &quot;Ejecutar seguimiento&quot; en el &amp; #34: Tramas de fibra &quot;. NOTA: Debido a la naturaleza aleatoria del seguimiento, se identifican &quot;fibras falsas&quot; claras y se eliminan selectivamente, con regiones de evitación dibujadas a mano como &quot;Nueva Región&quot;. </li></ol></li><li> Affine registra la exploración 3D MP-RAGE 3D, extraída por el cerebro, proporcionada en el conjunto de datos del Proyecto Connectome Humano a los datos de difusión usando la función &quot;Slices -&gt; Insert T1 / T2 Images&quot; de DSI-Studio. Genere una representación superficial del cerebro seleccionando &quot;Slices -&gt; Add Isosurface&quot;. Utilice un &quot;umbral&quot; de 665. </li></ol>

Los autores declaran que no hay intereses financieros en competencia y no hay fuentes de financiamiento y apoyo, incluyendo cualquiera para equipos y medicamentos.

La importancia y las técnicas de estudio para los caminos de la materia blanca La corteza cerebral se acepta como una estructura neuronal principal asociada con 2,5 millones de años de vida humana. Aproximadamente 20 mil millones de neuronas se han separado en varias partes basadas en la especificación morfológica y celular 40 . La arquitectura de cada una de estas partes corticales ha sido funcionalmente sub-agrupadas, tales como sentido sensorimotor y movimiento, exper...

Entre las 14 áreas frontales delimitadas por Brodmann, el área premotora y prefrontal que se encuentra frente a la corteza motora precentral ha sido considerada como un módulo silencioso, a pesar de que el lóbulo frontal desempeña un papel importante en la cognición, el comportamiento, el aprendizaje, Y procesamiento del habla. Además del complejo de área motora suplementaria (SMA), que consiste en el pre-SMA y el SMA propiamente dicho (área de Brodmann, BA 6) que se extiende medialmente, el módulo pre-motor / frontal incluye el prefrontal dorsolateral (BA 46,8, Y 9), frontopolar (BA 10), ventrolateral prefrontal (BA 47), así como parte de la corteza orbitofrontal (BA 11) en la superficie lateral del cerebro 1 , 2 . El complejo SMA es un área anatómica significativa que se define por sus funciones y sus conexiones. La resección y el daño de esta región causa deficiencias clínicas significativas conocidas como SMAsíndrome. El síndrome de SMA es una condición clínica importante que se observa particularmente en los casos de glioma frontal que contienen el complejo SMA 3 . El complejo SMA tiene conexiones con el sistema límbico, los ganglios basales, cerebelo, tálamo, SMA contralateral, lóbulo parietal superior y porciones de los lóbulos frontales a través de los tractos de fibra. El efecto clínico del daño a estas conexiones de la sustancia blanca puede ser más severo que a la corteza. Esto se debe a que las consecuencias de la lesión de la corteza se pueden mejorar con el tiempo debido a la alta plasticidad cortical 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. Por lo tanto, la anatomía regional SMA y las vías de la materia blanca debe ser deeplY entendido, en particular para la cirugía de glioma. Una comprensión integral de la anatomía de las vías de la materia blanca es importante para el tratamiento de amplio espectro de lesiones neuroquirúrgicas. Recientes estudios de la documentación tridimensional de los resultados anatómicos que se obtuvieron en microcirugía se utilizaron para obtener una mejor comprensión de la anatomía topográfica y la interrelación de las vías de la sustancia blanca del cerebro [ 13 , 14] . Por lo tanto, el propósito de este estudio fue examinar las conexiones de la sustancia blanca del complejo SMA (pre-SMA y SMA propiamente dicho) utilizando una combinación de técnicas de disección de fibra sobre especímenes de cadáveres y tractografía por resonancia magnética (MRI) y explicar todos los métodos Y los principios de ambas técnicas y su documentación detallada. Planificación y Estrategia de Estudio Antes de realizar los experimentos, un litroLos procedimientos que deben aplicarse a los especímenes antes y durante las disecciones, y todas las conexiones entre las regiones SMA que se han revelado con disección y DTI. Se revisaron los estudios previos sobre localización y separación anatómica de las regiones pre-SMA y SMA-propias y sobre la anatomía topográfica de sus conexiones.

<table><tbody><tr><td>%4 Solución de paraformaldehído</td><td>AFFYMETRIX, Inc.</td><td>2046C208</td><td>utilizado para la fijación</td></tr><tr><td>Congelador</td><td>INSIGNA</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>utilizado para congelar</td></tr><tr><td>Panfield Disector</td><td>AESCULAP</td><td>FD305</td><td>utilizado para la disección</td></tr><tr><td>Micro tijera quirúrgica</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4238</td><td>utilizada para la microssección</td></tr><tr><td>Micro Gancho quirúrgico</td><td>V. Mueller</td><td>NL3785-009</td><td>utilizado para la miscrodissección</td></tr><tr><td>MICRO CAMILLA DE VASOS/ DILATOR</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4324</td><td>utilizado para la micródissección</td></tr><tr><td>Emax2 SC 2000 Consola eléctrica</td><td>Anspach Companies</td><td>SC2102</td><td>utilizado para la craneomía</td></tr><tr><td>Drill Set</td><td>Anspach Companies</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>utilizado para craneatomía</td></tr><tr><td>20-1000 microscopio de operación</td><td>Moeller-Wedel,Alemania</td><td>FS 4-20</td><td>utilizado para la mistrodsección</td></tr><tr><td>Canon EOS 550D 18 MP CMOS APS-C Digital SLR Cámara</td><td>Canon Inc.</td><td>DS126271</td><td>utiliza para tomar fotos</td></tr> EF <tr><td>100 mm f/2.8L IS USM Lente macro Canon</td><td>Inc.</td><td>4657A006</td><td>usado para tomar fotos</td></tr><tr><td>MR-14EX II Macro Ring Lite (Flash)</td><td>Canon Inc.</td><td>9389B002</td><td>usado para tomar fotos</td></tr><tr><td>Trípode</td><td>Lino Manfrotto</td><td>322RC2</td><td>usado para tomar fotos</td></tr><tr><td>MAYFIELD Infinity Skull Clamp</td><td>Integra Inc.</td><td>A0077</td><td>utilizado para fijar la cabeza</td></tr><tr><td>Escáner Skrya 3T "Connectome" modificado</td><td>Siemens Company, Inc.</td><td>A911IM-MR-15773-P1-4A00</td><td>utilizado para escanear DTI</td></tr><tr><td>XstereO Player</td><td>Yury Golubinsky</td><td>Versión 3.6(22)</td><td>utilizado para crear anaglifos</td></tr><tr><td>EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II SLR Lens</td><td>Canon Inc.</td><td>2042B002</td><td>utilizado para tomar fotos</td></tr><tr><td>Bisturí</td><td>6B INVENT</td><td>7-104-L</td><td>utilizado para hacer incisión</td></tr><tr><td>Reductor de velocidad compacto</td><td>Anspach Companies</td><td>CSR60</td><td>utilizado para hacer orificio de rebaba</td></tr><tr><td>14 mm Perforador craneal</td><td>Anspach Companies</td><td>CPERF-14-11-3F</td><td>utilizado para hacer orificio de rebaba</td></tr><tr><td>de 2 mm x 15,6 mm Enrutador estriado</td><td>Anspach Companies</td><td>A-CRN-M</td><td>utilizado para hacer craneotomía</td></tr><tr><td>Fresas en forma de alfiler de 2,1 mm</td><td>Anspach Companies</td><td>03.000.130S</td><td>utilizadas para hacer craneotomía</td></tr></tbody></table>

conexiones de fibra del Área de motor suplementario revisited: metodología de la dissección de fibra, dti, y documentación tridimensional

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

El objetivo de este estudio es mostrar la metodología para el examen de las conexiones de materia blanca del complejo de área motora suplementaria (SMA y SMA) utilizando una combinación de técnicas de disección de fibra sobre especímenes de cadáveres y resonancia magnética (MR ) Tractografía. El protocolo también describirá el procedimiento para una disección de la sustancia blanca de un cerebro humano, una tractografía de tensor de difusión y una documentación tridimensional. Las disecciones de fibra en el cerebro humano y la documentación en 3D se realizaron en la Universidad de Minnesota, Microcirugía y Neuroanatomía del Departamento de Neurocirugía. Se prepararon cinco especímenes de cerebro humano postmortem y dos cabezas enteras de acuerdo con el método de Klingler. Los hemisferios cerebrales fueron disecados paso a paso de lateral a medial y medial a lateral bajo un microscopio de funcionamiento, y las imágenes 3D fueron capturadas en cada etapa. Todos los resultados de la disección fueron apoyados por tensor de difusiónImágenes Las investigaciones sobre las conexiones en línea con la clasificación de las fibras de Meynert, incluidas las fibras de asociación (fascículo corto superior, fascículo superior superior I y tracto frontal aslante), fibras de proyección (corticospinal, claustrocortical, cingulum y tracto frontostriatal) y fibras comisurales También realizado.

El complejo SMA está situado en la parte posterior del giro frontal superior. Los bordes del complejo SMA son el surco precentral posterior, el surco frontal superior inferior-lateralmente y el sulcus cingulado inferior-medial 18 . El complejo SMA consta de dos partes: la pre-SMA anterior y la SMA propiamente posterior 18 . Existen diferencias en términos de conexiones de materia blanca y función entre estas dos partes 18<...

El propósito de este estudio es mostrar cada paso de la técnica de disección de fibra sobre el cerebro de cadáver humano, la documentación en 3D de estas disecciones y la imagen de tensor de difusión de las vías de fibras anatómicamente disecadas.

Conexiones de Fibra del Área de Motor Suplementario Revisited: Metodología de la Dissección de Fibra, DTI, y Documentación Tridimensional

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 ...

El objetivo general de este proyecto es explorar las conexiones fibrilares del complejo motor suplementario en humanos mediante una combinación de seguimiento fibrilar in vivo mediante resonancia magnética, junto con microdisección fibrilar en cadáveres. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la anatomía de la sustancia blanca del cerebro humano, como la forma en que se realizan la microdisección y la técnica de DTI, y cómo se llevan a cabo la fotografía y documentación tridimensionales de estos estudios. La principal ventaja de esta técnica consiste en comprender de manera integral la anatomía de las vías de sustancia blanca del área motora suplementaria.Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la terapia y la cirugía de tumores cerebrales, ya que las técnicas de rastreo de fibras in vivo pueden aplicarse en el entorno preoperatorio para minimizar las complicaciones posoperatorias. Allí, este método puede proporcionar información sobre las conexiones fibrilares del área motora suplementaria y también puede aplicarse a prácticamente cualquier otra región cerebral para evaluar las conexiones de las vías fibrilares. En general, las personas nuevas en el rastreo de fibras por resonancia magnética de difusión suelen tener dificultades porque la imagen de tensor de difusión, más ampliamente adoptada, tiene limitaciones significativas en la capacidad de modelar fibras cruzadas, entre otras limitaciones.Por lo tanto, adoptamos el método de modelado generalizado de muestreo Q para permitir un seguimiento de fibras más preciso. Realizaré el procedimiento junto con el Dr. Cevik, un becario de neuroanatomía de nuestro laboratorio. Para comenzar, prepare cerebros fijados en formalina según el método de Klingler.Coloque la cabeza cadavérica en un tornillo de fijación craneal de tres pinzas y utilice un escalpelo para realizar una incisión cutánea frontotemporal. A continuación, use un escalpelo, pinzas y tijeras para retirar la piel y los músculos de la cabeza. Después, utilice un taladro con reductor de velocidad compacto y una punta perforadora craneal de 14 milímetros para hacer uno o más orificios de trepanación en el cráneo hasta alcanzar la duramadre.Luego, utilice un fresadora con una punta de fresa para cortar el colgajo óseo. Abra el cráneo y exponga el cerebro. Una vez expuesto, retire la aracnoides, la duramadre y la piamadre y coloque el tejido bajo un microscopio con un aumento de seis a 40 veces.Utilice un disector de Penfield para decorticar la corteza cerebral y eliminar todos los tejidos frontocorticales con el fin de exponer las vías de fibras asociativas cortas. Estas pueden identificarse como fibras en U, o fibras intergirales que interconectan giros vecinos. Con la ayuda de un microgancho, retire suavemente las fibras asociativas cortas para alcanzar y exponer las fibras asociativas largas, que interconectan áreas distantes dentro del mismo hemisferio.Las vías de sustancia blanca están compuestas por fibras mielinizadas y se examinan en tres categorías principales. Las fibras asociadas son conexiones amplias entre diferentes regiones corticales del mismo hemisferio; las fibras comisurales proporcionan conexión entre ambos hemisferios, y las fibras de proyección conectan la corteza con la parte subcortical del cerebro y la médula espinal. A continuación, utilice el gancho microquirúrgico y el disector de Penfield para profundizar en las fibras de asociación largas y eliminar las fibras de asociación superficiales.Retire cada haz de fibras para exponer las fibras comisurales de proyección. Comience colocando la muestra en una plataforma de color negro diseñada para este fin. Seleccione una escena con una vista frontal completa de la muestra.Y tome una imagen enfocando la cámara en cualquier punto del espécimen cercano al punto central de la pantalla de la cámara. Gire ligeramente la cámara hacia la izquierda hasta que el punto más a la derecha en la pantalla de la cámara coincida con el punto de enfoque anterior. A continuación, deslice la cámara hacia la derecha hasta que el punto central de la pantalla se superponga con el punto de enfoque original del espécimen.Enfoque la cámara en este punto y tome otra imagen. En el programa de software 3D, abra las imágenes estéreo de modo que la imagen izquierda esté en la ranura izquierda y la imagen derecha en la ranura derecha. Luego, seleccione la opción Half Color Anaglyph RL2 y genere el anaglifo en formato JPEG.Comience descargando los datos de difusión preprocesados del sitio web del Proyecto Conectoma Humano. Y postprocéselos utilizando Diffusion Spectrum Imaging Studio. Para lograr esto, cargue el conjunto de datos en el software seleccionando primero Paso 1 Abrir Imágenes de Origen y luego seleccionando los datos en formato nii.archivo gz. A continuación, seleccione el botón Paso 2 Reconstrucción. Después de verificar el mapa cerebral, seleccione la imagen de muestreo Q generalizada como método de reconstrucción.Además, seleccione el ponderado de r-cuadrado con una relación de longitud de 1,0. Deje las selecciones restantes por defecto y luego seleccione Ejecutar reconstrucción. Coloque semillas para el tracto corticoespinal utilizando una semilla de la función Atlas en la ventana de región.Seleccione las etiquetas de materia blanca de JHU de 1 milímetro y la región del tracto corticoespinal. Luego, realice el seguimiento de fibras yendo primero a la ventana de Opciones y configurando los parámetros de seguimiento como se muestra aquí. Seleccione la orientación de la semilla como Todas, la posición de la semilla como Subvoxel y la siembra aleatoria como Activada. Además, utilice interpolación direccional trilineal con un algoritmo de seguimiento de líneas de corriente y elija Ejecutar seguimiento en la ventana del tracto de fibras.Debido a la naturaleza aleatoria del seguimiento, es posible que encuentre las llamadas fibras falsas, o fibras que no son de interés. Estas pueden eliminarse utilizando regiones de evitación que se pueden dibujar manualmente como una nueva región. En la ventana Región, haga clic en el botón Atlas para colocar semillas para el fascículo longitudinal superior 1.Seleccione FreeSurferDKT, left_superior_frontal y left_precuneus. Luego, en la ventana Región, establezca el tipo de left_precuneus como Semilla y el tipo de left_superior_frontal como ROI. A continuación, en la ventana Región, seleccione Nueva Región y dibuje manualmente una región de inclusión en la parte más posterior del giro frontal superior en el plano coronal.Luego, realice el seguimiento de fibras tal como se describió anteriormente. A continuación, realice el mismo proceso para el fascículo longitudinal superior dos. En primer lugar, utilice Nueva región en la ventana Región y dibuje la región de semilla en la parte posterior de la sustancia blanca del giro frontal medio en el plano coronal.Luego, seleccione una región de inclusión utilizando las regiones Atlas de FreeSurferDKT, left_rostral_middle_frontal y left_caudal_middle_frontal, y la región del atlas FreeSurferSeg ctx_lh_G_pariet_inf-Angular. Complete este proceso realizando el seguimiento de fibras como se describió previamente.Para el seguimiento de fibras del fascículo longitudinal superior 3, coloque semillas con una región de semilla utilizando Atlas. Elija ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar del atlas FreeSurferSeg. Luego, seleccione la región de inclusión desde Atlas en ctx_lh_G_front_inf-Opercular del atlas FreeSurferSeg.Complete este proceso realizando el seguimiento de fibras como se describió anteriormente. Para las fibras callosas, coloque semillas utilizando una nueva región y dibuje una semilla en el plano sagital que incluya el cuerpo calloso. Complete este proceso realizando el seguimiento de fibras como se describió anteriormente, después de aumentar Terminar si a 900 tractos.Para las fibras del cíngulo, coloque las semillas utilizando una nueva región y dibuje una región semilla en el giro cingulado medio en la vista coronal. Utilice Nueva Región para dibujar una región de inclusión en el giro cingulado posterior bajo la vista coronal. Complete este proceso realizando el seguimiento de fibras como se describió previamente.A continuación, coloque semillas para las fibras claustrocorticales utilizando la función Atlas para colocar una región en el claustrum según el atlas de Talairach. Luego, seleccione Atlas y agregue las regiones left_superior_parietal y left_superior_frontal del atlas FreeSurferDKT. En la ventana de Región, establezca Claustrum como Extremo y las otras dos regiones como Semilla.En función de la precisión del registro, es posible que las regiones deban modificarse ligeramente en su posición, particularmente el claustrum debido al pequeño tamaño de la estructura. Estas modificaciones se realizan haciendo clic derecho en la región en la ventana de Regiones y seleccionando el cambio de posición en las opciones de Mover Región. Realice el seguimiento de fibras como en los pasos anteriores.Coloque las semillas para el haz aslant frontal seleccionando primero la función Atlas y eligiendo la_pars_opercularis_izquierda del atlas FreeSurferDKT, y luego otra región utilizando la función Atlas y seleccionando Supp_Motor_Area_L del atlas aal. A continuación, establezca la_pars_opercularis_izquierda como Fin en la ventana de Región, y configure Supp_Motor_Area_L como Semilla. Para el haz estriado frontal, nuevamente seleccione la función Atlas y luego Supp_Motor_Area_L del atlas aal.A continuación, seleccione la función Atlas y luego elija Striatum_L del atlas ATAG_basal_ganglia. En la ventana Región, establezca Striatum_L como Fin y Supp_Motor_Area_L como Semilla. Luego, genere una representación en superficie del cerebro seleccionando Cortes y Agregar Isosuperficie.El valor umbral puede variar según el conjunto de datos y puede necesitar ajustes hasta que los resultados sean satisfactorios. Es fundamental comprender mejor la anatomía topográfica, particularmente mediante estudios anatómicos tridimensionales, y utilizar las características clínicas de estas conexiones para planificar la cirugía con el fin de prevenir daños permanentes. El complejo del área motora suplementaria consta de dos partes: la Pre-SMA anteriormente, mostrada aquí en morado, y la SMA-Propia posteriormente, mostrada en verde.Las conexiones corticales y subcorticales de estas dos partes se muestran aquí, utilizando técnicas de disección de fibras y DTI. Tras la decorticación, se exponen las fibras de asociación cortas, denominadas fibras en U. Las fibras en U conectan giros vecinos entre sí, como la AMS-pre con la AMS-Propia, y la AMS-Propia con la corteza motora.En esta vista lateral, pueden observarse las conexiones realizadas por las SLF 1, 2 y 3. Tras eliminar una parte de la SLF 2 a nivel de la corona, se expuso la FAT. Las fibras de la FAT viajan oblicuamente desde la región SMA hacia los giros frontales inferiores y se vuelven superficiales en la Pars Opercularis.Aquí se puede observar el borde expuesto de la distribución de las fibras claustrocorticales en el área cortical. Esta ubicación se encuentra entre la parte anterior de la SMA pre, y la parte posterior del lóbulo parietal. La técnica de DTI es potente para visualizar la ubicación de las fibras en todo el cerebro.Las imágenes mostradas aquí resaltan la posición de las fibras del FLS, así como describen la relación entre el TFA y el TFS. Además, la técnica puede utilizarse para mostrar la posición de las fibras callosas, fibras cinguladas y fibras claustrocorticales. Al intentar el procedimiento de rastreo por RM, es importante recordar que la calidad de los datos es fundamental para el éxito.En este proyecto, utilizamos datos de alta calidad de la base de datos del Proyecto Conectoma Humano. Rutinariamente replicamos estos resultados en nuestros escáneres clínicos 3D, pero es importante recordar que la adquisición de datos de tan alta calidad puede requerir adquisiciones de MRI prolongadas, dependiendo del escáner de MRI disponible. Comprender las conexiones de los tractos de fibras del complejo del área motora suplementaria es esencial para planificar la cirugía del lóbulo frontal.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de la microcirugía relacionada con la anatomía del complejo del área motora suplementaria.

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Investigación

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Neurociencia

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