Name: Connexions à la fibre de la zone de moteur supplémentaire revisitée: Méthodologie de la dissémination des fibres, de la DTI et de la documentation tridimensionnelle (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 23 s
Description: Découvrez une méthode combinant dissection cadavérique et tractographie par résonance magnétique pour cartographier les connexions de la substance blanche du complexe de l'aire motrice supplémentaire. Cette approche améliore la planification chirurgicale.

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Les données ont été fournies en partie par le projet Human Connectome Project, WU-Minn Consortium (chercheurs principaux: David Van Essen et Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), financé par les 16 instituts et centres du NIH qui soutiennent le plan directeur NIH pour la recherche en neuroscience; Et par le McDonnell Center for Systems Neuroscience à l&#39;Université de Washington. Les figures 2A et 2D ont été reproduites avec l&#39;autorisation de la collection Rhoton 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899).

Le défunt est inclus ici en tant que population, bien que les personnes décédées ne soient pas des sujets techniquement humains; Les sujets humains sont définis par 45 CF 46 comme &quot;êtres humains vivants 15 , 16 &quot;. 1. Préparation des spécimens <ol><li> Examinez 5 cerveaux fixés au formol (10 hémisphères) et 2 têtes humaines entières. </li><li> Fixer les spécimens dans une solution de 10% de formol pendant au moins 2 mois selon la méthode de Klingler 17 . </li><li> Geler tous les spécimens à -16 ° C pendant 2 semaines conformément à la méthode 17 de Klinger. </li><li> Décongeler les spécimens sous l&#39;eau du robinet. </li><li> Effectuez une craniotomie frontotemporelle étendue sur la tête cadavérique pour exposer le cerveau. <ol><li> Placez la tête cadavérique dans une pince à cran à trois broches ( Tableau des matériaux). </li><li> Faire une incision frontotemporelle avec un scalpel.</li><li> Retirez la peau et les muscles en utilisant un scalpel, une pince et des ciseaux. </li><li> Faire un ou plusieurs trous de rebord dans le crâne jusqu&#39;à ce que la dure-mère soit atteinte; Utilisez une perceuse avec un réducteur de vitesse compact et une fixation de perforateur crânien de 14 mm à 79 000 tr / min ( Tableau des matériaux). </li><li> Couper le volet osseux et ouvrir le crâne à l&#39;aide d&#39;un routeur cannelé de 2 mm x 15,6 mm avec une attache de broche en forme de broche de 2,1 mm à une vitesse de forage de 80 000 tr / min ( tableau des matériaux). </li></ol></li><li> Retirez la dureté, l&#39;arachnoïde et la pia-mère et dissérez à l&#39;aide d&#39;un microdissecteur sous un microscope à un grossissement 6, 40 à 40X ( Tableau des matériaux). </li></ol> 2. Technique de dissémination des fibres REMARQUE: Effectuez toutes les dissections sous un grossissement 6X à 40X sur un microscope chirurgical. <ol><li> Effectuez les dissections de fibres de manière par étapes sur chaque hémisphèreRe, de latéral à médiale et de médiale à latérale. <ol><li> Décortez le cortex cérébral à l&#39;aide d&#39;un dissecteur de panneaux ( Tableau des matériaux) et enlevez tous les tissus corticaux frontaux pour exposer les fragments de fibres d&#39;association courtes, qui sont des fibres U ou des fibres intergrigues qui interconnectent les gyri voisins 5 , 13 . </li><li> Enlevez les fibres de l&#39;association courte avec un dissecteur de panneaux et un micro-crochet chirurgical en garnissant doucement au microscope ( Tableau des matériaux) pour atteindre et exposer les fibres d&#39;association longues, qui interconnectent des zones éloignées dans le même hémisphère. </li><li> Profondez dans les fibres d&#39;association longues pour éliminer les fibres d&#39;association superficielle à l&#39;aide d&#39;un micro-crochet chirurgical et d&#39;un dissecteur de pannes; Enlevez chaque faisceau de fibres sous un microscope ( tableau des matériaux) pour exposer les fibres commissurales de projection. </li><li> Voir chacune des connexions du complexe SMASelon l&#39;anatomie topographique précédemment définie dans la littérature 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 . </li></ol></li><li> Gardez tous les spécimens (têtes entières et cerveaux) qui ont été utilisés pendant les dissections dans une solution à 10% de formaldéhyde ( Tableau des matériaux) entre les périodes de dissection. </li></ol> 3. Technique de photographie 3D <ol><li> Utilisez une plate-forme de couleur noire pendant la photographie des spécimens. </li><li> Suivez une technique de photographie 3D 22 . <ol><li> Placez chaque spécimen dans une plate-forme de couleur noire conçue. </li><li> Sélectionnez une scène avec une vue frontale complète de l&#39;échantillon et prenez un coup en concentrant la caméra sur n&#39;importe quel point de l&#39;échantillon proche du point central sur l&#39;écran de la caméra (onglet de l&#39;instrumentLe). Utilisez une lentille SLR de 18 à 55 mm f / 3.5-5.6 ou une lentille macro de 100 mm f / 2.8L et réglez l&#39;ouverture sur F29, ISO 100. </li><li> Faites pivoter la caméra légèrement vers la gauche jusqu&#39;à ce que le point le plus à droite de l&#39;écran de la caméra soit identique au point de focalisation ci-dessus. Faites glisser l&#39;appareil photo vers la droite jusqu&#39;à ce que le point central de l&#39;écran chevauche le point de focalisation d&#39;origine sur l&#39;échantillon. Concentrez la caméra sur ce point et prenez une autre photo. </li><li> Maintenir la distance et l&#39;axe de la caméra à l&#39;échantillon photographié à des valeurs constantes. </li></ol></li><li> Créez une image 3D en utilisant un programme de générateur d&#39;images 3D (Tableau des matériaux). <ol><li> Ouvrez le programme logiciel 3D. </li><li> Choisissez &quot;Ouvrir les images stéréo à partir du fichier&quot;. </li><li> Sélectionnez les deux images (gauche et droite) et assurez-vous que l&#39;image de gauche se trouve dans la fente de gauche et que l&#39;image de droite se trouve dans l&#39;emplacement de droite. </li><li> Sélectionnez l&#39;option &quot;Half Anaglyph couleur RL / 2&quot; et générez l&#39;anaglyphe en format jpeg. </li></Ol&gt; </li></ol> 4. Technique DTI <ol><li> Acquérir des données de diffusion pré-traitées en utilisant les données de diffusion du projet Human Connectome 23 en le téléchargeant sur le site référencé. REMARQUE: Les données sont téléchargées préalablement traitées et se composent des procédures suivantes: Les données de diffusion ont été acquises chez des volontaires normaux à l&#39;aide d&#39;un appareil IRM 3 T modifié (table d&#39;instruments) en utilisant une séquence d&#39;imagerie planaire d&#39;écho spin-echo (EPI) avec multi- Accélération d&#39;image de bande 24 , 25 , 26 , 27 , 28 . Les paramètres de séquence pertinents comprennent: TR = 5 520 ms; TE = 89,5 ms; FOV = 210 x 180 mm; Matrice = 168 x 144; Épaisseur de la couche = 1,25 mm (taille du voxel 1,25 x 1,25 x 1,25 mm); Facteur multibandes = 3; Et valeurs b = 1000 s / mm 2 (95 directions), 2 000 s / mm 2 (96 directions) et 3 000 s / mm2 (97 directions). Les données ont ensuite été traitées en utilisant FreeSurfer 29 et FSL 30 ; Le processus comprenait la correction du courant de Foucault, la correction du mouvement, la normalisation de l&#39;intensité b0, la correction de la distorsion de la sensibilité et la correction de la gradient-non linéarisation 28 , 31 , 32 , 33 . Les images MP-RAGE pondérées T1 correspondent également au paquet de téléchargement. Les procédures sont documentées dans le manuel de procédures du Projet Human Connectome 23 . </li><li> Post-processer les données de diffusion en utilisant Diffusion Spectrum Imaging (DSI) Studio 34 pour générer une fonction de distribution d&#39;orientation de diffusion voxel (ODF) estimée utilisant un algorithme d&#39;imagerie par échantillonnage q généralisé (GQI) 35 . <ol><li> Chargez l&#39;ensemble de données téléchargé dans le logiciel par selEcting &quot;STEP1: Open source images&quot; et en sélectionnant le fichier data.nii.gz. </li><li> Sélectionnez le bouton &quot;STEP2: Reconstruction&quot;. Après avoir vérifié le masque cérébral, passez à &quot;Étape 2&quot; et sélectionnez &quot;GQI&quot; comme méthode de reconstruction. Sélectionnez &quot;r ^ 2 weighting&quot; avec un &quot;ratio de longueur&quot; de &quot;1.0&quot;. Laissez les sélections restantes comme valeur par défaut. </li><li> Sélectionnez &quot;Exécuter la reconstruction&quot;. </li></ol></li><li> Placez les graines appropriées pour les régions d&#39;intérêt pour rationaliser le suivi des fibres. <ol><li> Dans la &quot;Fenêtre Région&quot;, cliquez sur le bouton &quot;Atlas&quot; pour placer les graines pour le fascicule longitudinal supérieur (SLF). Sélectionnez &quot;Brodmann&quot; et ajoutez &quot;Région 6&quot; et &quot;Région 7.&quot; Dans la fenêtre de la région, définissez le type &quot;Région 6&quot; sur &quot;semence&quot; et le type &quot;Région 7&quot; à &quot;région d&#39;inclusions&quot; (ROI). <ol><li> Sélectionnez &quot;Nouvelle région&quot; dans la fenêtre de la région et créez un ROI manuellementDans l&#39;aspect le plus postérieur du gyrus frontal supérieur dans le plan coronaire. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li></ol></li><li> Placez des graines pour SLF II de manière similaire en utilisant «Nouvelle Région» dans la fenêtre de la région et en dessinant la région «semence» dans l&#39;aspect postérieur de la matière blanche centrale du gyrus frontal dans le plan coronaire. Choisissez un ROI en utilisant «Atlas» (comme à l&#39;étape 4.3.1) et les régions Brodmann 9, 10, 46, 39 et 19. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li><li> Placez des graines pour SLF III avec une région &quot;semence&quot;, en utilisant «Atlas» (comme à l&#39;étape 4.3.1) dans la fenêtre de la région et choisissez «Région 40» de l&#39;atlas de Brodmann et le ROI de «Atlas ...» dans «Région 40 &quot;Et&quot; Région 44 &quot;. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li><li> Placez les graines pour les fibres callosales à l&#39;aide de la «Nouvelle Région» dans la fenêtre de la région et tirez une «semence» dans le plan sagittal englobantE corpus callosum. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li><li> Placez des graines pour des fibres cingulées en utilisant «Nouvelle Région» dans la fenêtre de la région et établissez une région «semence» dans le gyrus médian-cingulaire sur la vue coronal. Utilisez &quot;Nouvelle Région&quot; pour dessiner deux ROI, un dans le cingulaire plus antérieur et un dans le gyrus cingulaire postérieur sous la vue coronal. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li><li> Placez des graines pour les fibres claustrocortiques en utilisant la &quot;Nouvelle Région&quot; dans la fenêtre de la région et en dessinant une &quot;semence&quot; dans le claustro avec un ROI dans la corona radiata en utilisant la fonction &quot;Atlas ...&quot;. Sélectionnez l&#39;atlas comme &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot;. <ol><li> Sélectionnez et ajoutez &quot;anterior_corona_radiata&quot;, &quot;Posterior_corona_radiata&quot; et &quot;Superior_corona_radiata&quot;. Dessinez une région d&#39;évitement pour toutes les fibres passant par un plan inférieur au niveau du claustrum dans le plan axial en utilisant &quot;Nouvelle Région&quot;Dans la fenêtre de la région. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li></ol></li><li> Placez des graines pour le tube cortico-spinale en utilisant une &quot;graine&quot; de la fonction &quot;Atlas ...&quot; dans la fenêtre de la région; Sélectionnez &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot; et ajoutez la région &quot;Corticospinal_tract&quot;. Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li><li> Placez les graines pour le tractus d&#39;asphalte frontal (FAT) en utilisant une région &quot;semence&quot; de la fonction &quot;Atlas ...&quot; dans la fenêtre de la région et en sélectionnant l&#39;atlas de Brodmann et les ROI de la «Région 6» dans la «Région 44» et la «Région 45». &quot; Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4. </li><li> Placez des graines pour le tractus frontalier (FST) avec une «semence» dans la «Région 6» en utilisant la fonction «Atlas ...». Insérer de nouvelles régions dans le &quot;caudate&quot;, &quot;putamen&quot; et &quot;globus pallidus&quot; de l&#39;atlas &quot;HarvardOxfordSub&quot; et définir le type dans la fenêtre de la région pour &quot;fin&quot;.&quot; REMARQUE: Le suivi des fibres pour la FST sera effectué en sélectionnant la graine de la Région 6 et une seule des graines sous-corticales par session de suivi ( c.-à-d. La région 6 et le caudat, suivie de la région 6 et du putamen, et enfin de la région 6 et du globus Pallidus). <ol><li> Effectuez le suivi des fibres comme décrit à l&#39;étape 4.4 pour chaque combinaison. </li></ol></li></ol></li><li> Effectuez le suivi des fibres pour chacune des combinaisons ci-dessus. <ol><li> Dans la fenêtre &quot;Options&quot;, définissez les paramètres de suivi comme: indice de terminaison de qa de 0,08, seuil angulaire de 75, taille de 0,675, lissage de 0,2, longueur minimale de 20 mm et longueur maximale de 200 mm. Sélectionnez l&#39;orientation de la semence comme &quot;Tout&quot;, la position de la semence comme &quot;Subvoxel&quot;, et aléatoirez le semis comme &quot;On&quot;. Utilisez une interpolation de direction trilinéaire avec un algorithme de suivi de rationalisation (Euler). Pour chaque combinaison de régions ci-dessus, choisissez &quot;Exécuter le suivi&quot; dans le &amp; #34; Fiber Tracts &quot;. NOTE: En raison de la nature aléatoire du suivi, les «fausses fibres» sont identifiées et éliminées sélectivement, avec des régions d&#39;évitement tirées à la main comme une «Nouvelle Région». </li></ol></li><li> Affine enregistre le scanner MP-RAGE 3D pondéré T1 extrait au cerveau fourni dans les données du projet Human Connectome Project aux données de diffusion en utilisant la fonction &quot;Slices -&gt; Insérer T1 / T2 Images&quot; de DSI-Studio. Générer un rendu de surface du cerveau en sélectionnant &quot;Tranches -&gt; Ajouter une surface isosurface&quot;. Utilisez un &quot;seuil&quot; de 665. </li></ol>

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt financier concurrent et aucune source de financement et de soutien, y compris tout matériel et médicament.

L&#39;importance et les techniques d&#39;étude pour les voies de la matière blanche Le cortex cérébral est accepté comme une structure neuronale principale associée à 2,5 millions d&#39;années de vie humaine. Environ 20 milliards de neurones se sont séparés en différentes parties en fonction de la spécification morphologique et cellulaire 40 . L&#39;architecture de chacune de ces parties corticales a été fonctionnellement sous-groupée, comme le sens sensoriel et le mouve...

Parmi les 14 zones frontales délimitées par Brodmann, la zone prémotorale et préfrontale qui se trouve devant le cortex moteur précentral a longtemps été considérée comme un module silencieux, bien que le lobe frontal joue un rôle important dans la cognition, le comportement, l&#39;apprentissage, Et traitement de la parole. En plus du complexe supplémentaire de la zone moteur (SMA), constitué par le pré-SMA et le SMA proprement dit (Brodmann Area, BA 6) qui s&#39;étend à l&#39;intérieur du médium, le pré-moteur / module frontal comprend le préfrontal dorsolatéral (BA 46, 8, Et 9), le fronttopolaire (BA 10) et les corticules ventriculaires préfrontaux (BA 47), ainsi qu&#39;une partie du cortex orbitofrontal (BA 11) sur la surface latérale du cerveau 1 , 2 . Le complexe SMA est une zone anatomique significative qui est définie par ses fonctions et ses connexions. La résection et les dégats de cette région entraînent des déficits cliniques importants connus sous le nom de SMAsyndrome. Le syndrome de SMA est un état clinique important qui est particulièrement observé dans les cas de gliome frontal qui contiennent le complexe SMA 3 . Le complexe SMA a des connexions avec le système limbique, les ganglions de base, le cervelet, le thalamus, le SMA contralatéral, le lobe pariétal supérieur et des portions des lobes frontaux par voie fibreuse. L&#39;effet clinique des dommages à ces connexions de la matière blanche peut être plus sévère que le cortex. C&#39;est parce que les conséquences d&#39;une blessure au cortex peuvent être améliorées au fil du temps en raison de la plasticité corticale élevée 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. Par conséquent, l&#39;anatomie régionale SMA et les voies de la matière blanche devraient être modifiéesY compris, en particulier pour la chirurgie du gliome. Une compréhension globale de l&#39;anatomie des voies de la matière blanche est importante pour le traitement large spectre des lésions neurochirurgicales. Des études récentes de la documentation tridimensionnelle des résultats anatomiques qui ont été obtenus en microchirurgie ont été utilisées pour mieux comprendre l&#39;anatomie topographique et l&#39;interrelation des voies de la matière blanche cérébrale 13 , 14 . Par conséquent, le but de cette étude était d&#39;examiner les connexions de la matière blanche du complexe SMA (pré-SMA et SMA proprement dit) en utilisant une combinaison de techniques de dissection de fibres sur des spécimens cadavériques et une tractographie par résonance magnétique (IRM) et pour expliquer toutes les méthodes Et les principes des deux techniques et leur documentation détaillée. Planification et stratégie d&#39;étude Avant d&#39;effectuer les expériences, un litreLes procédures qui doivent être appliquées aux spécimens avant et pendant les dissections, ainsi que toutes les connexions entre les régions SMA qui ont été révélées avec dissection et DTI ont été menées. Les études précédentes sur la localisation anatomique et la séparation des régions pré-SMA et SMA et sur l&#39;anatomie topographique de leurs connexions ont été examinées.

<table><tbody><tr><td>%4 Solution de paraformaldéhyde</td><td>AFFYMETRIX, Inc.</td><td>2046C208</td><td>utilisé pour la fixation</td></tr><tr><td>Congélateur</td><td>INSIGNA</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>utilisé pour congeler</td></tr><tr><td>Panfield Dissector</td><td>AESCULAP</td><td>FD305</td><td>utilisé pour la dissection</td></tr><tr><td>Micro ciseaux chirurgical</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4238</td><td>utilisé pour faire la méscrodissection</td></tr><tr><td>Micro crochet chirurgical</td><td>V. Mueller</td><td>NL3785-009</td><td>utilisé pour la dissection</td></tr><tr><td>MICRO VESSEL STRETCHER/ DILATATEUR</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4324</td><td>utilisé pour la désinstallation</td></tr><tr><td>Emax2 SC 2000 Console électrique</td><td>Anspach Companies</td><td>SC2102</td><td>utilisé pour la craniatomie</td></tr><tr><td>Drill Set</td><td>Anspach Companies</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>utilisé pour la craniatomie</td></tr><tr><td>20-1000 microscope opératoire</td><td>Moeller-Wedel, Allemagne</td><td>FS 4-20</td><td>utilisé pour la désescalade</td></tr><tr><td>Canon EOS 550D 18 MP CMOS APS-C Reflex numérique Appareil photo</td><td>Canon Inc.</td><td>DS126271</td><td>utilisé pour prendre des photos</td></tr><tr><td>EF 100 mm f/2.8L IS USM Objectif macro</td><td>Canon Inc.</td><td>4657A006</td><td>utilisé pour prendre des photos</td></tr><tr><td>MR-14EX II Macro Ring Lite (Flash)</td><td>Canon Inc.</td><td>9389B002</td><td>utilisé pour prendre des photos</td></tr><tr><td>Trépied</td><td>Lino Manfrotto</td><td>322RC2</td><td>utilisé pour prendre des photos</td></tr><tr><td>MAYFIELD Infinity Skull Clamp</td><td>Integra Inc.</td><td>A0077</td><td>utilisé pour fixer la tête</td></tr><tr><td>Scanner Skrya 3T « Connectome » modifié Siemens</td><td>Company, Inc.</td><td>A911IM-MR-15773-P1-4A00</td><td>utilisé pour numériser DTI</td></tr><tr><td>XstereO Player</td><td>Yury Golubinsky</td><td>Version 3.6(22)</td><td>utilisé pour créer des anaglyphes</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>utilisé pour prendre des photos</td></tr><tr><td>Scalpel</td><td>6B INVENT</td><td>7-104-L</td><td>utilisé pour faire une incision</td></tr><tr><td>Réducteur de vitesse compact</td><td>Anspach Companies</td><td>CSR60</td><td>utilisé pour faire un trou de bavure</td></tr><tr><td>14 mm Perforateur crânien</td><td>Anspach Companies</td><td>CPERF-14-11-3F</td><td>utilisé pour faire un trou de bavure</td></tr><tr><td>2 mm x 15,6 mm Défonceuse cannelée</td><td>Anspach Companies</td><td>A-CRN-M</td><td>utilisée pour faire de la craniotomie</td></tr><tr><td>Fraises en forme d’épingle de 2,1 mm</td><td>Anspach Companies</td><td>03.000.130S</td><td>utilisées pour la craniotomie</td></tr></tbody></table>

connexions à la fibre de la zone de moteur supplémentaire revisitée: méthodologie de la dissémination des fibres, de la dti et de la documentation tridimensionnelle

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

Le but de cette étude est de montrer la méthodologie pour l&#39;examen des connexions de la matière blanche du complexe de la zone motrice supplémentaire (SMA) (pré-SMA et SMA proprement dit) en utilisant une combinaison de techniques de dissection de fibres sur des spécimens cadavériques et une résonance magnétique (MR ) Tractographie. Le protocole décrira également la procédure pour une dissection de matière blanche d&#39;un cerveau humain, une imagerie tractographique de tenseur de diffusion et une documentation tridimensionnelle. Les dissections de fibres sur les cerveaux humains et la documentation en 3D ont été réalisées à l&#39;Université du Minnesota, Laboratoire de micro-chirurgie et neuro-anatomie, Département de neurochirurgie. Cinq spécimens de cerveaux humains post-mortem et deux têtes entières ont été préparés conformément à la méthode de Klingler. Les hémisphères cérébrales ont été disséqués étape par étape de latérale à médiale et médiale à latérale sous un microscope opérationnel, et les images 3D ont été capturées à chaque étape. Tous les résultats de dissection ont été soutenus par un tenseur de diffusionImagerie. Les enquêtes sur les connexions en fonction de la classification des fibres de Meynert, y compris les fibres d&#39;association (fascicules longs, supérieurs longitudinaux longitudinaux I et frontal), les fibres de projection (corticospinal, claustrocortical, cingulum et tractus frontalier) et les fibres commissurales (fibres callosales) Également menée.

Le complexe SMA est situé dans la partie postérieure du gyrus frontal supérieur. Les bordures du complexe SMA sont le sillon précentral postérieurement, le sulcus frontal supérieur inférieur-latéralement et le sillon cingulé inférieur-médian 18 . Le complexe SMA se compose de deux parties: la pré-SMA antérieurement et la SMA postérieurement 18 . Il existe des différences en termes de connexions de la matière blanche et de fonction entre ces...

Le but de cette étude est de montrer chaque étape de la technique de dissection de la fibre sur le cerveau cadavérique humain, la documentation 3D de ces dissections et l&#39;imagerie du tenseur de diffusion des voies de fibres anatomiquement disséquées.

Connexions à la fibre de la zone de moteur supplémentaire revisitée: Méthodologie de la dissémination des fibres, de la DTI et de la documentation tridimensionnelle

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 ...

L'objectif général de ce projet est d'explorer les connexions fibreuses du complexe moteur supplémentaire chez l'humain en utilisant une combinaison de suivi des fibres in vivo par IRM et de microdissection des fibres sur cadavre. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l'anatomie de la substance blanche du cerveau humain, telles que la manière dont la microdissection et la technique de DTI sont réalisées, ainsi que la façon dont la photographie 3D et la documentation de ces études sont effectuées. Le principal avantage de cette technique est de permettre une compréhension complète de l'anatomie des voies de substance blanche de la zone motrice supplémentaire.Les implications de cette technique s'étendent à la thérapie et à la chirurgie des tumeurs cérébrales, puisque les techniques de suivi de fibres in vivo peuvent être appliquées en contexte préopératoire afin de minimiser les complications postopératoires. Cette méthode permet ainsi d'obtenir des informations sur les connexions fibreuses de la zone motrice supplémentaire et peut également être appliquée à pratiquement n'importe quelle autre région cérébrale pour évaluer les connexions des faisceaux de fibres. En général, les personnes novices en suivi de fibres par diffusion en IRM éprouvent des difficultés, car l'imagerie par tenseur de diffusion, plus largement adoptée, présente des limitations importantes dans sa capacité à modéliser les fibres croisées, entre autres contraintes.Par conséquent, nous avons adopté la méthode de modélisation généralisée par échantillonnage Q afin de permettre un suivi des fibres plus précis. Je vais démontrer la procédure avec le Dr Cevik, un interne en neuroanatomie de notre laboratoire. Commencez par préparer les cerveaux fixés au formol selon la méthode de Klingler.Placer la tête cadavérique dans un étau crânien à trois broches et utiliser un scalpel pour pratiquer une incision cutanée frontotemporale. Ensuite, utiliser un scalpel, une pince et des ciseaux pour retirer la peau et les muscles de la tête. Puis, utiliser une perceuse équipée d'un réducteur de vitesse compact et d'un embout de perforation crânienne de 14 millimètres pour réaliser un ou plusieurs trous à trépan dans le crâne jusqu'à atteindre la dure-mère.Ensuite, utilisez un fraiseur équipé d'une couronne abrasive pour découper le lambeau osseux. Ouvrez le crâne et exposez le cerveau. Une fois exposé, retirez la dure-mère, l'arachnoïde et la pie-mère, puis placez le tissu sous un microscope avec un grossissement de six à quarante fois.Utilisez un dissecteur de Penfield pour décoller le cortex cérébral et retirer tous les tissus corticaux frontaux afin d'exposer les faisceaux de fibres d'association courtes. Ces derniers peuvent être identifiés comme des fibres en U, ou fibres intergyriques, qui relient des gyri voisins. À l’aide d’un microcrochet, retirez délicatement les fibres d’association courtes pour atteindre et exposer les fibres d’association longues, qui relient des régions éloignées au sein du même hémisphère.Les voies de la substance blanche sont composées de fibres myélinisées et sont examinées selon trois grandes catégories. Les fibres associatives constituent de larges connexions entre différentes régions corticales d’un même hémisphère ; les fibres commissurales assurent la connexion entre les deux hémisphères, et les fibres de projection établissent la liaison entre le cortex et la partie profonde du cerveau ainsi qu’avec la moelle épinière. Ensuite, utilisez le crochet microchirurgical et le dissector de Penfield pour pénétrer profondément dans les fibres associatives longues et retirer les fibres associatives superficielles.Retirez chaque faisceau de fibres pour exposer les fibres comissurales de projection. Commencez par placer l'échantillon sur une plateforme noire conçue à cet effet. Sélectionnez une vue avec un angle frontal complet de l'échantillon.Et effectuez une prise de vue en focalisant la caméra sur un point quelconque de l'échantillon proche du point central de l'écran de la caméra. Tournez légèrement la caméra vers la gauche jusqu'à ce que le point le plus à droite sur l'écran de la caméra coïncide avec le point de focalisation précédent. Ensuite, déplacez la caméra vers la droite jusqu'à ce que le point central de l'écran se superpose au point de focalisation d'origine sur l'échantillon.Placez la mise au point de l'appareil photo sur ce point et prenez une autre photo. Dans le logiciel 3D, ouvrez les images stéréoscopiques de manière à ce que l'image de gauche se trouve dans l'emplacement gauche et l'image de droite dans l'emplacement droit. Ensuite, sélectionnez l'option Demi-couleur anaglyphe RL2 et générez l'anaglyphe au format JPEG.Commencez par télécharger les données de diffusion prétraitées à partir du site web du Human Connectome Project. Ensuite, post-traitez-les à l'aide de Diffusion Spectrum Imaging Studio. Pour ce faire, chargez le jeu de données dans le logiciel en sélectionnant d'abord l'étape 1 Ouvrir les images sources, puis en choisissant les données au format nii.Fichier gz. Ensuite, sélectionnez le bouton Étape 2 Reconstruction. Après avoir vérifié la carte cérébrale, choisissez l'imagerie Q-échantillonnage généralisée comme méthode de reconstruction.En outre, sélectionnez le poids du r carré avec un rapport de longueur de 1,0. Conservez les autres sélections par défaut, puis sélectionnez Exécuter la reconstruction. Placez des graines pour le faisceau corticospinal en utilisant une graine provenant de la fonction Atlas dans la fenêtre Région.Sélectionnez les étiquettes de substance blanche JHU à 1 millimètre et la région du faisceau corticospinal. Ensuite, effectuez le suivi des fibres en accédant d'abord à la fenêtre Options et en réglant les paramètres de suivi comme indiqué ici. Choisissez l'orientation de la graine comme étant Toutes, la position de la graine en sous-voxel et activez l'ensemencement aléatoire. Utilisez également une interpolation directionnelle trilinéaire avec un algorithme de suivi de lignes de flux et sélectionnez Exécuter le suivi dans la fenêtre du faisceau de fibres.En raison de la nature aléatoire du suivi, vous pouvez observer des fibres dites fausses, ou fibres qui ne présentent pas d'intérêt. Celles-ci peuvent être éliminées en utilisant des régions d'évitement qui peuvent être dessinées manuellement comme une nouvelle région. Dans la fenêtre Région, cliquez sur le bouton Atlas pour placer des graines pour le faisceau longitudinal supérieur 1.Sélectionnez FreeSurferDKT, left_superior_frontal et left_precuneus. Ensuite, dans la fenêtre Région, définissez le type de left_precuneus comme Seed (graine) et le type de left_superior_frontal comme ROI. Puis, dans la fenêtre Région, sélectionnez Nouvelle région et dessinez manuellement une région d'inclusion dans l'aspect le plus postérieur du gyrus frontal supérieur dans le plan coronal.Ensuite, effectuez le suivi des fibres comme décrit précédemment. Puis, répétez le même processus pour le faisceau longitudinal supérieur deux. Commencez par utiliser l'option Nouvelle région dans la fenêtre Région et dessinez la région de départ dans la partie postérieure de la substance blanche du gyrus frontal moyen sur le plan coronal.Ensuite, choisissez une région d'inclusion à l'aide de l'atlas des régions FreeSurferDKT, left_rostral_middle_frontal et left_caudal_middle_frontal. Et la région de l'atlas FreeSurferSeg ctx_lh_G_pariet_inf-Angular. Terminez ce processus en effectuant le suivi des fibres comme décrit précédemment.Pour le suivi des fibres du faisceau longitudinal supérieur 3, placez les graines avec une région de semence en utilisant Atlas. Choisissez ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar de l'atlas FreeSurferSeg. Ensuite, sélectionnez la région d'inclusion dans Atlas, ctx_lh_G_front_inf-Opercular, provenant de l'atlas FreeSurferSeg.Terminez ce processus en effectuant le suivi des fibres comme décrit précédemment. Pour les fibres callosales, placez des graines en utilisant une nouvelle région et dessinez une graine dans le plan sagittal englobant le corps calleux. Terminez ce processus en effectuant le suivi des fibres comme décrit précédemment, après avoir augmenté « Terminer si » à 900 faisceaux.Pour les fibres du cortex cingulaire, placez les régions initiatrices en utilisant une nouvelle région et dessinez une région initiatrice sur le gyrus cingulaire moyen dans la vue coronaire. Utilisez « Nouvelle région » pour dessiner une région d'inclusion dans le gyrus cingulaire postérieur en vue coronaire. Terminez ce processus en effectuant le suivi des fibres comme décrit précédemment.Ensuite, placez les graines pour les fibres claustrocorticales en utilisant la fonction Atlas afin de positionner une région dans le claustrum selon l'atlas de Talairach. Ensuite, sélectionnez Atlas et ajoutez les régions left_superior_parietal et left_superior_frontal provenant de l'atlas FreeSurferDKT. Dans la fenêtre Région, définissez Claustrum comme Extrémité et les deux autres régions comme Graines.En fonction de la précision de l'inscription, les régions peuvent nécessiter quelques ajustements de position, en particulier le claustrum en raison de la petite taille de cette structure. Ces ajustements s'effectuent en cliquant avec le bouton droit sur la région dans la fenêtre Région et en sélectionnant la modification de position à partir des options Déplacer la région. Effectuez le suivi des fibres comme dans les étapes précédentes.Placer les graines pour le faisceau frontal aslant en sélectionnant d'abord la fonction Atlas et en choisissant left_pars_opercularis dans l'atlas FreeSurferDKT, puis une autre région en utilisant la fonction Atlas et en sélectionnant Supp_Motor_Area_L dans l'atlas aal. Ensuite, définir left_pars_opercularis comme Extrémité dans la fenêtre Région, puis définir Supp_Motor_Area_L comme Graine. Pour le faisceau frontostriatal, sélectionner à nouveau la fonction Atlas, puis Supp_Motor_Area_L dans l'atlas aal.Ensuite, sélectionnez la fonction Atlas, puis choisissez Striatum_L dans l'atlas ATAG_basal_ganglia. Dans la fenêtre Région, définissez Striatum_L comme Extrémité et Supp_Motor_Area_L comme Graine. Ensuite, générez une représentation en surface du cerveau en sélectionnant Tranches et Ajouter une isosurface.La valeur seuil peut varier selon le jeu de données et devra peut-être être ajustée jusqu'à ce que les résultats soient satisfaisants. Il est essentiel de mieux comprendre l'anatomie topographique, notamment grâce à des études anatomiques en 3D, et d'utiliser les caractéristiques cliniques de ces connexions pour planifier la chirurgie afin d'éviter des lésions permanentes. Le complexe de la zone motrice supplémentaire se compose de deux parties : la pré-ZMS antérieure, montrée ici en violet, et la ZMS-propre postérieure, montrée en vert.Les connexions corticales et sous-corticales de ces deux parties sont illustrées ici à l'aide de techniques de dissection des fibres et d'imagerie par tenseur de diffusion (DTI). Après la décortication, les fibres d'association courtes, appelées fibres en U, sont mises à nu. Les fibres en U relient entre elles des gyri voisins, tels que la zone motrice supplémentaire préalable (pre-SMA) à la zone motrice supplémentaire proprement dite (SMA-Proper), et la SMA-Proper au cortex moteur.Dans cette vue latérale, on peut observer les connexions établies par les faisceaux SLF 1, 2 et 3. Après avoir retiré une partie du SLF 2 au niveau de la couronne, le FAT a été exposé. Les fibres du FAT cheminent obliquement depuis la région SMA vers les gyri frontaux inférieurs et deviennent superficielles dans la pars opercularis.Ici, la limite exposée de la distribution des fibres claustrocorticales dans la région corticale peut être observée. Elle se situe entre la partie antérieure du SMA préérieur et la partie postérieure du lobe pariétal. La technique d'IRM de diffusion est puissante pour visualiser l'emplacement des fibres dans tout le cerveau.Les images présentées ici mettent en évidence la position des fibres du faisceau longitudinal supérieur, ainsi que la relation entre le faisceau arqué temporal et le faisceau longitudinal supérieur. En outre, cette technique peut être utilisée pour montrer la position des fibres commissurales, des fibres cingulaires et des fibres claustrales corticales. Lors de la réalisation de la procédure de suivi par IRM, il est important de garder à l'esprit que la qualité des données est essentielle pour réussir.Dans ce projet, nous utilisons des données de haute qualité provenant de la base de données du Human Connectome Project. Nous reproduisons régulièrement de tels résultats sur nos scanners cliniques 3D, mais il est important de garder à l'esprit que l'acquisition de données de cette qualité peut nécessiter des durées d'IRM longues, selon le scanner IRM disponible. Une compréhension des connexions des faisceaux de fibres du complexe de la zone motrice supplémentaire est essentielle pour planifier une chirurgie du lobe frontal.Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la microchirurgie associée à l'anatomie du complexe de la zone motrice supplémentaire.

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