הדמיה מתקדמת דיפוזיה בהיפוקמפוס של חולדות עם פגיעה מוחית טראומטית מתון

סיכום

המטרה הכוללת של הליך זה היא להשיג מידע מיקרוקונסטרוקטיבי כמותי של ההיפוקמפוס בחולדה עם פציעה מוחית טראומטית מתון. פעולה זו מתבצעת באמצעות מתקדם דיפוזיה-משוקלל תהודה מגנטית פרוטוקול הדמיה האזור של הריבית ניתוח מבוססי מפות דיפוזיה פרמטרית.

תקציר

פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) היא הסוג הנפוץ ביותר של פציעה במוח נרכש. מאז חולים עם פגיעה מוחית טראומטית מראים שינויים עצומים ו טרוגניות (גיל, מין, סוג של טראומה, פתווגיות אפשריות אחרות, וכו '), מודלים בעלי חיים לשחק תפקיד מפתח בגורמים להתיר כי הם מגבלות במחקר קליני. הם מספקים הגדרה סטנדרטית ומבוקרת כדי לחקור את המנגנונים הביולוגיים של פציעה ותיקון לאחר TBI. עם זאת, לא כל המודלים בעלי חיים לחקות את האופי מפוזר ועדין של mTBI ביעילות. לדוגמה, ההשפעה הנפוצה בשימוש בקליפת המוח (CCI) ופציעה לרוחב הקשה של נוזלים (LFPI) מודלים לעשות שימוש בפתיחת גולגולת כדי לחשוף את מוחו ולגרום לטראומה מוקד נרחב, אשר אינם נראים בדרך כלל ב mTBI. לכן, מודלים ניסיוניים אלה אינם תקפים כדי לחקות mTBI. לכן, מודל המתאים צריך לשמש כדי לחקור mTBI. ירידה משקל Marmarou מודל לחולדות גורמת שינויים מיקרובניים דומים ליקויים קוגניטיביים כפי שנראה בחולים הסובלים טראומה קלה; לפיכך, מודל זה נבחר עבור פרוטוקול זה. טומוגרפיה ממוחשבת קונבנציונאלי הדמיה תהודה מגנטית (MRI) סריקות בדרך כלל לא להראות נזק בעקבות פציעה קלה, כי mTBI מעורר לעתים קרובות רק פציעות מעודן ומפוזר. עם MRI משוקלל הדיפוזיה, ניתן לחקור תכונות microקונסטרוקטיבית של רקמת המוח, אשר יכול לספק תובנה יותר לשינויים מיקרוסקופיים בעקבות טראומה קלה. לכן, המטרה של מחקר זה היא להשיג מידע כמותי של האזור הנבחר של הריבית (כלומר, ההיפוקמפוס) לעקוב אחר התקדמות המחלה לאחר קבלת מתון ומפוזר פציעה במוח.

מבוא

פגיעה מוחית טראומטית (TBI) צברה יותר תשומת לב בשנים האחרונות, כפי שהוא הפך להיות ברור כי פציעות המוח האלה יכולים לגרום לחיים קוגניטיבית, פיזית, רגשית, והשלכות חברתיות¹. למרות המודעות ההולכת וגוברת, TBI מתון (mTBI, או זעזוע מוח) הוא עדיין לעתים קרובות לא דיווחו ולא אובחן. MTBI כבר המכונה מגיפה שקט, ואנשים עם היסטוריה של mTBI להראות שיעורי גבוה יותר של שימוש בסמים או בעיות פסיכיאטריות². מספר חולים עם mTBI ללכת לא מאובחנים כל שנה בשל האופי מפוזר ועדין של הפציעות, אשר לעתים קרובות אינם גלויים על טומוגרפיה ממוחשבת קונבנציונאלי (CT) או תהודה מגנטית (MRI) סריקות. חוסר הראיות הרדיולוגי של פגיעה במוח הוביל לפיתוח של טכניקות דימות מתקדמות יותר כמו MRI דיפוזיה, אשר רגישים יותר לשינויים microמבבניים³.

Mri דיפוזיה מאפשר ב vivo מיפוי של המיקרו מבנה, וטכניקה זו mri שימש בהרחבה במחקרים tbi^4,5,6. מתוך דיפוזיה הטנסור, אנאיזוטרופיה החלקי (FA) והטשטוש הממוצע (MD) מחושבים על שינוי בכמת בארגון המיקרו-מבני שלאחר הפציעה. ביקורות אחרונות ב mtbi דו ח מטופלים מגביר ב-FA ופוחתת ב-MD בעקבות פציעה, אשר יכול להיות מעיד על נפיחות סיבי⁷. בניגוד לכך, העליות ב-MD וירידות ב-FA מצויים גם הם הציעו שיבושים בלתי מנוצלים במבנה של מסגרת הבאה בעקבות היווצרות בצקת, ניוון סיבי, או חוסר יישור סיבים/הפרעה⁸. ממצאים מעורבים אלה ניתן להסביר חלקית על ידי טרוגניות קליני משמעותי של mTBI נגרמת על ידי סוגים שונים של השפעה וחומרה (למשל, סיבוב האצת, טראומה בכוח קהה, הפיצוץ פציעה או שילוב של לשעבר). עם זאת, כרגע אין קונצנזוס ברור לגבי הפתולוגיה הבסיסית בסיס ביולוגי/הסלולר השינויים ההצמדה בארגון מיקרוקונסטרוקטיבי.

דגמי בעלי חיים מספקים הגדרה סטנדרטית ומבוקרת לחקירת מנגנונים ביולוגיים של פציעה ותיקון לאחר TBI בפירוט רב יותר. מספר דגמים ניסיוניים עבור tbi פותחו ומייצגים היבטים שונים של האדם tbi (למשל, מוקד לעומת טראומה או טראומה הנגרמת על ידי כוחות הסיבוב)^9,10. בשימוש נפוץ מודלים בעלי חיים כוללים את ההשפעה הנשלטת בקליפת הגוף (CCI) ופציעה הקשה נוזל לרוחב (lfpi) מודלים^11,12. למרות שהפרמטרים הניסיוניים יכולים להיות מבוקרים היטב, מודלים אלה עושים שימוש בפתיחת גולגולת כדי לחשוף את המוח. כריתת הגולגולת או שברי הגולגלות אינם נראים בדרך כלל ב mTBI; לכן, מודלים ניסיוניים אלה אינם תקפים כדי לחקות mTBI. האצת מודל ההשפעה שפותחה על ידי Marmarou ואח '¹³ עושה שימוש במשקל כי הוא ירד מגובה מסוים על ראשו של העכברוש, אשר מוגן על ידי קסדה. מודל זה בעלי חיים גורם דומה שינויים מיקרובניים וליקויים קוגניטיביים כפי שנראה בחולים הסובלים טראומה קלה. לכן, מודל זה marmarou ירידה במשקל מתאים לחקור בסמנים הדמיה לפזר mtbi^14,15.

דו ח זה מדגים את היישום של MRI מתקדם דיפוזיה במודל עכברוש mTBI באמצעות משקל מרארו להוריד את הדגם. הראשון המוצג הוא איך לגרום טראומה קלה ומפוזר, ניתוח באמצעות דיפוזיה הדמיה טנסור (DTI) מודל מסופק אז. מידע ביולוגי ספציפי מתקבל עם שימוש במודלים דיפוזיה מתקדמות יותר [i.e., דיפוזיה קורטוזיס דימות (DKI) ושלמות מערכת החומר הלבן (WMTI) מודל]. באופן ספציפי, טראומה קלה נגרם ושינויים זעירים מוערכים לאחר מכן בהיפוקמפוס באמצעות MRI קונבנציונאלי משוקלל-T2 ופרוטוקול דימות מתקדם דיפוזיה.

פרוטוקול

הפרוטוקול אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים באוניברסיטת גנט (ECD 15/44Aanv), וכל הניסויים נערכו בהתאם להנחיות הנציבות האירופית (הוראה 2010/63/האיחוד האירופי).

1. הכנת בעלי חיים והקסדה מצורף

1. שוקלים נקבה Wistar H עכברוש (± 250 g או 12 שבועות של גיל) ו מורדם בחדר אינדוקציה קטן מלא בתערובת של isofלאנה (5%) ו-O₂ עבור לפחות 1 דקות.
2. הכנס את החולדה עם 0.05 מ"ג/ק"ג בופרינורין תת-עורי בצוואר, להחזיר אותו לכלוב הבית, ולאפשר טרום-משככי כאבים לפחות 30 דקות כדי לקחת אפקט.
   הערה: במהלך 30 דקות המתנה, האתר הכירורגי יכול להיות מוכן.
3. מניחים משטח חימום שנשמר ב-37 ° c מתחת לשדה הכירורגי. מניחים את הכלים כירורגי עקר על השדה כירורגי כי היה חיטוי עם 70% אתנול.
4. מניחים את החולדה בחדר האינדוקציה ומעכלה את החולדה עד שהיא אינה מגיבה בכף היד או בצביטה בזנב.
5. מניחים את החולדה על השדה כירורגי ולהוסיף קטטר בווריד זנב לרוחב. לאחר מכן, לגלח את ראשו של העכברוש, להסיר את הפרווה עודף לחטא את הקרקפת ואת שאר האזור כירורגי עם כלורוקסאיטין.
6. הכנס 100 μL של 2% לידוקאין באופן מקומי בקרקפת.
7. הפוך את החתך באמצע קו באמצעות בגודל אזמל 11 כדי לחשוף את הגולגולת, הסרת כל ממברנות עודפים עם מספריים קטנים. למשוך את העור באמצעות ספקולום עינית עם התפשטות מקסימלית של 1 ס מ.  בנוסף, להסיר את הקרום על ידי לשפשף בעדינות ניצן כותנה סטרילית על פני הגולגולת עד הקרום אינו נוכח עוד.
8. שים טיפה אחת של דבק רקמות על הגולגולת ואחד על דיסק מתכתי מעוקר (קוטר של 10 מ"מ ו 3 מ"מ עובי), אשר משמש כקסדה. הדבק את הדיסק בערך שליש לפני וכשני שלישים מאחורי הברגמה. הניחו לדבק להתייבש במשך 1 דקות.

2. אינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית (TBI)

1. מניחים את העכברוש על המיטה מותאמת אישית עם מזרן קצף של קבוע קפיץ מסוים (ראה שולחן חומרים). הצב את העכברוש ישירות תחת צינור פלסטיק שקוף עם משקל פליז 450 g עם הקסדה אופקית ככל האפשר. . נתק את העכברוש מההרדמה
2. משוך את המשקל עד 1 מ' ושחרר כאשר מוכן. ודא כי ניסויים השני נוכח להעביר את העכברוש הרחק מצינור הפלסטיק מיד לאחר הפגיעה כדי למנוע השפעה שנייה.
   הערה: החולדות הפצועות מקבלות את אותה הפרוצדורה הניסיונית (שלבים 1.1 – 2.7), פרט לשלב 2.2.
3. מחדש לצרף את העכברוש להרדמה ולהזריק 1 מ ל של פתרון פיזיולוגי (0.9% הנאל) דרך הקטטר כדי להפחית את ההלם האנטי דינמי.
   הערה: ייתכן שהעכברוש יפסיק לנשום בקצרה בגלל הפגיעה. לדחוס בעדינות את החזה אם העכברוש לא נושם באופן ספונטני אחרי 2 s כדי לעודד את רפלקס הנשימה.
4. הסר את הקסדה על ידי משיכת בעדינות מהגולגולת. להסיר את הדבק שנותר מן הגולגולת והעור ולסגור את החתך עם תפר כירורגי. החל ג'ל כאבים מקומי באמצעות קצה המוליך סטרילי.
5. הניחו את החולדה על המיטה של סורק ה-CT. אשר את המיקום הנכון באמצעות סריקת סייר. כוונן את שדה התצוגה כדי לאפשר הדמיה של הראש כולו במיקום מיטה אחד. במינון נמוך סריקת CT. כדי לשלול שברים בגולגולת
   הערה: שבר בגולגולת הוא מcriterium להמתת חסד.
6. מניחים את החולדה בכלוב נקי על משטח חימום (37 ° c). לעקוב אחר הזמן כדי להחזיר את ההכרה. ברגע שעכברוש מסוגל לשבת זקוף, החולדה יכולה לחזור לכלוב הבית.
7. ניהול מנה שנייה של 0.05 מ"ג/ק"ג בופרנורצין יום אחד לאחר האינדוקציה TBI.

3. דימות תהודה מגנטית דיפוזיה (MRI)

הערה: הדמיה משוקלל באמצעות דיפוזיה מבוצעת לפני ויום אחד לאחר האינדוקציה טראומה.

1. מלאו את החולדה בחדר אינדוקציה קטן מלא בתערובת של איזוofלבנה (5%) ו-O₂. כאשר העכברוש אינו מגיב כפה או הזנב להפחית את ההרדמה ל 2% עם שיעור הזרימה של 500 mL/min. להעביר את החיה למיטה הסורק במצב ראש-הנטייה הראשונה.
2. הצב את העכברוש במחזיק הראש עם בר השיניים וחרוט האף, מסירת ההרדמה, והחלק את הראש קדימה עד מרכז המוח הוא ברמה של מרכז הסליל של האמ. אר. איי. החלת משחת שימון על העיניים בכמויות קטנות כדי למנוע נזק כלשהו לקרנית. תיקונים בראש עם פיסת נייר קטנה כדי למנוע תנועה במהלך הסריקה.
3. מניחים משטח לחץ מתחת לבית החזה של החולדה כדי לפקח על הנשימה ולכסות את החולדה עם במחזור חימום מים חמים שמיכה ולעטוף בועה כדי לשמור על העכברוש חם. לפני הסריקה, בדוק את צג הנשימה כדי לוודא שהאות ברור ללא רעש ושמחזור הנשימה עקבי. . מקמו את משטח הלחץ, אם יש צורך
   הערה: יש לשמור על קצב הנשימה בין נשימה אחת לכל 1200 – 1700 ms על-ידי התאמת רמת ההרדמה בין 1 ל-2%.
4. החליקו את סליל הווליום. מעל הראש כוונן את הכוונון ואת הקבלים התואמים של הסליל לתדר הנכון עכבה לפי ההוראות שסופקו על ידי הספק סליל. מראש את מיטת הסורק לתוך הסורק משעמם להתחיל סריקה.
5. השג סריקת סייר ברירת מחדל של שלושה מטוסים ("tripilot") כדי להבטיח מיקום נכון.
   1. טען את רצף התלת-פיילוט לבקרת הסריקה על-ידי לחיצה על סריקה חדשה ובחירה ברצף התלת-פיילוט מרשימת הפרוטוקולים. לאחר מכן, לחץ על לחצן הרמזור כדי להתחיל בסריקה.
   2. כאשר הסריקה מסיימת, טען את הסריקה בתצוגת התמונה וודא כי 1) הראש שוכב ישר ו -2) המוח ממוקם במרכז המגנט והסליל. התאימו את מיקום הראש ו/או מיטת הסורק, במידת הצורך, ורכשו סריקת מטריטיס חדשה.
6. התאם את השדה המגנטי המקומי באמצעות פרוטוקול שימומינג אוטומטי של הסדר השני: טען את פרוטוקול shim של הסדר השני לפקד הסריקה כמתואר בשלב 3.5.1. לאחר מכן, לחץ על הכרטיסייה Acq | התאמות נוכחיות | התאמה ספציפית לפעולת השירות עבור ' הומוגניות של השדה המקומי ' בחלון ' כלי בקרת ספקטרומטר ' כדי להפעיל shimming אוטומטי.
7. טען הדמיה חדשה של T2 מהירה עם רצף ממוקד הדים (נדיר) לתוך הפקד סריקה כמתואר בשלב 3.5.1.
   1. לרכוש תמונות משוקללים T2 באמצעות הגדרות ברירת המחדל, למעט הפרמטרים הבאים:
   2. פתח את הכרטיסיה עריכת סריקה וכוונן את זמן החזרה (TR) ואת זמן הדהוד (TE) ל-5,500 ms ו-37 ms, בהתאמה. כמו כן, לשנות את שדה התצוגה ואת גודל המטריצה כדי לאפשר רזולוציה גבוהה יותר במישור של 109 יקרומטר x 109 יקרומטר (ברירת המחדל ברזולוציה = 156 יקרומטר x 156 יקרומטר). ודא שעובי הפרוסה הוא 600 μm, מספר הפרוסות מוגדר ל-45, והפקטור הנדיר מוגדר כ-8.
   3. פתח את עורך הגיאומטריה ומקם את חבילת הפרוסה בתנוחה הנכונה, כולל הבולבוס של המוח והמוח החלק.
8. טען שלוש רצף מישורי echo-הד משוקלל בתלת-מימדי (DtiEpi) מהתיקיה B_DIFFUSION לפרוטוקול בקרת סריקה כמתואר בשלב 3.5.1.
   הערה: שימוש בשלוש דיפוזיה שונות "פגזים", הדמיית דיפוזיה (dti) מודל^4,16, דיפוזיה קורטוזיס הדמיה (dti) דגם¹⁷, ושלמות המערכת חומר לבן (wmti) דגם¹⁸ ניתן להערכה. מומלץ להשתמש לפחות שלושה ערכי b שונים, עם ערך b הגבוה ביותר בעל מקסימום של 3000 s/mm² עם לפחות 15 כיוונים במרווחים שווים לכל מעטפת הדמיה¹⁷.
   1. רוכשים תמונות משוקללים של דיפוזיה (DWIs) באמצעות הגדרות ברירת מחדל, מלבד ההגדרות הבאות:
   2. פתח את הכרטיסיה ' עריכת סריקה ' והתאם את הפרמטרים הגיאומטריים מתחת לכרטיסיה ' גיאומטריה '. התאם את שדה התצוגה וגודל המטריצה ל-105 x 105 כדי להבטיח רזולוציה של 333 יקרומטר x 333 יקרומטר.
   3. הגדר את כיוון הפרוסה ל-צירית ואת מספר הפרוסות ל-25, וכתוצאה מכך עובי פרוסה של 500 יקרומטר ומרחק בין פרוסות של 600 יקרומטר. לשנות את כיוון הבדיקה לשמאל ימין.
   4. לחץ על הכרטיסיה חדות כדי לכוונן את זמן הדהוד ל-24 ms וזמן חזרה ל-6,250 ms.
   5. הגדר את רוחב הפס ל-250,000 Hz והפעל את הדיכוי השמן. התאם את מספר הממוצעים לאחד.
   6. לחץ על הכרטיסייה מחקר ושנה את מספר הממוצעים (מקטעי אפי) ל -4.
   7. לחץ על הכרטיסייה דיפוזיה בתוך הכרטיסיה מחקר. בצע שלב זה בנפרד עבור כל אחד משלושת הפגזים של הדיפוזיה.
      1. התאם את מספר כיווני הדיפוזיה ל-32 עבור המעטפת הראשונה, 46 עבור המעטפת השניה ו-64 עבור המעטפת השלישית.
      2. התאימו את הכיוונים במעבר הצבע עם קובצי כיוונים מותאמים אישית.
      3. שנה את מספר התמונות B0 ל-5 עבור המעטפת הראשונה, 5 עבור המעטפת השניה ו-7 עבור המעטפת השלישית.
      4. להתאים את ערך b לכיוון 800 s/mm² עבור המעטפת הראשונה, 1500 s/mm² עבור המעטפת השנייה, ו 2000 s/mm² עבור המעטפת השלישית.
         הערה: התאמת ההנחיות למעבר הצבע באמצעות קובץ כיווני מעבר הדרגתי מותאם אישית ניתן לבצע באופן ידני על-ידי הגדרת האפשרות הזן כיווני דיפוזיה ככן או אוטומטית באמצעות המאקרו DTI_SET_DIRECTIONS.
   8. פתח את עורך הגיאומטריה ולמקם את שדה התצוגה בין הבולבוס ואת המוח הקטן המכיל רק את המוח כדי להפחית את החפץ והסריקה זמן. מיקום שש רצועות הרוויה של 5 מ"מ מחוץ למוח כדי להפחית את הממצאים על ידי לחיצה על הרוויה והזזת הלהקות במיקום המועדף באמצעות פסי הגלילה.
      הערה: ניתן לזהות את הבולבוס ואת המוח החלק המבוסס על ציוני דרך אנטומיים ושלוש תמונות של סריקת הטריטיס.
9. השג את הרצפים המיובאים על-ידי לחיצה על סמל הרמזור. באמצעות ההגדרות של הפרמטרים המתוארים לעיל, זמן הרכישה של סריקה נדירה T2 הוא 12 דקות, של פגז DWI הראשון 15 דקות, של פגז DWI השני 21 דקות של הפגז השלישי 30 דקות. זמן הרכישה הכולל הוא כ-80 דקות (במערכת ערוץ מקלט יחיד).
10. בסיום פרוטוקול הסריקה, הסירו את בעל החיים ממיטת הסורק, והניחו את בעל החיים בכלוב נקי עם משטח חימום ב-37 ° c. החזר את בעל החיים אל הכלוב הביתי כאשר הוא חוזר להכרתו.

4. עיבוד תמונה

הערה: בסעיפים הבאים, עיבוד תמונות הדיפוזיה מתואר ב-MRtrix3, לחקור¹⁹ ו-Amide software²⁰ שהם תיבות כלים פתוחות לגישה. עם זאת, ניתן לבצע את השלבים לעיבוד מקדים בתיבות כלים אחרות (לדוגמה, FSL, מדינת מדיריה, DTIStudio).

1. העבר את הנתונים הנרכשים ממסוף הרכישה על-ידי ייצוא קובץ 2dseq.
2. המר את קבצי 2dseq (קבצי DWI גולמיים) לתבנית. mif, המהווה את העיצוב הסטנדרטי של MRtrix3, כדי לאפשר שלבים נוספים לעיבוד מקדים ב-MRtrix3. כמו-כן, יש לשרשר את שלושת פגזי הדיפוזיה באמצעות הפקודות הבאות במעטפת:
   convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_T2. mih (עבור תמונות משוקלל T2)
   convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi1. mih (עבור מעטפת הדיפוזיה הראשונה)
   convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi2. mih (עבור מעטפת הדיפוזיה השניה)
   convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi3. mih (עבור מעטפת הדיפוזיה השלישית)
   mrcat ratID_dwi1. m אם ratID_dwi2 ratID_dwi3. mif ratID_dwi. m כאשר מדובר ב-. אם. אם
3. לבצע תיקון רעש ותיקון מצלצל גיבס על dwis ב MRtrix3^21,22. כמו כן, המר את תמונות DWI המתוקן ואת התמונה T2 לתבנית NIFTI באמצעות הפקודות הבאות:
   דדנאז ratID_dwi. מ. ratID_dwi_denoised
   mrdegibbs ratID_dwi_denoised. mif ratID_dwi_denoised_gr. m
   mrconvert ratID_dwi_denoised_gr. מ. המוסד לביטוח למידה
   mrconvert ratID_T2. mif ratID_T2.
4. בצע תיקון עבור העיוותים הנוכחיים של אפי, תנועה ואדי:
   1. המר את תמונות NIFTI לקובץ. mat על-ידי לחיצה על חישוב קובץ DTI*. mat | המר נתונים גולמיים לקובץ DTI*. mat. שינוי שינויי הטנסור השקלו ליניארי וערך b לנאן. התאימו את גודל voxel ל-0.333 0.333 0.6, מספר התמונות שאינן של DWI ל-17, מספר התמונות של DWI ל-142, וגודל המטריצה ל-105 105 25.
      הערה: על-ידי הגדרת ערך b ל-NaN, לחקור את הנתונים כערכת נתונים קורטוזיס.
   2. לחץ על הכרטיסייה הגדרות כדי לכוונן את ההגדרות עבור תיקון אפינפרין (זה מכובה כברירת מחדל). בחר בתיקון SM/EC/אפינפרין, הירשם גם לנתונים אחרים? ולחץ על כן, כדי לעשות את התיקון אפינפרין (לא נוקשה). ציין את הסיומת של התמונה האנטומית T2 המתאימה לערכת נתוני הדיפוזיה.
      הערה: לחקור תיקון לעיוותים באמצעות רישום תמונה בין התמונה האנטומית הבלתי מעוותת לבין תמונת הדיפוזיה.
   3. לחצו על הכרטיסייה ' תוספים ' ובחרו ' תיקון ' לתנועה בנושא & עיוותים באמצעות EC/אפינפרין ובחרו בקובץ נתוני הדיפוזיה שעובדו מראש משלב 2.3. ודא שהתמונה T2 נמצאת באותה תיקיה ויש לה בסיס זהה לשם קובץ הנתונים דיפוזיה (לדוגמה, rat1. המוסד לביטוח לביטוח העצמי של DWI ו-rat1_T2. המוסד ה עבור התמונה האנטומית). שלב זה יפיק קובץ "מקורי" (* מקורי. mat) ו-"השתנה" (* trafo. mat).
5. לחשב את מדדי DTI עבור כל עכברוש על ידי לחיצה על תוספים ולייצא דברים ל *. המוסד לביטוח ובחירת מפות פרמטרית של המודל dti: anisotropy החלקי (פא), ממוצע הדיסיביות (MD), מפזרים רדיסיביות (RD), ו מפזרים צירית (AD; מסומן כ "הגדול ביותר בעיית L1").
6. בנוסף, לייצא את המפות פרמטרית עבור המודל קורטוזיס (MK, AK, ו-"מודל") ו-WMTI המודל (AWF, AxEAD, RadEAD ו נזיקין). עיבוד תמונות דיפוזיה יגרום 12 מפות פרמטרית (איור 1, איור 2, איור 3) כי ניתן להשתמש עבור ניתוח מיקרוקונסטרוקטיבי נוסף.
7. צור קובץ מסכה עבור ההיפוקמפוס של כל עכברוש באמצעות MRtrix3.
   1. טען את תמונת ה-FA של העכברוש במציג MRtrix על ידי לחיצה על כלי ועורך רועי.
   2. צור ROI חדש על ידי לחיצה על כפתור "+" ולחץ על Edit כדי לצייר את ההחזר על כל פרוסה הכוללת את ההיפוקמפוס (איור 4). כדי למחוק אזורים לא רצויים מהROI שצויר, לחץ על לחצן העכבר הימני.
   3. בעת השלמת ציור ההחזר, שמור את תמונת המסיכה על-ידי לחיצה על לחצן שמור.
      הערה: קובץ מסכה זה יהיה קובץ תמונה NIFTI בינארי עם voxels של ערך 1 המכיל את רקמת ההיפוקמאל, ו voxels הנותרים יהיו ערכים של 0. כדי לתקנן את האזור של ההיפוקמפוס על פני חולדות, מפות פרמטרית ניתן לרשום עם תבנית ספציפית למחקר עם אזורים מוגדרים מראש של ריבית הכוללת²³ או אטלס המוח עכברוש.
8. כדי לחלץ את מדדי דיפוזיה של ההיפוקמפוס של העכברוש, להשתמש בקובץ המסיכה שנוצר של שלב 4.6 ולפתוח את התוכנה Amide.
   1. פתח את מפות פרמטרית ואת תמונת המסיכה של העכברוש.
   2. כדי להוסיף את ההחזר של קובץ המסיכה לתוך ' אמיד ', בחר בתמונת הקובץ של המסיכה, לחץ על ' עריכה ' | הוסף ROI | 3D ברה ולחץ על ההחזר המוצג בתמונת המסיכה. תן לROI שם בעל משמעות וודא שאמצעי אחסון זה מכיל רק voxels בעל ערך אחד.
   3. כדי לחשב את הערכים הרעים של מדדי הדיפוזיה בהיפוקמפוס, לחץ על כלים | לחשב את הסטטיסטיקה ROI ולציין את התמונות ו-ROI שיש לכלול. לאחר לחיצה על הפעל, יופיע מסך אחר עם ערכים מחושבים שניתן להשתמש בהם לניתוח סטטיסטי נוסף. ניתן לשמור או להעתיק קובץ זה לתבנית נתונים מועדפת (לדוגמה, קובץ. xlsx או. csv).

5. אנליזה סטטיסטית

הערה: בסעיפים הבאים, אנו מתארים עיבוד של תמונות דיפוזיה בסטטיסטיקה SPSS 24; עם זאת, ניתן לבצע את הניתוח הסטטיסטי בתיבות כלים סטטיסטיות אחרות.

1. טען את הנתונים בתבנית הרחבה בקובץ SPSS *.
2. כדי לבדוק אם יש הבדלים סטטיסטיים בין שתי הקבוצות עבור כל נקודת זמן (כלומר, בסיסית או לאחר פציעה של יום אחד), לחץ על ' נתח ' | בדיקות לא פרמטרית | תהליכי דו-שיח של מדור קודם | 2 דגימות עצמאיות בדיקות. טען את המשתנים שיש לבדוק וציין את הקבוצות (כלומר, TBI וקבוצות מתחזות). לציין את מאן-ויטני U כסוג הבדיקה.
3. כדי לבדוק אם יש הבדלים סטטיסטיים בין שתי נקודות הזמן בתוך כל קבוצה, יש לפצל את קובץ הנתונים. עבור אל נתונים, פצל קובץ וציין קבוצות השוואה. לאחר מכן, לחץ על לנתח, בדיקות לא פרמטרית, תיבות דו-שיח מדור קודם, 2 בדיקות הקשורות, לטעון את המשתנים שיש צורך להשוות ולציין Wilcoxon כסוג בדיקה.
   הערה: כדי לתקן השוואות מרובות, ערכי p מותאמים לכל מודל דיפוזיה באמצעות תיקון Bonferroni [i.e., p-ערך מחולק על ידי מספר הפרמטרים לעומת (DTI 4, DTI 3, ו WMTI 4)]. באופן ספציפי יותר, p < 0.0125 נחשב משמעותי עבור דגמי DTI ו-WMTI, ו-p < 0.016 נחשב משמעותי עבור דגם DTI.

תוצאות

במחקר, כל עכברי TBI (n = 10) שרדו את ההשפעה והצליחו להתאושש ההשפעה וההרדמה בתוך 15 דקות לאחר הניתוק מן ההרדמה²³. על תמונות CT, לא היתה כל ראיה של שברים בגולגולת ואת התמונות T2 לא הראו חריגות כגון דימום, החדרים מוגדלים, או היווצרות בצקת באתר החבלה 1 יום לאחר טראומה (איור 5). כך, בהתבסס על אלה בדיקות חזותיות של התמונות האנטומיות, נגעים מוקד גדול לא זוהו, המאשר את האופי מפוזר ומתון של הפציעה.

האיכות של הרישום (לא נוקשה) השלב בין התמונה T2 ואת ...

דיון

מאז mTBI לעתים קרובות היא תוצאה של פציעה מפוזר ועדינה שאינה מראה חריגות ב-CT ו סריקות MRI קונבנציונאלי, הערכה של נזק microstructural בניים לאחר טראומה קלה נשאר אתגר. לכן, יש צורך בטכניקות דימות מתקדמות יותר כדי להמחיש את המידה המלאה של הטראומה. היישום של הדמיה תהודה מגנטית במחקר TBI צברה עניין רב יותר במהלך העשור האחרון, איפה דיפוזיה הדמיה טנסור משמש לעתים קרובות ביותר⁵. מגבלה של מודל dti היא ההנחה של תהליך דיפוזיה של גאוס שאינו הנחה מדויקת למיקרו מבנה המוח (המורכב מרשת מורכבת של אקסונים ותאים עם ...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
<חזק>אינדוקציה של טראומה
0.9% NaCl תמיסה פיזיולוגית	B בראון	394496
משקל פליז 450 גרם	בהתאמה	אישית	קוטר 18 מ"מ וגובה 210 מ"מ
Terumo	Versatus-W	26G
ethilon II Ethicon		EH7824	FS-3, 4-0, 3/8, 16 מ"מ
	מזרן קצף לגודל	סוג E
צינור פרספקס	ISPA פלסטיק	416564	M1 PMMA XT GOO צינור 25x19 מ"מ (קוטר פנימי 19 מ"מ, אורך מינימלי של 1.50 מ')
סורק CT פרה-קליני	Molecubes	X-cube
קסדת פלדה	בהתאמה אישית	בהתאמה אישית	קוטר 10 מ"מ ועובי 3 מ"מ
דבק רקמות	Vetbond 3M	1469SB
וטרינרי (בופרנורפין)	EcuPhar	VETERG20	0.05 מ"ק/ק"ג
קסילוקאין 2% ג'ל	AstraZeneca	Xylocaine 2%	ג'ל
קסילוקאין (לידוקאין 2%)	Aspen/AstraZeneca	Xylocaine 2% ג'ל	100 μ l הזרקה
<חזק>דיפוזיה MRI
	Bruker Biospin MRI GmbH	Z400_PV51_CENTOS55	ParaVision 5.1 תוכנת MRI
סורק MRI פרה-קליני	Bruker Biospin MRI GmbH	PharmaScan 70/16	7T סורק MRI
סליל נפח ריבועי	Bruker Biospin MRI GmbH	RF RES 300 1H 075/040 QSN TR	מספר דגם: 1P T13161C3
יחידת ניטור פיזיולוגי של בעלי חיים קטנים	Rapid Biomedical	EKGHR02-0571-043C01	יחידה לניטור נשימתי
יחידת חימום על בסיס מים	Thermo Fisher Scientific	Haake S 5P	מספר דגם: 1523051
Anaesthesia
Anaesthesia נייד יחידה		וטרינרית	חוות דעת על BDO - Medipass , איימאודן
איזופלורן: מחולל חמצן Isoflo	Zoetis	B506
	טכניקה וטרינרית	7F-3	BDO - Medipass, Ijmuiden
Diffusion עיבוד תמונה
Amide	http://amide.sourceforge.net	גרסה 1.0.5.	ארגז כלים לבחינת נתוני הדמיה רפואית (Loening AM, Gambhir SS, "AMIDE: כלי תוכנה חופשית לניתוח תמונות רפואיות רב-מודאליות", הדמיה מולקולרית, 2(3): 131-137, 2003)
ExploreDTI	u>http://www.exploredti.com	גרסה 4.8.6	ארגז כלים לעיבוד וניתוח (טרום) של תמונות MR משוקללות דיפוזיה (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J ו-Jones DK. ExploreDTI: ארגז כלים גרפי לעיבוד, ניתוח והדמיה של נתוני MR דיפוזיה. בתוך: המפגש השנתי ה-17 של International Soc Mag Reson Med, עמ' 3537, הוואי, ארה"ב, 2009)
MRtrix3	http://www.mrtrix.org	Version 3.0_RC3-86-g4b523b41	ארגז כלים לעיבוד וניתוח (לפני) של תמונות MR משוקללות דיפוזיה