Name: ההדמיה דיפוזיה בחוט השדרה עכברוש צוואר הרחם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 46 s
Description: חקור הדמיית MRI משוקללת פצפוץ בחוט השדרה העכברושי ללא פלישה. שיטה זו מאפשרת אופטימיזציה של רצפי סריקה ותיקון חריגות תמונה ליישומים קליניים בנוירולוגיה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים לקייל שטליק, נטשה וילקינס, ומאט Runquist לסיוע ניסיוני. ממומן באמצעות המחקר וחינוך יוזמת הקרן, מרכיב של קידום התרומה בריא ויסקונסין במכללה הרפואית של ויסקונסין, וקרייג H. נילסן הקרן.

הערה: הצהרת אתיקה: הטיפול המוסדי והשתמש בוועדות (IACUC) של בית הספר לרפואה של ויסקונסין והמרכז הרפואי VA קלמנט J. Zablocki אישרו את כל הנהלים. 1. הכנת בעלי חיים וניטור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את העכברוש בחדר אינדוקציה, באמצעות isoflurane 5% באוויר רפואי. כאשר רפלקס ליישר נעדר ולוחץ את כף הרגל האחורית לא מייצר רפלקס נסיגה, להפחית הרדמה עד 2% ולהעביר את בעלי החיים למיטת הסורק במצב שכיבה ראש-ראשון. לשמור על 2% isoflurane באמצעות מכשיר חרטום לאורך כל ההליך, ולשמור על אוויר רפואי בקצב זרימה של כ 1 L / min. למרוח כמות קטנה של משחה סיכה לעיניו של העכברוש, כדי למנוע נזק לקרנית ואילו בהרדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את חגורת ניטור נשימה היטב סביב פלג הגוף העליון של החולדה. חבר את החגורה למערכת gating נשימה. לפני קידום החולדה לשעמם הסורק, chec<html> k מחשב ניטור הנשימה על מנת להבטיח את מחזור הנשימה הוא ברור ועקבי. התאם את החגורה במידת צורך, שכן בשלב זה הוא הכרחי לאיכות תמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפקח ולשמור על טמפרטורת הגוף של בעל החיים על 37 מעלות צלזיוס באמצעות מערכת חימום האוויר חמה בדיקה רקטלית ו. לשמור על קצב הנשימה בין 30-45 נשימות לדקה על ידי התאמת רמת ההרדמה בין% 1.2 ו -2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את העכברוש בבעל הראש עם בר ביס ובורג-בארים אוזן (איור 1), והזז את הראש לתוך סליל נצב נפח עד עמוד השדרה הצווארי ממוקמת במרכז הסליל. הערה: הכתפיים של החולדה עשויות למנוע התקדמות נוספת לסליל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקדם את העכברוש ובעלי תמיכה לשעמם הסורק. במידת צורך, להתאים את הכוונון וקבלים התאמה של הסליל לתדר הנכון ועכבה בהתאם להוראות הניתנות על ידי ספק הסליל. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. סריקת פרמטרי MRI הערה: ההליכים המתוארים כאן השתמשו במערכת חיה קטנה 9.4 נשא אופקי T אבל חלים על נקודות החוזק של תחום אחרים במערכות MRI בעלי החיים קטנות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהליכים האוטומטיים של מערכת MRI לגילוי של תדר התהודה, איטרטיבי שיפור הומוגניות של השדה המגנטי (shimming), הכיול של הכח בתדר הרדיו, והתאמה של רווח המקלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בממשק התוכנה של המערכת, להשיג סריקת הסקאוט שלושה מטוס ברירת מחדל כדי להבטיח מיקום נכון. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;סריקה חדשה&quot;, tripilot בחר, ולחץ על &quot;הרמזור&quot; לרכוש את התמונות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא המרכז של עמוד השדרה הצווארי מיושר עם שני מרכז המגנט ומרכז סליל MRI. כדי למרכז את עמוד השדרה תוך המגנט, לדחוף או למשוך בעריסה ולרכוש מחדש את סריקת הצופים לאימות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להתאים את position של צוואר רחם עמוד השדרה ביחס לסליל MRI, להסיר את העריסה מאבן שואבת למיצוב מחדש. אם יש צורך, חזור על תהליך זה עד העמדה עקבית. אם בעל חי מיקומו, חזור על שלב 2.1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף רצף דיפוזיה הד מישורים חדש משוקלל ספין הד (DtiEpi) לפרוטוקול ההדמיה הנוכחי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר ולרכוש תמונות משוקללות דיפוזיה עם רצף DWI באמצעות הגדרות ברירת המחדל למעט אמור להלן: </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את הממשק גרפי עמדת הפרוסה לרשום 12 פרוסות בעובי של 0.75 מ&quot;מ. לכוון את הפרוסות בניצב לציר המרכזי של חוט צוואר הרחם. להבטיח מיצוב הפרוסה עקבי בין בעלי חיים שונים או על פני פגישות הדמיה שונות באמצעות הבסיס של המוח הקטן כהתייחסות פנימית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את להקות רוויה ל&#39;על &#39;. להקות הרוויה עמדה 4 בעובי של 10 מ&quot;מ מחוץ לחוט השדרה כדי למזער את האות מרקמות אלה ולהפחית את הפוטנציאל שלהם לגרום לחפצים (איור 3). gating להגדיר בדרכי הנשימה (&quot;מודול הדק &#39;) ל&#39;על&#39;. הערה: gating הנשימה המותאמת אישית דורש ידע וניסיון בתכנות רצף דופק. אם זה לא זמין, פתרון הוא להקטין את מספר פרוסות 3-5 וTR 1 של להבטיח שכל הפרוסות מתקבלות ב- בין הנשימות של בעלי החיים. חזור על הרצף המלא עם קבוצת המשנה האחר של פרוסות להשיג כיסוי המלא של חוט צוואר הרחם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על סמל ארגז הכלים ולאחר מכן לחץ על &quot;שיטת עריכה.&quot; קבע את מספר מגזרי EPI ל4. שינוי כיוון קידוד שלב לשמאל-ימין. הגדרות ברירת מחדל אחרות צריכים להיות: הד הריווח = .3234 ms, אורך רכבת הד כולל למגזר EPI = 32. הערה: קידוד השלב מוגדר כיוון השמאל-ימין ולא קדמי, אחורי יפחית את הזיהום של תנועה ממבנים אחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בgeometri הבאהגדרות cal. גודל מטריצה ​​= 128 x 128, ו= 25.6 x 25.6 מ&quot;מ שדה-של-נוף במטוס, וכתוצאה מכך ברזולוציה מרחבית במטוס = 0.200 x 0.200 מ&quot;מ. להבטיח עובי פרוסה = 0.75 מ&quot;מ. כדי Slice = &#39;משולב&#39;, פער פרוסה = 0 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרות הבאות שקלול דיפוזיה: מצב DW מידה = &#39;לעומת זאת DW&#39;, משך שיפוע דיפוזיה (δ) = 7 ms, הפרדת שיפוע דיפוזיה (Δ) = 12 ms, מספר ב-הערכים = 8, b-ערכים רצויים = 0 , 250, 500, 750, 1000, 1500, 2500, 3500 מ&quot;מ / s 2, מספר כיווני דיפוזיה = 2, כיווני שקלול דיפוזיה = [1 0 0] ו [0 0 1] (עשוי להיות במישורים מקבילים ו מאונך לציר חוט השדרה). הערה: עם הגדרות אלה, שהשגנו ב-ערכים גבוהים ככל 3,500 s / 2 מ&quot;מ. מפרטי חומרה ומאפייני ביצועי מערכת אחרים עלולים להגביל את b-הערך, שכן משך שיפוע דיפוזיה (δ) והפרדת שיפוע דיפוזיה (Δ) תלויים בgביצועי radient, שעל המערכת שלנו היו: (כוח השיפוע מרבי: 440 MT / מ &#39;, שיעור ברכה מרבי: 3,440 T / m / s). למדידות של גבנוני, 2 ב-ערכים, עם ב-הערך גבוה יותר של לפחות 2,000 s / 2 מ&quot;מ, מומלצים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בהגדרות התזמון הבאות. זמן הד (TE) = 27 מילישניות (מוגדר מינימום על ידי הזנת 0), זמן החזרה (TR) = 1,800 אלפיות שניות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש את הרצף מוכן. עם הפרמטרים שצוינו לעיל, סך הכל זמן הרכישה הוא כ 25 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בכל הסריקות, לעקוב אחר תוכנת gating נשימה ולהתאים את תקופת העיכוב בין &quot;ההדק&quot; (גילוי תוכנה של פקיעה) ואת האות למערכת MRI כך שרכישות להתרחש רק בחלק שקט (ללא תנועה) של מחזור הנשימה (איור 2a, חלק יציב של קו אפור). עיכוב הדק בין 100-400 אלפיות שני הוא צורך בהתאם לדפוס הנשימה של בעלי החיים. זה יעזור להפחית Artiעובדות המתרחשות בתנועה בדרכי הנשימה (3E איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם זמין, לחזור על הרצף עם המנהג &quot;הפוך blips&quot; מוגדר &#39;על&#39;, שדורש 25 דקות נוספות של זמן רכישה. הערה: אם המנהג &#39;הפוך נקודת אור &quot;רצף 9 (הנדרש לתיקון חפץ רגישות בשלב 3) אינה זמינה, רק כיוון קידוד שלב אחד EPI אפשרי, ואילו שינוי רצף נקודת אור ההפוך מאפשר הבחירה של כיוון קידוד שלב (מימין -כדי שמאל או משמאל לימין). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר השלימה הדמיה, להסיר את החיה מהמחזיק ולהחזיר אותו לכלוב שלה. אל תשאיר חיה ללא השגחה עד שהוא שב להכרתו מספיק כדי לשמור על כיבה sternal. </li></ol> עיבוד תמונה 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתוני יצוא מהמערכת בפורמט DICOM ישירות מהמערכת (עדיף) או להמיר את הנתונים לפורמט NIFTI באמצעות מותאם אישית או thirתוכנת d-מפלגתי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע תיקון חפץ רגישות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חלץ את b = 0 כרכים מכל סריקה לקובץ אחד, תוך שימוש בכלי עזר המסופקים עם FSL או חבילות תוכנת MRI אחרות. קובץ אחד לכל כיוון לקודד שלב נדרש. הערה: לדוגמא, אם כל סריקה כללה 8 סריקות בדרגות שונות ב-ערכים בשקלול דיפוזיה בכיוון הרוחבי, ואחרי 8 סריקות של שקלול דיפוזיה בכיוון האורך, קובץ התמונה מכילה b = 0 סריקות ב-1 ו 9 כרכים ה, וניתן לחלץ ורכיב עם קוד הפגז הבא: fslroi $ {עד} temp1 _dwi_masked.nii.gz 0 1 fslroi $ {עד} temp2 _dwi_masked.nii.gz 8 1 fslroi $ {} למטה temp3 _dwi_masked.nii.gz 0 1 fslroi $ {} למטה temp4 _dwi_masked.nii.gz 8 1 fslmerge -t blip_both temp1 temp2 temp3 temp4 (שבו במקרה זה $ עד $ ומטה הם סריקות עם נורמלי והתהפכו כיוונים לקודד שלב, בהתאמה). </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בפקודה &#39;topup&#39; בFSL 10,11 ליצור קובץ מתוקן עם חפצי עיוות תמונה מופחתים. החל תיקון זה לתמונות DWI גלם שישמשו ליצירת מפות פרמטר. ניתן למצוא הוראות לשימוש בפקודה ב: הערה <a href="http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide">http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide.</a> קוד דוגמא לשימוש בפקודה במקרה זה הוא כדלקמן: topup --imain = blip_both_nlmf_b0images_masked.nii --datain = .. / topup_data.txt --config =. / b02b0_ratspine.cnf --out = topup_splines_nlmf --iout = דולרים מתוך --verbose --logout = topuplog.log dwiup = &#39;$ ls {עד} * dwi_nlmFilt.nii` = Dwidown &#39;$ ls {למטה} * dwi_nlmFilt.nii` applytopup --imain = $ {} dwiup, $ DWI _ $ {} dwidown --datain = .. / topup_data.txt --method = Jac --inindex = 1, $ ind --topup = topup_splines_nlmf --out = {החוצה } -v העתק ולערוך את קובץ ברירת המחדל ב$ /etc/flirtsch/b02b0.cnf {} FSLDIR לספין העכברושאל כבל על ידי צמצום כל אחד מהערכים ב--warpres וקווי --fwhm בפקטור של 10. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם תמונות עם שקלול דיפוזיה נרכשות לאורך לפחות 6 כיוונים מאונך שאינם (באמצעות ערכה DTI בפאראוויזיון או עיצוב מותאם אישית דומה), להשתמש בחבילות תוכנה כגון ארגז הכלים של דיפוזיה 12 או Camino של FSL 13 לחשב מפות פרמטר DTI סטנדרטיים. אם לא, להשתמש בהליך מותאם אישית ליצירת מדדים שימושיים, המעסיק שקלול דיפוזיה רק ​​לאורך 2 כיוונים, למשל, כפי שצוין בצעדים 3.4 ואילך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את קובץ DWI תיקן ישודר על ידי Topup לfslview ובחר &quot;קובץ -&gt; יצירת מסכה&quot; מהתפריט. השתמש בכלי העיפרון כדי לצייר אזור של עניין בתוך סוג רקמה אחת (למשל GM, WM גב, או ventrolateral WM). שמור את הקובץ הזה ולחזור לכל ROIs רצויה אחרת לשימוש מאוחר יותר. שים לב: נהלים אחרים לROIs קטע מחוט השדרה תועד 14,15 </sעד&gt; ועשוי להיות עדיף עבור משתמשים מתקדמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקובץ ROI כדי להסוות את קובץ DWI ולאחר מכן לחשב את האות הממוצעת בהחזר על ההשקעה עבור כל אחד באמצעות הפקודה הבאה נפח תמונה: fslstats -t DWI_corrected.nii.gz -k GM_mask.nii.gz -M </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העתק את 8 התוצאות הראשונות לתכנית מחשוב מספרית כגון MATLAB, כוקטור לאות רוחבית (למשל קוראים לזה sig_T), ו8 התוצאות השניה כוקטור לאות אורכית (sig_L), שבו 8 הוא מספר b- ערכים המשמשים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העתק את b-הערכים בתכנית מחשוב מספרית כוקטור של 8 ב-ערכים. ב-הערכים לכיוונים הרוחביים ואורכים היו זהים. במידת האפשר, ב-הערך האפקטיבי, ולא ב-הערך הנקוב, יש לקבל מהסורק, אשר מופיע בחלון הפרמטר מצעד 2.3.5 כ&quot; B ערך אפקטיבי &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בארגז הכלים המתאים העקום של תכנית המחשוב המספרית כדי להתאים את האות לעומת הנתונים ב-ערך הדואר רצוי מודל על ידי הקלדת cftools בשורת הפקודה. כדי לעשות זאת, לחץ על &quot;נתונים ...&quot; ובחר את וקטורי האות כy-נתונים וb-ערכים כמו x-נתונים. לחץ על &quot;התאמה ...&quot; ותחת &quot;סוג של כושר&quot; בחר &quot;מותאמת אישית משוואה,&quot; לאחר מכן לחץ על &quot;חדש&quot; ו- &quot;כללי משוואות&quot; להיכנס למשוואה מתאימה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להתאים למודל הסטנדרטי דיפוזיה, להיכנס למשוואה: S0. * Exp (-x. * D) &quot;(1) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להתאים למודל הכולל דיפוזיה וקדנציה שנייה של סדר (גבנוני; K) כדי למדוד את הסטייה מדיפוזיה גאוס 16, להיכנס למשוואה: S0. * Exp (-x. * D + (1/6). * (X. * D). ^ 2. * K) &quot;(2) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &quot;אישור&quot; ועל &quot;החל&quot;. שים לב העריכו את הערכים לdiffusivity (D) וגבנוני (K) בחלון הפלט. ב&quot; נתונים הסט: &quot;בורר, בחר את נתוני sig_T (או sig_L) לשימוש עם משוואה (1)או (2) ולחץ על &quot;החל&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את מדד אנאיזוטרופיה (AI) באמצעות הרוחבי וdiffusivities אורך: AI = (D L -D T) / (L D + D T) (3) זה דומה לאנאיזוטרופיה השבר (FA) מחושב ממודל DTI. מדד אנאיזוטרופיה לגבנוני גם יכול להיות מחושב באמצעות רוחבי וגבנוני אורך במקום של diffusivity. שים לב שיטה זו נותנת ערכים של פרמטרים במודל כגון K T, D T, וכו &#39;כמו כן ניתן להשתמש בפעולת שורת הפקודה של ארגז הכלים המתאים העיקול על כל voxel בתוך עמוד השדרה כדי ליצור מפה של כל פרמטר מהמודל . שיטות הולמים חלופיות ניתן להשתמש ומפורטים במקום אחר. 17 </li></ol>

<ol><li>Jirjis, M. B., Kurpad, S. N., Schmit, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+Vivo+Diffusion+Tensor+Imaging+of+Spinal+Cord+Injury+in+Rats+of+Varying+Degrees+of+Severity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Ex Vivo Diffusion Tensor Imaging of Spinal Cord Injury in Rats of Varying Degrees of Severity.</a> J Neurotrauma. 30 (18), 1577-1586 (2013).</li>
<li>Basser, P. J., Mattiello, J., Lebihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+Effective+Self-Diffusion+Tensor+from+the+NMR+Spin+Echo%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson%22%5BJournal%5D)">Estimation of the Effective Self-Diffusion Tensor from the NMR Spin Echo.</a> J Magn Reson. 103 (3), 247-254 (1994).</li>
<li>Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+diffusion+tensor+spectroscopy+and+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">MR diffusion tensor spectroscopy and imaging.</a> Biophys J. 66 (1), 259-267 (1994).</li>
<li>Song, S. -K., Sun, S. -W., Ju, W. -K., Lin, S. -J., Cross, A. H., Neufeld, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+tensor+imaging+detects+and+differentiates+axon+and+myelin+degeneration+in+mouse+optic+nerve+after+retinal+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Diffusion tensor imaging detects and differentiates axon and myelin degeneration in mouse optic nerve after retinal ischemia.</a> NeuroImage. 20 (3), 1714-1722 (2003).</li>
<li>Beckmann, N., Bruttel, K., Urban, L., Rudin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Signal+changes+in+the+spinal+cord+of+the+rat+after+injection+of+formalin+into+the+hindpaw%3A+characterization+using+functional+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Signal changes in the spinal cord of the rat after injection of formalin into the hindpaw: characterization using functional magnetic resonance imaging.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (10), 5034-5039 (1997).</li>
<li>Le Bihan, D., Poupon, C., Amadon, A., Lethimonnier, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artifacts+and+pitfalls+in+diffusion+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Artifacts and pitfalls in diffusion MRI.</a> J Magn Reson Imaging. 24 (3), 478-488 (2006).</li>
<li>Ford, J. C., Hackney, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+characterization+of+diffusion+coefficients+in+a+rat+spinal+cord+injury+model%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">MRI characterization of diffusion coefficients in a rat spinal cord injury model.</a> Magn Reson Med. 31 (5), 488-494 (1994).</li>
<li>Clark, C. A., Barker, G. J., Tofts, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+diffusion+imaging+of+the+human+cervical+spinal+cord+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance diffusion imaging of the human cervical spinal cord in vivo.</a> Magn Reson Med. 41 (6), 1269-1273 (1999).</li>
<li>Mohammadi, S., Nagy, Z., Hutton, C., Josephs, O., Weiskopf, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correction+of+vibration+artifacts+in+DTI+using+phase-encoding+reversal+%28COVIPER%29%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Correction of vibration artifacts in DTI using phase-encoding reversal (COVIPER).</a> Magn Reson Med. 68 (3), 882-889 (2012).</li>
<li>Andersson, J. L. R., Skare, S., Ashburner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+correct+susceptibility+distortions+in+spin-echo+echo-planar+images%3A+application+to+diffusion+tensor+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">How to correct susceptibility distortions in spin-echo echo-planar images: application to diffusion tensor imaging.</a> NeuroImage. 20 (2), 870-888 (2003).</li>
<li>Smith, S. M., Jenkinson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, S208-S219 (2004).</li>
<li>Behrens, T. E. J., Woolrich, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+propagation+of+uncertainty+in+diffusion-weighted+MR+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Characterization and propagation of uncertainty in diffusion-weighted MR imaging.</a> Magn Reson Med. 50 (5), 1077-1088 (2003).</li>
<li>Cook, P. A., Bai, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Camino%3A+Open-Source+Diffusion-MRI+Reconstruction+and+Processing%5BTitle%5D)+AND+%2214th+Scientific+Meeting+of+the+International+Society+for+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Camino: Open-Source Diffusion-MRI Reconstruction and Processing.</a> 14th Scientific Meeting of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. , 2759(2006).</li>
<li>Kim, J. H., Tu, T. -W., Bayly, P. V., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+Speed+Does+Not+Determine+Severity+of+Spinal+Cord+Injury+in+Mice+with+Fixed+Impact+Displacement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Impact Speed Does Not Determine Severity of Spinal Cord Injury in Mice with Fixed Impact Displacement.</a> J Neurotrauma. 26 (8), 1395-1404 (2009).</li>
<li>Tu, T. -W., Kim, J. H., Yin, F. Q., Jakeman, L. B., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+myelination+on+axon+sparing+and+locomotor+function+recovery+in+spinal+cord+injury+assessed+using+diffusion+tensor+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">The impact of myelination on axon sparing and locomotor function recovery in spinal cord injury assessed using diffusion tensor imaging.</a> NMR Biomed. 26 (11), 1484-1495 (2013).</li>
<li>Jensen, J. H., Helpern, J. A., Ramani, A., Lu, H., Kaczynski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusional+kurtosis+imaging%3A+The+quantification+of+non-gaussian+water+diffusion+by+means+of+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Diffusional kurtosis imaging: The quantification of non-gaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging.</a> Magn Reson Med. 53 (6), 1432-1440 (2005).</li>
<li>Veraart, J., Sijbers, J., Sunaert, S., Leemans, A., Jeurissen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weighted+linear+least+squares+estimation+of+diffusion+MRI+parameters%3A+Strengths%2C+limitations%2C+and+pitfalls%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Weighted linear least squares estimation of diffusion MRI parameters: Strengths, limitations, and pitfalls.</a> NeuroImage. 81, 335-346 (2013).</li>
<li>Budgell, B. S., Bolton, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebrospinal+Fluid+Pressure+in+the+Anesthetized+Rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Manipulative+Physiol+Ther%22%5BJournal%5D)">Cerebrospinal Fluid Pressure in the Anesthetized Rat.</a> J Manipulative Physiol Ther. 30 (5), 351-356 (2007).</li>
<li>Tu, T. -W., Kim, J. H., Wang, J., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full+Tensor+Diffusion+Imaging+Is+Not+Required+To+Assess+the+White-Matter+Integrity+in+Mouse+Contusion+Spinal+Cord+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Full Tensor Diffusion Imaging Is Not Required To Assess the White-Matter Integrity in Mouse Contusion Spinal Cord Injury.</a> J Neurotrauma. 27 (1), 253-262 (2010).</li>
<li>Kim, J. H., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+tensor+imaging+of+the+mouse+brainstem+and+cervical+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Diffusion tensor imaging of the mouse brainstem and cervical spinal cord.</a> Nat Protoc. 8 (2), 409-417 (2013).</li>
</ol>

עמלות פרסום לכתבה זו מומנו באופן חלקי על ידי חברת ברוקר.

הטכניקות המתוארות כאן יכולות לספק תמונות משוקללים דיפוזיה באיכות גבוהה של חוט השדרה עכברוש in vivo. איכות תמונה תלויה בגורמים רבים, אבל יש לו את חוט השדרה כמה סוגיות ייחודיות שחשובות. תנועה היא בעיה חשובה, שאם לא יתוקן, יביא תמונות לא שמיש. לכן, זה דורש מעקב קפדני במהלך פגישת MRI. אם חפצי תמונה הם נצפו בסריקה הראשונית שעולות בקנה אחד עם תנועה, לעצור את הרכישה ולנקוט בצעדים כדי למנוע את החפצים, שכן אלה הם קשים להסיר שבלאחר עיבוד. ודא שהמחשב בדרכי הנשימה מקבל אות חזקה, קבועה מיחידת ניטור הנשימה. חגורת הנשימה ייתכן שתצטרך להיות מותאם למתח הנכון שמספק אות עקבית אך אינו מגביל את נשימתו של בעל החיים. לשמור על הרמה המתאימה של הרדמה בכל העת; isofluorane 1.5-2.0% כבר בשימוש בexperience. כמו כן, ירידה בתנועה הכוללת של בעלי החיים והעמוד השדרה היא היבט חשוב נוסף כדי לספק תמונות ללא ממצא. בניגוד לחוט השדרה של האדם, שחווה תנועה משמעותית שנגרמה על ידי פעימת CSF הקשורים למחזור הלב, פעימת CSF במכרסמים היא בעיקר קשורה עם המחזור 18 בדרכי הנשימה. בעוד שקשה לחסל את כל התנועה בכבל באופן מלא, זה חשוב במיוחד כדי להפחית את התנועה לאשר מושגת לעתים קרובות באמצעות ניסוי וטעייה, במידת האפשר,. יתר על כן, חולדות עם פגיעות נוירולוגיות שונות או הפרעות עשויות להיות שיעורים חריגים בדרכי הנשימה או סיבוכים פיסיולוגיים אחרים שעשויות לדרוש adaption של הנהלים המפורטים במסמך זה. השינויים ברצף הדופק לgating נשימה, יחד עם נהלי שחזור תמונה מותאמים למטרה זו, למזער את ההשפעות של עיוות שנגרמו על ידי שדות מגנטיים הומוגניות שלא יכול להיות removאד על ידי התאמות שבוצעו במערכת MRI. באופן דומה, איכות תמונה תלויה על משך זמן הדמיה. בדוגמא שלנו, המגביל את מספר שקלול דיפוזיה יחד רק שני כיוונים אפשר הפחתה בסך הכל זמן הדמיה. הגבלה של גישה זו היא שזה כבר לא בקנה אחד עם ניתוח מלא מותח (DTI), המהווה את הנורמה עבור מחקרים רבים אחרים. לחלופין, באמצעות פחות ממוצעים ועוד כיווני דיפוזיה או ב-ערכים עשויים לאפשר לאפיון טוב יותר תוך שמירה על אותו זמן רכישה. מחקרים קודמים הראו כי גישת 2-הכיוון מספקת מידע בקנה אחד עם גישת 6-כיוון (DTI) 19, אך יש להקפיד על מנת להבטיח את הפרוסות (וכיווני דיפוזיה) מכוונים בדיוק לאורך ומאונך לחוט. עם זאת, רכישה ב-ערכים מרובים מאפשרת לאפיון והתאמה מתמטית של גבנוני טובים יותר ומומלצת על השימוש בב-valu אחתדואר. יתר על כן, הרצף המלא חזר על עצמו עם כיוון לקודד שלב הפוך אשר מפחית את ההשפעות של חפצי רגישות שדה מגנטי, ומשפר את איכות תמונה הכוללת באמצעות מיצוע. לבסוף, רזולוציית התמונה בשימוש בפרוטוקול שלנו מספקת הפרדה ברורה של החומר הלבן ואפור. תמונות עם רזולוציה גבוהה יותר אפשריות, אם כי זה מגיע לעתים קרובות על חשבון זמני סריקה ארוכים או הפוטנציאל ליותר חפצים. שיפורים בסלילים בתדר רדיו, רצפי דופק, ושיטות שלאחר העיבוד יהיה כל מה שיש השפעה של שיפור הדמיה של עמוד השדרה בעיבודים עתידיים של שיטה זו. לדוגמא, סלילי משטח עשויים להיות מועילים עבור שיפור באיכות תמונה דומה לזה שנצפה בעכברים. יש 20 צעדים אלה סבירות גבוהה להיות שימושי כסמנים ביולוגיים לאבחון וניהול קליניים של פגיעות בעמוד השדרה.

הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) היא כלי לא פולשנית המספק חלון לתוך המוח וחוט השדרה בשני בריאות ובחוליים. MRI יש מהפכה אבחנה קלינית, אבל זה גם כלי רב ערך לחקירה במעבדה. מודלים של בעלי החיים של פציעה או מחלה נוירולוגית לספק פלטפורמה להבין את הפתופיזיולוגיה ולהאיץ את הגילוי של טיפולים. בדוח זה, אנחנו מדגימים את היישום של MRI למודל עכברים של פגיעה בחוט השדרה כדי לחקור סמנים ביולוגיים פוטנציאליים של פגיעת microstructural 1 באמצעות הדמיה המותחת דיפוזי (DTI). גילוי הפוטנציאל של סמנים ביולוגיים הדמיה יעזור באבחון ובטיפול בחולים עם פגיעה בחוט השדרה. סמנים אלה עשויים לשחק תפקיד בגילוי טיפולים במודלים פרה ולאפשר תצפית או הפרוגנוזה בתרגומם להגדרה הקלינית. DTI הוא צורה מיוחדת של MRI שמודדת תנועה מיקרוסקופית שלמולקולות מים (כלומר דיפוזיה). DTI היה יתרון במיוחד במערכת העצבים בשל נוכחותם של האקסונים בהם פיזור הוא באופן לא פרופורציונאלי מהר יותר לאורך האקסונים מאשר בניצב להם, המספקת מידע בנוגע לאורינטציה שלהם והרכב microstructural. מדדי סקלר נגזרים מDTI, כולל מידה של דיפוזיה הכוללת בתוך הרקמה, אומר diffusivity (MD), ומידה מסוימת של תלות הכיוון של דיפוזיה, אנאיזוטרופיה השבר (FA) 2,3, ראו יישומים נרחבים באפיון מיקרו של מערכת העצבים בשתי בריאות ומחלות 4. מדדים אלה חשפו תכונות רקמה מיקרוסקופיות שהם בלתי נראים ברוב שיטות MRI אחרות. מאמצים קודמים הראו כי DTI מזהה שינויי microstructural מרוחקים בתוך חוט צוואר הרחם הבא SCI בית החזה בחולדות 1. שינויי DTI מרוחק מהנגע סביר משקפים כיצד מיל חוט השדרה כולובריכות לפציעה, והם עלולים להיות סמן של פגיעה משנית. ההדמיה חוט השדרה עכברוש in vivo מציגה מספר אתגרים ייחודיים. בעיקר, חוט השדרה מושפע מתנועה בדרכי הנשימה ודורש תשומת לב קפדנית כדי למזער תנועה במספר שיטות. במחקרים האחרונים, התקני קיבוע הוסרו תנועה של עמוד השדרה במהלך סריקת 5. להדמיה של חוט צוואר הרחם, אנו מנצלים ריסון פיזי בצורה של בעל ראש וברים אוזן, אשר פוחת, אך אינו מונעים את התנועה הנגרמת על ידי נשימה. יתר על כן, אנו מנצלים ערכת gating נשימה מותאמת אישית כדי לסנכרן רכישת תמונה עם מחזור הנשימה באופן יעיל. שינויים אלה מאפשרים הסרת החפצים שנגרמו אחרת על ידי התנועה בתפזורת בקנה מידה גדולה הנגרמת על ידי נשימה 6. DWI הוא רגיש מאוד לתנועה מיקרוסקופית, כוללים זרימת CSF ופעימת דם, ומקורות אלה קטנים יותר של תנועת contamination גם להקל על ידי תכנית gating נשימה. בנוסף, יש לו את חוט השדרה באזור חתך קטן ומייצג רק חלק קטן משדה הראייה. הדמיה בעמוד השדרה הצווארי, שבחוט השדרה ממוקם עמוק בתוך גופו של בעל החיים, סליל בתדר רדיו גלילי עם חדירת אות מספקת יש צורך לתמונת חוט השדרה הצווארי עם רזולוציה גבוהה. ירידה בשדה הראייה מושגת על ידי דיכוי חיצוני נפח (OVS), המשמש גם לביטול, או לקלקל, האות מרקמות מחוץ לחוט השדרה. שיטה זו, הנקראת הדרגתיים ספוילר או דיכוי נפח חיצוני, משמשת גם כדי להפחית את זיהום כלשהו של תנועת שייר בעלי חיים, זרימת CSF, או פעימת דם בתוך רקמות אלה. ההסדר של חוט השדרה יכול גם להיות מנוצל כדי לפשט את פרוטוקול ההדמיה. אקסונים בחוט השדרה בחומר הלבן (WM) הם כמעט כל כיוון מקביל לציר המרכזי של חוט השדרה. השלנו, ואילו DWI של המוח דורש מדידות לאורך לפחות 6 כיוונים כדי להבטיח את התוצאות אינן תלויות במיקום בתוך המגנט (הדמיה מותחת דיפוזי תהליך הנקרא), ניתן לרכוש מדידות בחוט השדרה רק לאורך 2 כיוונים מקבילים ו בניצב לכבל 7,8, המכונה אורך ורוחב, בהתאמה להלן. לפיכך, diffusivity ופרמטרים נוספים נמדדים לאורך 2 הכיוונים בנפרד ולאפשר הסקת מסקנות למייקרו הרקמה בשתי בריאות ומחלה או פציעה.

<table><tbody><tr><td>הדמיית בעלי חיים קטנים סליל RF</td><td>Doty</td><td>SAIP400-H-38-S</td><td></td></tr><tr><td>מערכת שער נשימה</td><td>SA Instruments</td><td>1030</td><td></td></tr><tr><td>MR סורק</td><td>Bruker</td><td>Biospec 94/30 USR</td><td></td></tr></tbody></table>

ההדמיה דיפוזיה בחוט השדרה עכברוש צוואר הרחם

Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

הדמיית תהודה מגנטית (MRI) היא הגישה המתקדמת ביותר להערכת מצב חוט השדרה באופן לא פולשני, ויכולה לשמש ככלי אבחוני ופרוגנוסטי במקרים של מחלה או פציעה. הדמיה משוקללת דיפוזיה (DWI), רגישה לתנועה התרמית של מולקולות מים ומאפשרת הסקת מסקנות של מיקרו-מבנה רקמות. דוח זה מתאר פרוטוקול לרכישה וניתוח DWI של חוט השדרה הצווארי של חולדה במערכת בעלי חיים קטנים. הוא מדגים מערך הדמיה עבור בעל החיים המורדם החי וממליץ על פרוטוקול רכישת DWI להדמיה באיכות גבוהה, הכולל ייצוב של חבל הטבור ושליטה בתנועת הנשימה. נעשה שימוש במדידות עם שקלול דיפוזיה לאורך כיוונים וגדלים שונים (ערכי b). לבסוף, מספר מודלים מתמטיים של האות המתקבל משמשים כדי לגזור מפות של תהליכי הדיפוזיה בתוך רקמת חוט השדרה המספקות תובנה לגבי החוט הנורמלי וניתן להשתמש בהן כדי לנטר תהליכי פציעה או מחלה באופן לא פולשני.

נהלים נאותים כדי למזער ממצא תנועה לגרום לתמונות משוקללים דיפוזיה באיכות גבוהה של חוט השדרה הצווארי החולדה. באמצעות gating נשימה מותאמת אישית (איור 2), להרוות אות לא רצויה מרקמות מחוץ לעמוד השדרה (איורים 3 ב &amp; C), ותיקון עיוות רגישות שדה מגנטי מפיקים תמונות משוקללות דיפוזיה כגון אלה באיורים 4 ו -5. תמונות לא נכונה או מגודרת un יוביל את חפצים בצורה של ערפל (3E איור), ואילו gating הנכון הוא חופשי של חפצים. בדיקה ויזואלית של תמונות משוקללות דיפוזיה על פני פרוסות 12 מגלה תכונות של חוט השדרה, המתייחס למייקרו שלה. באופן ספציפי, דיפוזיה מהירה יותר בתוצאות הרקמות באובדן גדול יותר אות על תמונות משוקללים דיפוזיה, שמחריף עם שקלול יותר דיפוזיה (ב-ערך). עם שקלול דיפוזיה בוצע perpendicרגילה לציר חוט השדרה, חומר לבן לאורך הפריפריה של החוט מופיע בהיר, מאז דיפוזיה איטית ומוגבל בניצב לאקסונים. בניגוד לכך, החומר האפור באזור של החוט המרכזי נראה כהה יותר, שכן הוא מורכב של אקסונים וגופי תא שאינם מיושרים לאורך כל כיוון אחד. לשם השוואה, שקלול דיפוזיה בתוצאות הכיוון המקבילות בחומר לבן עם מראה כהה יותר, מאז דיפוזיה מהירה לאורך האקסונים, ואילו חומר אפור הוא יחסית בהיר. חשוב לציין כי תמונות דיפוזיה המשוקללות נפרדות מוצגות לב-ערכים שונים, שכן יש לי הכיוונים המקבילים, מאונכים הניגוד הטוב ביותר בין חומר לבן ואפור בב-ערכים שונים. שילוב של כל תמונות דיפוזיה המשוקללות באמצעות ניסוחים פורמליים מתמטיים מאפשר מפות של הפרמטרים דיפוזיה להיות מוצגות. האותות הממוצע מהחומר הלבן ואפור הם זממו נגד DIFגורם היתוך ניפוח (b-ערך) לכיוונים המקבילים, מאונכים. נתונים כמותיים זה מחזק את תמונות דיפוזיה המשוקללות שמוצגים באיור 4. באופן ספציפי, יש חומר לבן תלות חזקה בכיוון של שקלול דיפוזיה (אורכי או רוחבי), ואילו חומר אפור הוא פחות תלוי בכיוון. באופן דומה, התאמה של האות בכל voxel באמצעות המשוואה לתשואות גבנוניות דיפוזיה מפות כמותי של הפרמטרים דיפוזיה (איור 6), אשר מדגישים אותה תלות זו. יש חומר לבן ברמה גבוהה של אנאיזוטרופיה עבור שני דיפוזיה (AID) ומדידות גבנוניות (AIK). לפיכך, דיפוזיה וגבנונית רוחביים לחשוף מיקרו הבסיסי של חוט השדרה שידוע ממחקרים היסטולוגית. פרמטרים דיפוזיה אלה, אשר נרכשו בשידור חי, אבל בהרדמה בעלי חיים, משקפים את מאפייני רקמה מיקרוסקופיות כגון צפיפות האקסון וקוטר. שינויים בצעדי se שנגרמו על ידי פגיעה ומחלה יהיו שימושיים עבור noninvasively לנתח את ההשלכות של פציעה ואת ההשפעות של טיפולים מבטיחים. הדמיה משוקללת דיפוזיה של חוט השדרה הצווארי העכברוש לכן עשויה להיות כלי למחקרים פרה-קליניים של פגיעה בחוט השדרה ומחלות של חוט השדרה. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig1highres.jpg" /> איור 1:. עיצוב של הסליל ובעל לחוט השדרה הצווארי MRI סליל מותאם אישית נצב נפח (Doty המדעי Inc) שימש לתמונה בעמוד השדרה הצווארי עם רגישות גבוהה ואחידות. הרדמה ואוויר רפואי מועברות על ידי יציאות גז המצוינות לחרטום, אשר מתאים בנוחות סביב האף של העכברוש. גז נשף והעודף הוא נתפס על ידי קו הפליטה תחת ואקום קל. הראש של החולדה מאובטח באמצעות סרגל הביס להציב סביב השיניים החותכות ודליק ברים אוזן להציבמצוי בתוך תעלת האוזן. רכיבים אחרים פיסיולוגיים ניטור, כוללים הצג בדרכי הנשימה ובדיקת טמפרטורה אינם מוצגים. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig2highres.jpg" /> איור 2: ערכת gating נשימה. עקבות טיפוסיות נשימה (אפורה) והדק (אדום) מיחידת gating מוצגים באופן סכמטי (). ביישום הטיפוסי של gating (B), הדק אחת משמש לרכישה כל הפרוסות (קווים אנכיים; 12 המוצגים כאן) בזמנים באופן שווה ברווח בזמן החזרה (TR). אם TR עולה תקופה הטיפוסית, כמה פרוסות עלולות להתרחש במהלך נשימה ולהיות רגיש לתנועה (אדום). בתכנית (C) שונה, תת-קבוצה של פרוסות נרכשות במהירות לאחר ההדק (6 מוצגים כאן) ואחריו עיכוב, עם פרוסות האחרות שנרכשו לאחר ההדק שלאחר מכן. יעילות, TR הוא זהה בין שתי התוכניות על ידי ארגון מחדש העיכובים ברצף. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig3highres.jpg" /> איור 3:. מיקום פרוסת MRI, להקות רוויה, ותנועת שליטה עשר פרוסות ציריות סודרו על תמונת הצופים () עם הפרוסה הקדמית ביותר ממוקמת במרחק עקבי מהצומת של גזע המוח והמוח קטן. להקות רוויה (B) נוספו לחסל אות לא רצויה מחוץ לאזור של עניין. תמונה ללא שקלול דיפוזיה (C) ואחד עם שקלול דיפוזיה (ד &#39;) עם ערכת gating המותאם אישית המועסקות מראה בבירור את האנטומיה של החוט והוא ללא ממצאים. עם התכנית שאינה מותאמת-gating או gating נשימה לא תקין, תמונות משוקללים דיפוזיה להראות חפצים (E) כהפסד<html> של אות בתוך החוט, או &quot;רוחות רפאים&quot; מרובים מחוץ לחוט שניתוח שלאחר מכן מושחת. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig4highres.jpg" /> איור 4:. תמונות משוקללים דיפוזיה נציג שימוש באופטימיזציות המתוארת בטקסט, תמונות משוקללים דיפוזיה באיכות גבוהה התקבלו עם רוחבי שקלול דיפוזיה מיושמת () ואורכית (B) לציר המרכזי בחוט השדרה. ב-ערכים שונים מוצגים לכל כיוון, המספקים את הניגוד הטוב ביותר בין החומר הלבן ואפור להמחשה. לכל כיוון או ב-ערך, כל 12 פרוסות נרכשו בכ -90 שניות.<html> עומס / 52,390 52390fig4large.jpg &quot;target =&quot; / _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig5highres.jpg" /> איור 5:. תהליך תיקון השלב לקודד הפוך העמודה השמאלית מראה פרוסה אחת צילמה עם רצף DWI כפי שתואר בפרוטוקול זה (תמונת &quot;נקודת אור למעלה&quot;). העמודה האמצעית מציגה את הרצף רכש בפעם שנייה עם &quot;blips ההפוך&quot; מוגדר &#39;על&#39;. שים לב איך מאפיינים שמופיעים נמתחו בתמונה הראשונה נראים דחוסים בעמודה האמצעית. העמודה הימנית מציגה את תמונות דיפוזיה המשוקללות המתוקנות באמצעות Topup. השורה העליונה היא שאינה דיפוזיה התמונה משוקללת, בשורה האמצעית היא דוגמא עם שקלול דיפוזיה מיושם בכיוון הרוחבי, והשורה התחתונה היא דוגמא עם שקלול דיפוזיה מיושם בכיוון האורך.&quot;Target =&quot; //www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig5large.jpg _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig6highres.jpg" /> איור 6:. ממוחשבת מפות של diffusivity וגבנוני האות המנורמלת (עוצמת תמונה) היא להתוות () כפונקציה של שקלול דיפוזיה (ב-ערך) לרוחבי (T) וכיוון קידוד אורך דיפוזיה (L). מפות באיכות גבוהה (B) של diffusivity (D), גבנוני (K), ואנאיזוטרופיה (AI) מחושבים מהאות בכל voxel ולחשוף תכונות ייחודיות של רקמת חוט השדרה. באופן ספציפי, יש הבדל ברור בפרמטרים בין החומר הלבן ואפור, כמו גם הבדלים אזוריים באזורי החומר הלבנים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי VI</a>EW גרסה גדולה יותר של דמות זו.

מטרת פרוטוקול זה היא להשיג הדמיית תהודה מגנטית משוקללת דיפוזיה (DWI) באיכות גבוהה של חוט השדרה של החולדה לאפיון לא פולשני של מיקרו-מבנה רקמות. פרוטוקול זה מתאר אופטימיזציות של רצף ה-MRI, סליל תדר הרדיו ושיטות ניתוח כדי לאפשר תמונות DWI נקיות מחפצים.

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a ...

המטרה הכוללת של פרוצדורה זו היא להשיג הדמיית תהודה מגנטית (MRI) באיכות גבוהה עם דגש על דיפוזיה (diffusion weighted) של חוט השדרה של חולדה, לצורך אפיון לא פולשני של מיקרו-מבנה הרקמה. זאת מושגים תחילה על ידי הכנת החולדה בסורק ה-MR עם קיבוע נאות וניטור נשימתי. השלב השני הוא ביצוע סריקת MRI מותאמת אישית עם דגש על דיפוזיה ובסנכרון עם הנשימה (respiratory gating).בשלב הבא, התמונות מתוקנות כדי להסיר ארטיפקטים של רגישות (susceptibility artifacts). השלב הסופי הוא התאמת אות ה-MRI למודל מתמטי. בסופו של דבר, השוואה של פרמטרי המודל בתוך אזורי העניין משמשת להצגת תכונות של מיקרו-מבנה הרקמה.היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון סריקה ex vivo, הוא שניתן ליישמה בקליניקה למטרות אבחוניות. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בנוגע לפגיעות בחוט השדרה, כגון זיהוי מנגנוני פגיעה משנית ופרוגנוזה להחלמה. את הפרוצדורה ידגימו נטשה וילקינס ומט רנקוויסט, טכנאים מהמעבדה שלי, לפני ביצוע השלבים בפרוטוקול זה.ראשית, יש להשיג אישור מהוועדות המוסדיות הרלוונטיות לטיפול ושימוש בבעלי חיים עבור כל הפרוצדורות. התחל בהרדמת החולדה בתא השראה באמצעות 5% isof fluorine באוויר רפואי. כאשר רפלקס נסיגת הכף והכתיבה נעלמים, הפחת את ההרדמה ל-2%. לאחר מכן, העבר את בעל החיים למיטת הסורק בתנוחה הprone (שכיבה על הבטן) כאשר הראש מקדים.שמרו על ריכוז של 2% ISO fluorine דרך חרוט אף לאורך כל ההליך, והשאירו אוויר רפואי בקצב זרימה של כליטר לדקה. כמו כן, מרחו כמות קטנה של פומדת סיכוך על עיני החולדה כדי למנוע נזק לקרנית בזמן ההרדמה. הדקו חגורת ניטור נשימה סביב גוף החולדה וחברו אותה למערכת gating נשימתית.בדקו את מחשב ניטור הנשימה כדי לוודא שמחזור הנשימה ברור ועקבי. התאימו את החגורה במידת הצורך, שכן שלב זה חיוני לאיכות התמונה. השתמשו במערכת חימום באוויר חם, נטרו ושמרו על טמפרטורת גוף החיה באמצעות חיישן רקטלי כדי להבטיח שהיא נשמרת ב-37 degrees Celsius.שמרו על קצב נשימה שבין 30 ל-45 נשימות לדקה על ידי כיוונון רמת ההרדמה בין 1.2% ל-2%. כעת, מקמו את החולדה במחזיק הראש עם מוט נשיכה (bite bar), הבריגו את מוטות האוזניים והחליקו את הראש לתוך סליל נפח רבעי (quadrature volume coil) עד שהעמוד השדרתי הצווארי ממוקם במרכז הסליל. לבסוף, העבירו את החולדה ואת המחזיקים התומכים לתוך פתח הסורק במידת הצורך, כווננו את קבלי הכיוונון וההתאמה (attuning and matching capacitors) של הסליל לתדר הנכון ולהעכבה (impedance) בהתאם להוראות היצרן. בצעו סריקת scout כברירת מחדל בשלושה מישורים כדי לוודא מיקום נכון.סריקה ראשונה זו מפעילה את הפרוצדורות האוטומטיות של מערכת ה-MRI לזיהוי ה-shimming של תדר התהודה, כיול הספק התדר הרדיו (RF) וכיוון הגבר של המקלט. ודאו שמרכז עמוד השדרה הצווארי מיושר הן עם מרכז המגנט והן עם מרכז סליל ה-MRI. לאחר מכן, הוסיפו לפרוטוקול ההדמיה רצף echo planar, diffusion weighted spin echo.השתמש בהגדרות ברירת המחדל של הרצף, אך הגדר 12 פרוסות בעובי פרוסה של 0.75 millimeter, וכיוון אותן בניצב לציר הראשי של חוט השדרה הצווארי. השתמש בבסיס המוחון כנקודת ייחוס פנימית כדי להבטיח מיקום פרוסות עקבי בין בעלי חיים ובמהלך פגישות שונות. הפעל את רצועות הרוויה.לאחר מכן, מקמו ארבעה פסי רוויה (saturation bands) בעובי של 10 millimeters מחוץ לחוט השדרה כדי למזער את האות מרקמות אלו ולהפחית את הפוטנציאל שלהן להיווצרות ארטיפקטים. כמו כן, ודאו שסנכרון הנשימה (respiratory gating) מופעל. כעת, הגדירו את הרצף באמצעות הגדרות ההמתנה לדיפוזיה כפי שניתן לראות כאן על המסך.לאחר מכן, התחילו את הסריקה. זמן הרכישה הכולל לאורך הסריקות יהיה כ-25 דקות. עקבו אחר תוכנת ה-respiratory gating והתאימו את תקופת ההשהיה בין הטריגר לבין האות למערכת ה-MRI, כך שהרכישות יתבצעו רק בחלק השקט של מחזור הנשימה.שימו לב כי יהיה צורך בעיכוב טריגר (trigger delay) של בין 100 ל-400 מילישניות, בהתאם לדפוס הנשימה של החיה. הדבר יסייע בהפחתת ארטיפקטים המתרחשים כתוצאה מתנועת הנשימה. במידה וזמינה, חזרו על הרצף כאשר הגדרת ה-custom reverse blips מופעלת (on) לאחר השלמת הדימוי.הוצא את בעל החיים מהמחזיק והחזר אותו לכלובו. עקוב אחר בעל החיים עד שיחזור להכרה. כדי לשמור על שכיבה על הבטן (sternal recumbent).התחל את עיבוד התמונות תחילה בביצוע תיקון עיוותי רגישות (susceptibility artifact correction). לאחר מכן, חלץ את נפחי ה-B equals zero מכל סריקה לקובץ אחד באמצעות כלי עזר המסופקים עם FSL או חבילות תוכנה אחרות ל-MRI. דוגמה לקוד מוצגת כאן.נדרש קובץ אחד עבור כל פאזה בכיוון הקוד (code direction). לאחר מכן, השתמש בפקודת top-up ב-FSL כדי ליצור קובץ מתוקן עם פחות ארטיפקטים של עיוות תמונה. החל את התיקון הזה על תמונות ה-DWI הגולמיות שישמשו ליצירת מפות הפרמטרים.טענו את קובץ ה-DWI המתוקן ל-FSL view ובחרו בקובץ. צרו מסכה (mask) מהתפריט. השתמשו בכלי העיפרון כדי לסמן אזור עניין (region of interest) בתוך סוג רקמה אחד.שמרו קובץ זה וחזרו על הפעולה עבור כל אזורי עניין (ROIs) רצויים אחרים. השתמשו בקובץ ה-ROI כדי להחיל מסכה על קובץ ה-DWI, ולאחר מכן חשבו את ממוצע האות בתוך ה-ROI עבור כל נפח תמונה. העתיקו את שמונת התוצאות הראשונות לתוכנה לחישובים מספריים כגון MATLAB כווקטור עבור אות רוחבי (transverse signal), ואת שמונת התוצאות הבאות כווקטור עבור אות אורך (longitudinal signal), כאשר שמונה הוא מספר ערכי ה-B שבהם נעשה שימוש.העתק גם את ערכי ה-B לתוכנה כווקטור של שמונה ערכי B. ערכי ה-B עבור הכיוונים הרוחביים והאורכיים צריכים להיות זהים ככל הניתן. יש להפיק מהסורק את ערך ה-B האפקטיבי במקום את ערך ה-B הנומינלי.השתמש בארגז כלים להתאמת עקומות (curve fitting toolbox) כדי להתאים את נתוני האות לעומת ערכי B למודל הרצוי. על ידי הקלדת CF tools בשורת הפקודה, בחר את ערכי B כנתוני X ואת וקטורי האות כנתוני y. לאחר מכן, בחר בתפריט ההתאמה והזן משוואה עבור ההתאמה.שימו לב כי בעת הזנת המשוואה, ייתכן שיהיה צורך להגדיר נקודות התחלה וגבולות עבור המשתנים שיהיו הגיוניים יותר עבור הנתונים. לאחר יישום המשוואות להתאמה, רשמו את ערכי הפרמטרים שישמשו כסמנים כמותיים. תמונה זו מציגה תמויות איכותיות המשוקללות לדיפוזיה (diffusion weighted images) שהושגו כאשר הדיפוזיה הופעלה באופן רוחבי ואורכי לציר הראשי של חוט השדרה.ערכי B שונים מוצגים עבור כל כיוון, אשר מספקים את הניגודיות הטובה ביותר בין החומר הלבן לחומר האפור. כאן, העמודה השמאלית מראה פרוסה שדומיימה באמצעות רצף DWI. העמודה האמצעית מראה רכישה עם reverse blips.שימו לב כי מאפיינים שנראים מתוחים בתמונה הראשונה נראים דחוסים בעמודה האמצעית. העמודה הימנית מציגה את תמונות ה-diffusion weighted שתוקנו באמצעות top-up. השורה העליונה היא תמונת ה-non diffusion weighted.השורה האמצעית מציגה שקלול דיפוזיה (diffusion weighting) המיושם בכיוון הרוחבי, והשורה התחתונה מציגה שקלול דיפוזיה בכיוון האורכי. כאן ניתן לראות את האות הנורמלי המ plotted כפונקציה של שקלול הדיפוזיה עם כיווני קידוד דיפוזיה רוחביים ואורכיים. מפות באיכות גבוהה של דיפוזיביות, קורטוזיס ואניזוטרופיה מחושבות מהאות בכל ווקסל.קיים הבדל ברור בפרמטרים בין החומר הלבן לחומר האפור, וכן הבדלים אזוריים באזורי החומר הלבן. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור לנטר בקפידה את נשימת החיה ולהתאים את רמת ההרדמה כדי להפחית ארטיפקטים של תנועה. הדבר חשוב במיוחד בחולדות פגועות, שייתכן שסובלות מקצבי נשימה חריגים או מסיבוכים פיזיולוגיים אחרים שעשויים לדרוש התאמה של הפרוטוקולים.

diffusion-imaging-in-the-rat-cervical-spinal-cord

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

בדיקות פרה יסודית של תרופות הפועלות על מערכת העצבים המרכזית כרוך לעתים קרובות בהערכת השוואת biodistribution התרופה בשיתוף עם מסלולים ספציפיים של הממשל. הנה שלוש שיטות נפוצות של משלוח מערכתית (תוך ורידי, intraperitoneal, ובעל פה), כמו גם שיטה למסירה מקומית (הסעה משופרת משלוח) הם הוכיחו בעכברים.

תרופות משלוח מערכתית מקומי לטיפול במחלות של מערכת העצבים המרכזית מודלים מכרסמים

מקור: Nishidate, I.,  et al. הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ותכונות פיזור האור של מוח החולדה  in vivo באמצעות הדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית. J. Vis. Exp. (2017)סרטון זה מדגים את השימוש בהדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית כדי לנתח את זרימת הדם המוחית, רמות החמצן ושינויים במבנה הרקמה בחולדה מורדמת, ומספק תובנות לגבי המודינמיקה והמורפולוגיה של המוח בתנאים משתנים.

הדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית של זרימת הדם במוח של חולדה ומבנה הרקמות

מקור: Zheng, W. et al., דיפוזיה טנזור הדמיית תהודה מגנטית בדחיסת חוט השדרה הכרונית. J. Vis. Exp. (2019)סרטון זה מדגים הדמיית טנזור דיפוזיה בהערכת דחיסה כרונית של חוט השדרה. על ידי ניתוח דפוסי דיפוזיה של מים, אניזוטרופיה חלקית וערכי מקדם דיפוזיה לכאורה, הממצאים חושפים נזק אקסונלי באזורים דחוסים. הממצאים מספקים תובנות קריטיות לגבי פתולוגיה של חוט השדרה ושלמות מבנית.

הערכת דחיסת חוט השדרה באמצעות הדמיית טנזור דיפוזיה

נזק מוחי הנובע מאיסכמיה מוחית עשוי להיות מדומם ונחקר באופן לא פולשני בחולדות באמצעות טומוגרפיה פרה-קלינית של פליטת פוזיטרונים יחד עם הגשושית הרדיואקטיבית הניתנת להזרקה, 18F-fluorodeoxyglucose. יתר על כן, השימוש בכלי תוכנה מודרניים הכוללים תבניות מוח של נפח עניין (VOI) מגדיל באופן דרמטי את המידע הכמותי שנאסף ממחקרים אלה.

הדמיה לא פולשנית וניתוח של מוחין איסכמיה בחולדות Living שימוש Positron פליטת טומוגרפיה עם<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

אנו מציגים פרוטוקול המשתמש במיקרוסקופ זמן-lapse של עירור שני פוטונים כדי לדמיין בו זמנית את הדינמיקה של פגיעות אקסון ומיאלין בזמן אמת. פרוטוקול מוצע זה מאפשר מחקרים של גורמים פנימיים וחיצוניים כאחד שיכולים להשפיע על גורל האקסון המיאליני המרכזי לאחר פציעה ולתרום לנכות קלינית קבועה.

Ex Vivo חוט השדרה מושרה לייזר הפגיעה דגם להערכת מנגנוני axonal הניוון בזמן אמת

בסרטון הזה, אנו מתארים הליך להשתלת חדר הדמיה אופטי כרוני על חוט השדרה הגבי של עכבר חי. קאמרי, ההליך כירורגי, וההדמיה כרונית נבדקים והפגינו.

נוהל השתלה קאמרי בעמוד השדרה לאורך In vivo הדמיה של כבל עכבר השדרה

הדמיית אולטרסאונד משופרת בניגודיות היא כלי אמין in vivo לכימות זרימת הדם בחוט השדרה במודל ניסיוני של פגיעה בחוט השדרה של חולדות. מאמר זה מכיל פרוטוקול מקיף ליישום טכניקה זו בשילוב עם מודל חבלה של פגיעה בחוט השדרה החזי.

השווה אולטראסאונד הדמיה משופרת להערכה של חוט השדרה זרימת דם בפגיעה בחוט השדרה הניסויית

הכנה חדשה vivo לשעבר הדמיה חוט השדרה העכבר. פרוטוקול זה מאפשר לשני פוטונים הדמיה של אינטראקציות הסלולר בשידור חי בכל רחבי חוט השדרה.

הדמיה שני פוטונים של Dynamics הסלולרי בחוט השדרה העכבר

אנחנו מציגים של ויוו הדמיה השיטה באמצעות שני צבעי פלורסנט שונים כדי לעקוב אחר שינויים דינמיים בעמוד השדרה כלי הדם בעקבות פגיעה בחוט השדרה contusive בחולדות ספראג-Dawley למבוגרים.

Vivo דואו-צבע שיטת הדמיה Dynamics כלי הדם בעקבות פגיעה בחוט השדרה Contusive

כאן, אנו מציגים פרוטוקול ליישום של מדיפוזיית הדמיה פרמטרים כדי להעריך את הדחיסה בחוט השדרה.

דיפוזיה זנסור הדמיה מגנטית באמצעות דחיסת חוט השדרה כרונית

מתואר הליך כירורגי לביצוע זריקות לתוך בור המים המותני של החולדה הצעירה. גישה זו שימשה להעברה תוך-תאית של וקטורים של ריפוי גנטי, אך צפוי כי גישה זו תוכל לשמש למגוון טיפולים, כולל תאים ותרופות.

משלוח וקטורי תוך-תאי בחולדות צעירות באמצעות הזרקת בור מים מותני

חקור הדמיית MRI משוקללת פצפוץ בחוט השדרה העכברושי ללא פלישה. שיטה זו מאפשרת אופטימיזציה של רצפי סריקה ותיקון חריגות תמונה ליישומים קליניים בנוירולוגיה.

ההדמיה דיפוזיה בחוט השדרה עכברוש צוואר הרחם

גלה סרטונים נוספים