סיבים חיבורים של אזור המשלים המשולב Revisited: מתודולוגיה של פיזור דיסק, DTI, ו 3 תיעוד מימדי

המטרה הכוללת של פרויקט זה היא לחקור את חיבורי הסיבים של הקומפלקס המוטורי המשלים בבני אדם באמצעות שילוב של מעקב אחר סיבים in vivo באמצעות MRI בשילוב עם מיקרו-דיסקציה של סיבי גופה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום המובילות לאנטומיה של החומר הלבן של המוח האנושי, כגון כיצד מתבצעים מיקרודיסקציה וטכניקת DTI וכיצד מבוצעים צילום תלת מימד ותיעוד של מחקרים אלה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא להבין את האנטומיה של מסלולי החומר הלבן של האזור המוטורי המשלים באופן מקיף.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על טיפול וניתוחי גידול מוח מכיוון שניתן ליישם את טכניקות המעקב אחר סיבים in vivo בסביבה שלפני הניתוח כדי למזער סיבוכים לאחר הניתוח. שם, שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי חיבורי הסיבים של האזור המוטורי המשלים ניתן ליישם גם כמעט על כל אזור אחר במוח כדי להעריך את חיבורי מסלול הסיבים. בדרך כלל, אנשים חדשים במעקב אחר סיבי דיפוזיה ב-MRI יתקשו מכיוון שלהדמיית טנזור דיפוזיה מאומצת באופן נרחב יותר יש מגבלות משמעותיות ביכולת לדגמן סיבים צולבים בין מגבלות אחרות.

לכן, אימצנו את השיטה של מידול Q-sampling כללי כדי לאפשר מעקב סיבים מדויק יותר. אני אדגים את ההליך עם ד"ר צ'ביק, עמית נוירואנטומיה מהמעבדה שלנו. כדי להתחיל, הכינו מוחות קבועים בפורמלין על פי שיטתו של קלינגלר.

הנח את ראש הגופה במהדק גולגולת בעל שלושה פינים והשתמש בקרמול כדי לבצע חתך בעור הקדמי. לאחר מכן, השתמש באזמל, מלקחיים ומספריים כדי להסיר את העור והשרירים מהראש. לאחר מכן, השתמש במקדחה עם מפחית מהירות קומפקטי וחיבור מחורר גולגולת בגודל 14 מילימטר כדי ליצור חור אחד או יותר בגולגולת עד להגעה לדורה מאטר.

לאחר מכן, השתמש בנתב עם חיבור קוצים כדי לחתוך את דש העצם. פתחו את הגולגולת וחשפו את המוח. לאחר החשיפה, הסר את הדורה ארכנואיד ו-pia mater והנח את הרקמה תחת מיקרוסקופ בהגדלה של פי 6 עד 40.

השתמש בדיסקטור Penfield כדי לפרק את קליפת המוח ולהסיר את כל הרקמות הקדמיות כדי לחשוף את עקבות סיבי האסוציאציה הקצרים. ניתן לזהות אותם כסיבי U, או סיבים בין-גיראליים המחברים ביניהם גירי סמוך. בעזרת מיקרו וו, הסר בעדינות את סיבי האסוציאציה הקצרים כדי להגיע ולחשוף את סיבי האסוציאציה הארוכים המחברים בין אזורים מרוחקים באותו חצי כדור.

מסלולי החומר הלבן מורכבים מסיבים מיאליניים ונבדקים בשלוש קטגוריות עיקריות. סיבים קשורים הם קשרים רחבים בין אזורי קליפת המוח השונים באותה המיספרה; סיבים קומיסוריים מספקים חיבור בין שתי ההמיספרות, וסיבי הקרנה מספקים חיבור בין קליפת המוח לחלק המטען של המוח וחוט השדרה. לאחר מכן, השתמש במיקרו וו הכירורגי ובדיסקטור פנפילד כדי להיכנס עמוק לתוך סיבי האסוציאציה הארוכים ולהסיר את סיבי האסוציאציה השטחיים.

הסר כל צרור סיבים כדי לחשוף את סיבי ההקרנה. התחל בהנחת הדגימה בפלטפורמה מעוצבת בצבע שחור. בחר סצנה עם תצוגה חזיתית מלאה של הדגימה.

וצלם תמונה אחת על ידי מיקוד המצלמה בכל נקודה של הדגימה הקרובה לנקודת המרכז על מסך המצלמה. סובב את המצלמה מעט שמאלה עד שהנקודה הימנית ביותר על מסך המצלמה תהיה זהה לנקודת המיקוד למעלה. לאחר מכן החלק את המצלמה ימינה עד שהנקודה האמצעית על המסך חופפת את נקודת המיקוד המקורית בדגימה.

מקד את המצלמה בנקודה זו וצלם תמונה נוספת. בתוכנת התלת מימד, פתח את תמונות הסטריאו כך שהתמונה השמאלית תהיה בחריץ השמאלי והתמונה הימנית תהיה בחריץ הימני. לאחר מכן בחרו באפשרות Half Color Anaglyph RL2 וצרו את האנאגליף בתבנית JPEG.

התחל בהורדת נתוני דיפוזיה לפני התהליך מאתר פרויקט הקונקטום האנושי. ולאחר עיבוד באמצעות Diffusion Spectrum Imaging Studio. כדי להשיג זאת, טען את מערך הנתונים לתוכנה על ידי בחירה תחילה בתמונות קוד פתוח שלב 1, ולאחר מכן בחירת הנתונים nii.

gz. לאחר מכן, בחר בלחצן שחזור שלב 2. לאחר אימות מפת המוח, בחר בהדמיית דגימת Q כללית כשיטת השחזור.

כמו כן, בחר שקלול r בריבוע עם יחס אורך של 1.0. השאר את הבחירות הנותרות כברירת מחדל ולאחר מכן בחר הפעל שחזור. הניחו זרעים לדרכי עמוד השדרה בקליפת המוח באמצעות זרע מפונקציית האטלס בחלון האזור.

בחר תוויות חומר לבן של JHU 1 מילימטר, ואת אזור דרכי השדרה בקליפת המוח. לאחר מכן, בצע מעקב סיבים על ידי מעבר תחילה לחלון האפשרויות והגדרת פרמטרי המעקב כפי שמוצג כאן. בחר את כיוון הזרע כהכל, את מיקום הראה כ-Subvoxel ואת הזריעה האקראית כ-On.כמו כן, השתמש באינטרפולציה של כיוון טריליניארי עם אלגוריתם מעקב יעיל ובחר Run Tracking בחלון של מערכת הסיבים.

בשל האופי האקראי של המעקב, אתה עשוי למצוא מה שנקרא סיבים כוזבים, או סיבים שאינם מעניינים. ניתן לנקות אותם על ידי שימוש באזורי הימנעות שניתן לצייר ביד כאזור חדש. בחלון אזור, לחץ על לחצן אטלס כדי למקם זרעים עבור חוברת האורך המעולה 1.

בחר FreeSurferDKT, left_superior_frontal ו-left_precuneus. לאחר מכן, בחלון אזור, הגדר את סוג left_precuneus ל-Seed ואת סוג left_superior_frontal ל-ROI. לאחר מכן, בחלון אזור, בחר אזור חדש, וצייר באופן ידני אזור הכללה בהיבט האחורי ביותר של הפיתול המצחי העליון במישור העטרה.

לאחר מכן, בצעו מעקב אחר סיבים כפי שתואר קודם לכן. לאחר מכן, בצעו את אותו התהליך עבור ה-Superior Longitudinal Fasciculus Two. ראשית, השתמש באזור חדש מחלון האזור וצייר את אזור הזרע בהיבט האחורי של החומר הלבן של הפיתול הקדמי האמצעי במישור העטרה.

לאחר מכן, בחר אזור הכללה באמצעות אזורי Atlas a FreeSurferDKT, left_rostral_middle_frontal ו-left_caudal_middle_frontal. ואזור FreeSurferSeg Atlas ctx_lh_G_pariet_inf-Angular. השלם תהליך זה על ידי ביצוע מעקב סיבים כפי שתואר קודם לכן.

למעקב אחר סיבים של ה-Fasciculus האורכי העליון 3, הניחו זרעים עם אזור זרעים באמצעות אטלס. בחר ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar באטלס FreeSurferSeg. לאחר מכן, בחר את אזור ההכללה מאטלס ב-ctx_lh_G_front_inf-Opercular מהאטלס FreeSurferSeg.

השלם תהליך זה על ידי ביצוע מעקב סיבים כפי שתואר קודם לכן. עבור הסיבים הקלוסליים, הניחו זרעים באמצעות אזור חדש וציירו זרע במישור הסגיטלי המקיף את הקורפוס קלוסום. השלם תהליך זה על ידי ביצוע מעקב סיבים כפי שתואר קודם לכן לאחר הגדלת Terminate if ל-900 מסלול.

עבור סיבי חגורה מניחים זרעים באמצעות אזור חדש ומציירים אזור זרעים באמצע פיתול החגורה על הנוף העטרתי. השתמש באזור חדש כדי לצייר אזור של הכללה בפיתול החגורה האחורי תחת תצוגה קורונלית. השלם תהליך זה על ידי ביצוע מעקב סיבים כפי שתואר קודם לכן.

לאחר מכן, הניחו זרעים לסיבים קלסטוקורטיקליים באמצעות פונקציית האטלס כדי למקם אזור בקלאוסטרום מתחת לאטלס הטלרך. לאחר מכן, בחר אטלס והוסף אזורים left_superior_parietal left_superior_frontal מהאטלס FreeSurferDKT. בחלון Region, הגדר את Claustrum ל-End ואת שני האזורים האחרים ל-Seed.

בהתבסס על דיוק הרישום, ייתכן שהאזורים יזדקקו לשינוי מסוים במיקום, במיוחד הקלאוסטרום בשל גודל המבנה הקטן. אלה נמצאים על ידי לחיצה ימנית על האזור בחלון האזור ובחירת השינוי במיקום מאפשרויות העבר אזור. בצע מעקב אחר סיבים כמו בשלבים הקודמים.

מקם זרעים עבור דרכי הנטייה הקדמית על ידי בחירת פונקציית האטלס ובחירת left_pars_opercularis מהאטלס FreeSurferDKT, ולאחר מכן אזור אחר באמצעות פונקציית האטלס ובחירת Supp_Motor_Area_L מהאטלס aal. לאחר מכן, הגדר את left_pars_opercularis לסיום בחלון האזור, והגדר Supp_Motor_Area_L ל-Seed. עבור מערכת הסטריאטלית הקדמית, שוב, בחר את הפונקציה אטלס ולאחר מכן Supp_Motor_Area_L מהאטלס aal.

לאחר מכן, בחר את הפונקציה אטלס ולאחר מכן בחר Striatum_L מהאטלס ATAG_basal_ganglia. בחלון אזור, הגדר את Striatum_L לסיום ולאחר Supp_Motor_Area_L לזרע. לאחר מכן, צור עיבוד פני שטח של המוח על ידי בחירה ב-Slices ו-Add Isosurface.

ערך הסף עשוי להשתנות בהתאם למערך הנתונים וייתכן שיהיה צורך להתאים אותו עד שהתוצאות יהיו משביעות רצון. זה קריטי להשיג הבנה טובה יותר של אנטומיה טופוגרפית, במיוחד באמצעות מחקרים אנטומיים תלת מימדיים ולהשתמש במאפיינים קליניים של חיבורים אלה כדי לתכנן ניתוח על מנת למנוע נזק קבוע. קומפלקס האזור המוטורי המשלים מורכב משני חלקים: ה-Pre-SMA מלפנים, מוצג כאן בסגול, וה-SMA-Proper מאחור, מוצג בירוק.

הקשרים בקליפת המוח והתת-קורטיקלית של שני החלקים הללו מוצגים כאן, תוך שימוש בטכניקות דיסקציה של סיבים ו-DTI. לאחר הדקורטיקציה, סיבי האסוציאציה הקצרים, הנקראים סיבי U, נחשפים. סיבי U מחברים את הג'ירי הסמוך זה לזה, כגון ה-pre-SMA ל-SMA-Proper, וה-SMA-Proper לקליפת המוח המנועית.

בתצוגה רוחבית זו ניתן לראות את החיבורים שנוצרו על ידי ה-SLF 1, 2 ו-3. לאחר הסרת חלק מה-SLF 2 ברמת הקורונה, ה-FAT נחשף. סיבי FAT נעים באלכסון מאזור ה-SMA לגירי המצחי התחתון והופכים לשטחיים ב-Pars Opercularis.

כאן ניתן לראות את קו הגבול החשוף של התפלגות הסיבים הקלסטרוקרטיקליים באזור קליפת המוח. זה בין החלק הקדמי של ה-pre-SMA, לבין החלק האחורי של האונה הקודקודית. טכניקת DTI עוצמתית להמחשת מיקום הסיבים ברחבי המוח.

התמונות המוצגות כאן מדגישות את מיקום סיבי ה-SLF, כמו גם מתארות את הקשר בין ה-FAT וה-FST. בנוסף, ניתן להשתמש בטכניקה כדי להראות את מיקומם של סיבי קלוסל, סיבים סינגולרים וסיבים קלסטרוסטרוקורטיקליים. בעת ניסיון הליך מעקב MRI, חשוב לזכור שאיכות הנתונים היא קריטית להצלחה.

בפרויקט זה אנו משתמשים בנתונים באיכות גבוהה ממסד הנתונים של פרויקט הקונקטום האנושי. אנו משכפלים באופן שגרתי תוצאות כאלה בסורקים הקליניים התלת-ממדיים שלנו, אך חשוב לזכור שרכישת נתונים באיכות כה גבוהה עשויה לדרוש רכישות MRI ממושכות, בהתאם לסורק ה-MRI הזמין. הבנת חיבורי דרכי הסיבים של מתחם האזור המוטורי המשלים חיונית לתכנון ניתוח האונה הקדמית.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה של מיקרוכירורגיה המסתבכת באנטומיה של מתחם האזור המוטורי המשלים.