Ad alta risoluzione strutturale Risonanza Magnetica del subcortex Umana In Vivo E Postmortem

L'obiettivo generale di questo esperimento è quello di testare i limiti di risoluzione della risonanza magnetica strutturale al fine di risolvere e confrontare le strutture sottocorticali sia nel cervello umano post-mortem che in quello vivente. La ricerca nel nostro laboratorio ha comportato lo studio dei piccoli nuclei sottocorticali all'interno di popolazioni di pazienti. Date le loro piccole dimensioni e la duplicazione all'interno del cervello, sono difficili da studiare.

Abbiamo sviluppato un protocollo che risolve queste strutture sottocorticali sia nel cervello umano post-mortem che in quello vivente. Il vantaggio di questa tecnica è la riduzione della durata della scansione, utile nelle applicazioni cliniche. La risoluzione della risonanza magnetica è limitata dal rumore, quindi volevamo determinare quale sarebbe stata la risoluzione finale.

In assenza delle maggiori fonti di rumore, vale a dire il movimento della testa del soggetto, il polso e la respirazione, acquisire tutte le immagini descritte in questo protocollo con uno scanner a tre TMRI dotato di una bobina di testa a 32 canali. In questo video, i passaggi vengono dimostrati utilizzando uno scanner Siemens MAGOME TRIO three TMRI per le sessioni di imaging dei partecipanti allo studio. Assicurati di eseguire prima uno screening di sicurezza MRI.

Quindi esamina i dettagli del protocollo di neuroimaging e chiedi loro di firmare un modulo di consenso del paziente durante la configurazione del partecipante per la scansione. I tappi per le orecchie vengono inseriti nelle orecchie del partecipante. Quindi fissa la testa con dei cuscinetti per ridurre al minimo il movimento della testa.

Durante l'imaging durante l'acquisizione di scansioni con un cervello post-mortem, assicurarsi che il cervello sia fissato prima dell'imaging neurologico e che sia contenuto all'interno di una borsa o contenitore a tenuta stagna che si adatti alla bobina della testina della risonanza magnetica. Posizionare il cervello nella bobina della testina con l'asse Z allineato con il foro dello scanner con il tronco encefalico rivolto verso la base del piano dello scanner. Posiziona anche cuscini sottovuoto intorno al cervello per un supporto aggiuntivo.

Prima di eseguire la scansione, selezionare la scheda paziente nell'angolo in alto a sinistra. Utilizzare la scheda Registro per inserire le informazioni sull'argomento appropriate. Quindi fare clic sulla scheda dell'esame nella scheda Esplora esami.

Per iniziare, creare un nuovo protocollo di scansione LOCALIZER Nella finestra di configurazione, utilizzare la scheda Contrasto e risoluzioni di routine per inserire i parametri visualizzati sullo schermo qui. Successivamente, creare un nuovo protocollo che verrà utilizzato per ottenere le scansioni pesate in densità di protoni ad alta risoluzione. Impostalo nell'orientamento coronale utilizzando i parametri visualizzati sullo schermo qui.

Ridurre la larghezza di banda al minimo possibile per massimizzare il rapporto segnale/rumore. Per ridurre la durata della scansione, scegliere 18 sezioni spesse un millimetro ciascuna con un campo visivo di 160 millimetri. Quindi, sovrapponi la casella di selezione della sezione per acquisire le immagini della densità protonica sul localizzatore.

Assicurati di coprire i nuclei sottocorticali all'interno del talamo e le strutture circostanti. Quindi avviare la scansione per un'identificazione affidabile delle strutture sottocorticali. Acquisisci cinque esecuzioni con questi parametri.

Quando si esegue l'imaging cerebrale post-mortem, è possibile osservare un'identificazione affidabile delle strutture sottocorticali in una sola scansione con una durata totale di circa tre minuti seguendo lo stesso protocollo di scansione. Per analizzare i dati, utilizzare il software FSL disponibile gratuitamente. Inizia aprendo una finestra di terminale.

Quindi converti i file DICOM grezzi dallo scanner per ogni volume di densità protonica in un formato elegante. Nella riga di comando, digitare qui la scena del comando, DCM to NII, seguita dalla directory di ciascuna immagine. Correre. Successivamente, ottenere i parametri della scansione originale della densità protonica.

Quindi crea un volume di destinazione dell'immagine vuota ad alta risoluzione con la metà della dimensione del voxel di questi parametri. Per fare ciò in qualsiasi programma di editor di testo, per prima cosa, definisci la trasformazione utilizzando una matrice di identità come mostrato qui e salva come file di testo chiamato identity dot matt. Quindi, usa il comando flirt per applicare la trasformazione verso l'alto, campionando ogni esecuzione originale fino a raddoppiare la risoluzione totale.

Ciò si traduce in una matrice 10 24 e dimezza la dimensione del voxel in ciascuna dimensione. Ora sposta tutte le immagini ad alta risoluzione in una nuova cartella. Quindi, per ogni partecipante, concatena tutte le immagini di densità protonica campionate dall'UPS in un unico file quattro D.

Utilizzando il comando FSL merge motion, correggere questi file concatenati. Utilizzando il comando URT, selezionare una correzione a quattro fasi, che utilizza l'interpolazione di sincronizzazione come ulteriore passaggio di ottimizzazione per una maggiore precisione. Quindi, crea l'immagine media 3D utilizzando la matematica FSL.

Quindi visualizza il risultato finale, un'immagine 3D ad alta risoluzione utilizzando il comando di visualizzazione FSL. Ora crea regioni di interesse, chiamate anche ROI. Utilizzando la visualizzazione FSL, caricare l'immagine ad alta risoluzione.

Quindi, nella scheda degli strumenti, selezionare la scheda Immagine singola per ingrandire la vista per le ROI del disegno. Quindi, fai clic sulla scheda del file seguita da crea maschera, traccia una linea nel ROI e salva. Infine, utilizza il comando 3D mask dump di AF acne per estrarre l'immagine, le intensità e la posizione delle maschere ROI appena create.

I risultati verranno emessi come file di testo, che può essere utilizzato per ulteriori analisi. Questa serie di immagini confronta le medie dei volumi nei cervelli in vivo e post mortem. Si noti che il cervello post-mortem mostra una chiara demarcazione delle strutture sottocorticali in un volume ponderato per la densità protonica, mentre per il cervello in vivo sono necessarie almeno cinque immagini medie Per fornire questo dettaglio, questa fetta coronale in un'immagine cerebrale in vivo mostra una chiara delineazione dell'LGN e di altre strutture sottocorticali, e qui vediamo un'altra fetta dello stesso cervello mediata in 40 volumi di densità protonica nella stessa sessione con il stessi parametri di imaging.

Questa fetta di cervello post-mortem è stata acquisita in una scansione del volume di densità protonica e fornisce una chiara delineazione delle strutture sottocorticali, tra cui l'LGN destro e sinistro. Questa fetta mostra un cervello post-mortem mediato in 100 volumi di densità protonica con la stessa prescrizione di fetta. La vista ingrandita mostra una chiara demarcazione delle strutture sottocorticali.

Qui vediamo i profili di intensità della linea per in vivo a sinistra e a destra, LGN, nonché per l'autopsia a sinistra e a destra, LGN. Queste linee sono per 40 medie massime in vivo e 100 medie post mortem. Nel cervello post-mortem, non c'era alcuna variazione di intensità che potesse essere attribuita agli strati del cervello in vivo.

C'era una variazione di intensità che può essere attribuita agli strati. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come seguire questo protocollo ottimizzato per ottenere una soluzione ad alto rischio, le immagini della densità protonica delle regioni sottocorticali una volta seguite questo metodo possono essere applicate in contesti clinici per ridurre la durata della scansione a meno di 15 minuti negli esseri umani viventi e meno di tre minuti nei cervelli post-mortem se applicato correttamente.