Name: Connessioni a fibre della zona motori aggiuntiva Revisited: Metodologia della discizione a fibre, DTI e documentazione tridimensionale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 23 s
Description: Scopri la mappatura delle connessioni della corteccia motoria supplementare combinando dissezione a fibre cadaveriche e tractografia avanzata con imaging a Q-sampling generalizzato. Questo metodo integrato migliora la pianificazione neurochirurgica preoperatoria.

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I dati sono stati forniti in parte dal progetto Human Connectome, WU-Minn Consortium (Principal Investigators: David Van Essen e Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), finanziato dai 16 istituti e centri NIH che sostengono il progetto di NIH per la ricerca di neuroscienze; E dal McDonnell Center for Systems Neuroscience presso l&#39;Università di Washington. Le figure 2A e 2D sono state riprodotte con l&#39;autorizzazione della collezione Rhoton 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899).

I defunti sono inclusi qui come una popolazione, anche se le persone decedute non sono soggetti tecnicamente umani; I soggetti umani sono definiti da 45 CF 46 come &quot;esseri umani vivi 15 , 16 &quot;. 1. Preparazione dei campioni <ol><li> Esaminare 5 cervelli fisse formalin (10 emisferi) e 2 teste intere umane. </li><li> Fissare gli esemplari in una soluzione di formalina al 10% per almeno 2 mesi secondo il metodo di Klingler 17 . </li><li> Freeze tutti i campioni a -16 ˚C per 2 settimane secondo il metodo di Klinger 17 . </li><li> Scongelare i campioni sotto acqua di rubinetto. </li><li> Eseguire una craniotomia frontotemporale estesa sulla testa cadaverica per esporre il cervello. <ol><li> Mettere la testa cadaverica in un morsetto a tre piedini ( Tabella Materiali). </li><li> Effettuare un&#39;incisione frontotemporale della pelle con un bisturi.</li><li> Rimuovere la pelle e i muscoli usando un bisturi, pinze e forbici. </li><li> Fai uno o più fori di burr nel cranio fino a raggiungere la dura mater; Utilizzare un trapano con un riduttore di velocità compatto e un attacco perforatore cranico da 14 mm a 79.000 giri / min ( tabella dei materiali). </li><li> Tagliare il lembo osseo e aprire il cranio utilizzando un router flussato da 2 mm x 15,6 mm con un attacco a pin a 2,1 mm a una velocità di trapano di 80.000 giri / min. </li></ol></li><li> Rimuovere il duro, il arachnoide, il pia mater e il dissetto usando un microdissector sotto un microscopio a ingrandimento 6X a 40X 5 , 18 ( Table Material ). </li></ol> 2. Tecnica di dissezione della fibra NOTA: eseguire tutte le dissoluzioni sotto l&#39;effetto di ingrandimento 6X a 40X su un microscopio chirurgico. <ol><li> Eseguire le discezioni di fibre in modo graduale su ogni hemispheRi, da laterale a media e mediale a laterale. <ol><li> Decorticare la corteccia cerebrale usando un dissector panfield ( Table Material ) e rimuovere tutti i tessuti corticali frontali per esporre i tratti di fibra associati corto, che sono fibre U o fibre intergyral che interconnettono la vicina gyri 5 , 13 . </li><li> Rimuovere le brevi fibre di associazione con un dissector panfield e un micro gancio chirurgico tagliando delicatamente sotto il microscopio ( Table Material ) per raggiungere ed esporre le lunghe fibre di associazione che interconnettono aree distanti nello stesso emisfero. </li><li> Entra profondamente nelle lunghe fibre di associazione per rimuovere le fibre di associazione superficiale usando un micro gancio chirurgico e un dissector panfield; Rimuovere ogni fascio di fibre sotto un microscopio ( tabella di materiale) per esporre le fibre commissurali di proiezione. </li><li> Visualizza ciascuna delle connessioni del complesso SMASecondo l&#39;anatomia topografica precedentemente definita nella letteratura 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 . </li></ol></li><li> Conservare tutti i campioni (teste e cervelli interi) utilizzati durante le dissezioni nella soluzione di formaldeide al 10% ( tabella dei materiali) tra i periodi di dissezione. </li></ol> 3. Tecnica di fotografia 3D <ol><li> Utilizza una piattaforma di colore nero durante la fotografia degli esemplari. </li><li> Seguire una tecnica fotografica 3D 22 . <ol><li> Posizionare ogni esemplare in una piattaforma di colore nero. </li><li> Selezionare una scena con una vista frontale completa del campione e scattare una foto concentrandola la fotocamera su qualsiasi punto del campione vicino al punto centrale della schermata della fotocamera (scheda strumentole). Utilizzare un obiettivo SLR da 18 a 55 mm f / 3.5-5.6 oppure un obiettivo macro da 100 mm f / 2.8L e impostare l&#39;apertura su F29, ISO 100. </li><li> Ruotare la fotocamera leggermente a sinistra finché il punto più in alto della schermata della fotocamera non è uguale al punto di messa a fuoco sopra. Far scorrere la fotocamera verso destra finché il punto intermedio sullo schermo non si sovrappone al punto di messa a fuoco originale del campione. Focalizzare la fotocamera su questo punto e prendere un&#39;altra foto. </li><li> Mantenere la distanza e l&#39;asse della fotocamera al campione fotografato a valori costanti. </li></ol></li><li> Creare un&#39;immagine 3D utilizzando un programma di generazione di immagini 3D (tabella dei materiali). <ol><li> Aprire il programma software 3D. </li><li> Scegli &quot;Apri immagini stereo da File&quot;. </li><li> Selezionare le due immagini (sinistra e destra) e assicurarsi che l&#39;immagine sinistra sia nello slot sinistro e che l&#39;immagine giusta sia nella fessura destra. </li><li> Selezionare l&#39;opzione &quot;Anaglyph a metà colore RL / 2&quot; e generare l&#39;anaglyph in formato jpeg. </li></ol&gt; </li></ol> 4. Tecnica DTI <ol><li> Acquisire i dati di diffusione pre-elaborati utilizzando i dati di diffusione del progetto Human Connectome 23 scaricandolo dal sito web di riferimento. NOTA: i dati vengono scaricati pre-elaborati e consistono nelle seguenti procedure: I dati di diffusione sono stati acquisiti in volontari normali utilizzando un dispositivo MRI modificato (tabella strumenti) utilizzando una sequenza di imaging planare EPO a spin-echo con multi- L&#39;accelerazione delle immagini a banda 24 , 25 , 26 , 27 , 28 . I parametri di sequenza rilevanti includono: TR = 5.520 ms; TE = 89,5 ms; FOV = 210 x 180 mm; Matrice = 168 x 144; Spessore di spessore = 1,25 mm (dimensione voxel 1,25 x 1,25 x 1,25 mm); Fattore multiband = 3; E valori b = 1.000 s / mm 2 (95 direzioni), 2.000 s / mm 2 (96 direzioni) e 3.000 s / mm2 (97 direzioni). I dati sono stati quindi elaborati utilizzando FreeSurfer 29 e FSL 30 ; Il processo comprendeva la correzione della corrente vortice, la correzione del movimento, la normalizzazione dell&#39;intensità b0, la correzione della deformazione delle suscettibilità e la correzione di gradiente-nonlinearità 28 , 31 , 32 , 33 . Le immagini MP-RAGE ponderate corrispondenti a T1 sono incluse nel pacchetto di download. Le procedure sono documentate nel manuale delle procedure del progetto Human Connectome 23 . </li><li> Post-processare i dati di diffusione usando Studio 34 di diffusione dello spettro di immagini (DSI) per generare una funzione stimata di distribuzione di orientamento della diffusione in voxel (ODF) usando un algoritmo di generalizzazione del Q-sampling imaging (GQI) 35 . <ol><li> Caricare il set di dati scaricato nel software da sel&quot;STEP1: Immagini aperte&quot; e selezionando il file data.nii.gz. </li><li> Selezionare il pulsante &quot;STEP2: Ricostruzione&quot;. Dopo aver verificato la maschera del cervello, procedere con &quot;Step 2&quot; e selezionare &quot;GQI&quot; come metodo di ricostruzione. Selezionare &quot;p2&quot; con un &quot;rapporto di lunghezza&quot; di &quot;1.0&quot;. Lasciare le restanti selezioni come predefinite. </li><li> Seleziona &quot;Esegui ricostruzione&quot;. </li></ol></li><li> Posizionare i semi appropriati per le regioni di interesse per semplificare il monitoraggio delle fibre. <ol><li> Nella finestra &quot;Regione&quot;, fare clic sul pulsante &quot;Atlas&quot; per posizionare i semi per il fasciculus longitudinale superiore (SLF) I. Selezionare &quot;Brodmann&quot; e aggiungere &quot;Regione 6&quot; e &quot;Regione 7.&quot; Nella finestra regioni, impostare il tipo &quot;Region 6&quot; su &quot;seed&quot; e &quot;Region 7&quot; per &quot;region-of-inclusions&quot; (ROI). <ol><li> Seleziona &quot;Nuova regione&quot; nella finestra della regione e disegna manualmente un ROINel aspetto più posteriore del girus frontale superiore nel piano coronale. Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li></ol></li><li> Posizionare i semi per SLF II in modo simile utilizzando &quot;New Region&quot; nella finestra di regione e tracciare la regione &quot;seme&quot; nell&#39;aspetto posteriore della materia bianca frontale gyrus frontale nel piano coronale. Scegliere un ROI utilizzando &quot;Atlas&quot; (come nel punto 4.3.1) e le regioni Brodmann 9, 10, 46, 39 e 19. Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li><li> Posizionare i semi per SLF III con una regione &quot;seme&quot; usando &quot;Atlas&quot; (come nel punto 4.3.1) nella finestra regioni e scegliendo &quot;Regione 40&quot; dell&#39;atlante Brodmann e il ROI da &quot;Atlas ...&quot; in &quot;Regione 40 &quot;E&quot; Regione 44 &quot;. Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li><li> Posizionare i semi per le fibre callosali utilizzando &quot;New Region&quot; nella finestra della regione e disegnare un &quot;seme&quot; nel piano sagittale che comprende laE corpus callosum. Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li><li> Posizionare i semi per le fibre cingolate utilizzando &quot;New Region&quot; nella finestra della regione e disegnare una regione &quot;seme&quot; nel mid-cingulate gyrus sulla vista corona. Utilizza &quot;Nuova Regione&quot; per disegnare due ROI, uno nel cingolo più anteriore e uno nel gyrus cingolato posteriore sotto la vista coronale. Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li><li> Posizionare i semi per le fibre claustrocortiche usando &quot;Nuova regione&quot; nella finestra della regione e disegnando un &quot;seme&quot; nella claustra con un ROI nella corona radiata usando la funzione &quot;Atlas ...&quot;. Seleziona l&#39;atlante come &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot;. <ol><li> Selezionare e aggiungere &quot;Anterior_corona_radiata&quot;, &quot;Posterior_corona_radiata&quot; e &quot;Superior_corona_radiata&quot;. Disegna una regione di evasione per tutte le fibre che passa attraverso un piano inferiore al livello della claustro nel piano assiale usando &quot;New Region&quot;Nella finestra della regione. Eseguire il monitoraggio della fibra come descritto nel punto 4.4. </li></ol></li><li> Posizionare i semi per il tratto corticospinale usando un &quot;seme&quot; dalla funzione &quot;Atlas ...&quot; nella finestra regioni; Selezionare &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot; e aggiungere la regione &quot;Corticospinal_tract&quot;. Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li><li> Posizionare i semi per il tracciato frontale (FAT) usando una regione &quot;seed&quot; dalla funzione &quot;Atlas ...&quot; nella finestra regioni e selezionando gli ROI di &quot;Atlas&quot; e &quot;Region 6&quot; in &quot;Region 44&quot; e &quot;Region 45&quot;. &quot; Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4. </li><li> Posizionare i semi per il tratto frontostriatale (FST) con un &quot;seme&quot; in &quot;Regione 6&quot; usando la funzione &quot;Atlas ...&quot;. Inserisci nuove regioni nel &quot;caudate&quot;, &quot;putamen&quot; e &quot;globus pallidus&quot; nell&#39;atlante &quot;HarvardOxfordSub&quot; e imposta il tipo nella finestra della regione in &quot;fine&quot;.&quot; NOTA: il monitoraggio delle fibre per FST verrà eseguito selezionando il seme della regione 6 e solo uno dei semi subcorticali per ogni sessione di tracciamento (regione 6 e caudate, seguita dalla regione 6 e il putamen, e infine la regione 6 e il globo pallido). <ol><li> Eseguire il tracciamento delle fibre come descritto nel punto 4.4 per ogni combinazione. </li></ol></li></ol></li><li> Eseguire il monitoraggio delle fibre per ciascuna delle combinazioni di cui sopra. <ol><li> Nella finestra &quot;Opzioni&quot;, impostare i parametri di monitoraggio come: indice di terminazione di qa di 0,08, soglia angolare di 75, dimensione passo 0,675, lisciatura 0,2, lunghezza minima di 20 mm e lunghezza massima di 200 mm. Selezionare l&#39;orientamento del seme come &quot;Tutto&quot;, la posizione del seme come &quot;Subvoxel&quot; e ordinare come sezionato come &quot;On&quot;. Utilizzare l&#39;interpolazione trilineare di direzione con un algoritmo di tracciamento (Euler). Per ogni combinazione di regioni sopra, scegliere &quot;Esegui il monitoraggio&quot; nel &amp; #34; Fiber Tracts &quot;. NOTA: A causa della natura randomizzata del tracciamento, vengono identificate &quot;false fibre&quot; e rimosse selettivamente, con regioni di evasione disegnate a mano come &quot;Nuova Regione&quot;. </li></ol></li><li> Affine registrare la scansione MP-RAGE MP 3D-ponderata estratta dal cervello fornita nel set di dati del progetto Human Connectome ai dati di diffusione utilizzando la funzione &quot;Fibre -&gt; Inserisci immagini T1 / T2&quot; di DSI-Studio. Genera un rendering superficiale del cervello selezionando &quot;Fette -&gt; Aggiungi Isosurface&quot;. Utilizza una &quot;soglia&quot; di 665. </li></ol>

Gli autori non dichiarano interessi finanziari concorrenti e nessuna fonte di finanziamento e sostegno, compresi quelli per attrezzature e medicinali.

L&#39;importanza e le tecniche di studio per i percorsi della materia bianca La corteccia cerebrale è accettata come una struttura neurale principale associata a 2,5 milioni di anni di vita umana. Circa 20 miliardi di neuroni sono stati separati in varie parti in base a specifiche morfologiche e cellulari 40 . L&#39;architettura di ciascuna di queste parti corticali è stata sotto-raggruppata funzionalmente, come senso sensoriale e movimento, esperienza emotiva e ragionam...

Tra le 14 aree frontali delineate da Brodmann, il premotore e l&#39;area prefrontale che si trova davanti alla corteccia motore precentrale è da tempo considerato come un modulo silenzioso, nonostante il lobo frontale svolge un ruolo importante nella conoscenza, nel comportamento, nell&#39;apprendimento, E l&#39;elaborazione vocale. Oltre al complesso supplementare di motori (SMA), costituito dal pre-SMA e dalla SMA (Area Brodmann, BA 6) che si estende medialmente, il modulo pre-motore / frontale include il prefrontale dorsolaterale (BA 46, 8, E 9), frontopolare (BA 10) e cortice prefrontali ventrolaterali (BA 47), nonché parte della corteccia orbitofrontale (BA 11) sulla superficie laterale del cervello 1 , 2 . Il complesso SMA è un&#39;area anatomica significativa definita dalle sue funzioni e dalle sue connessioni. La resezione e il danno di questa regione causano notevoli deficit clinici noti come SMAsindrome. La sindrome di SMA è una condizione clinica importante che è particolarmente osservata nei casi di glioma frontali che contengono il complesso SMA 3 . Il complesso SMA ha collegamenti con il sistema limbico, gangli basali, cerebellum, talamo, SMA contralaterale, lobo superiore parietale e porzioni dei lobi frontali attraverso tratti di fibre. L&#39;effetto clinico del danno a queste connessioni di materia bianca può essere più grave rispetto alla corteccia. Ciò è dovuto al fatto che le conseguenze della lesione alla corteccia possono essere migliorate nel tempo a causa dell&#39;elevata plasticità corticale 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. Pertanto, l&#39;anatomia regionale SMA e le vie della materia bianca dovrebbero essere profondeY compreso, in particolare per la chirurgia dell&#39;looma. Una comprensione completa dell&#39;anatomia dei percorsi della materia bianca è importante per il trattamento a larga scala delle lesioni neurochirurgiche. Recenti studi della documentazione tridimensionale dei risultati anatomici ottenuti nella microchirurgia sono stati utilizzati per ottenere una migliore comprensione dell&#39;anatomia topografica e dell&#39;interrelazione tra le vie della materia bianca cerebrale 13 , 14 . Pertanto, lo scopo di questo studio era quello di esaminare le connessioni di materia bianca del complesso SMA (pre-SMA e SMA corretta) utilizzando una combinazione di tecniche di dissezione in fibra su campioni cadaverici e tracciatura a risonanza magnetica (MRI) e spiegare tutti i metodi Ei principi di entrambe le tecniche e la loro documentazione dettagliata. Pianificazione e strategia di studio Prima di eseguire gli esperimenti, un litroLa ricerca sui principi fondamentali delle discezioni di fibre, le procedure che devono essere applicate agli esemplari prima e durante le dissezioni, e tutti i collegamenti tra le regioni SMA che sono stati rivelati con la dissezione e la DTI. Sono stati riesaminati gli studi precedenti sulla localizzazione anatomica e la separazione delle regioni pre-SMA e SMA e sull&#39;anatomia topografica dei loro collegamenti.

<table><tbody><tr><td>%4 Soluzione di paraformaldeide</td><td>AFFYMETRIX, Inc.</td><td>2046C208</td><td>utilizzato per il fissaggio</td></tr><tr><td>Congelatore</td><td>INSIGNA</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>utilizzato per congelare</td></tr><tr><td>Panfield Dissector</td><td>AESCULAP</td><td>FD305</td><td>utilizzato per la dissezione</td></tr><tr><td>Micro Forbice chirurgica</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4238</td><td>utilizzato per la dissezione errata</td></tr><tr><td>Micro Gancio chirurgico</td><td>V. Mueller</td><td>NL3785-009</td><td>utilizzato per la dissezione</td></tr><tr><td>errata MICRO VESSEL STRETCHER/ DILATATORE</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4324</td><td>utilizzato per la miscrodissezione</td></tr><tr><td>Emax2 SC 2000 Electric Console</td><td>Anspach Companies</td><td>SC2102</td><td>utilizzato per craniatomia</td></tr><tr><td>Drill Set</td><td>Anspach Companies</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>utilizzato per la craniatomia</td></tr><tr><td>20-1000 microscopio operatorio</td><td>Moeller-Wedel, Germania</td><td>FS 4-20</td><td>utilizzato per la miscrodissezione</td></tr><tr><td>Canon EOS 550D 18 MP CMOS APS-C REFLEX DIGITALE Macchina fotografica</td><td>Canon Inc.</td><td>DS126271</td><td>utilizzato per scattare foto</td></tr><tr><td>EF 100 mm f/2.8L IS USM Macro Lens</td><td>Canon Inc.</td><td>4657A006</td><td>utilizzato per scattare foto</td></tr><tr><td>MR-14EX II Macro Ring Lite (Flash)</td><td>Canon Inc.</td><td>9389B002</td><td>utilizzato per scattare foto</td></tr><tr><td>Treppiede Lino</td><td>Manfrotto</td><td>322RC2</td><td>utilizzato per scattare foto</td></tr><tr><td>MAYFIELD Infinity Skull Clamp</td><td>Integra Inc.</td><td>A0077</td><td>utilizzato per riparare la testa</td></tr><tr><td>Scanner Skrya 3T "Connectome" modificato Siemens</td><td>Company, Inc.</td><td>A911IM-MR-15773-P1-4A00</td><td>utilizzato per la scansione DTI</td></tr><tr><td>XstereO Player</td><td>Yury Golubinsky</td><td>Versione 3.6(22)</td><td>utilizzato per creare anaglifi</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>usato per scattare foto</td></tr><tr><td>Bisturi</td><td>6B INVENT</td><td>7-104-L</td><td>usato per fare l'incisione</td></tr><tr><td>Riduttore di velocità compatto</td><td>Anspach Aziende</td><td>CSR60</td><td>usato per fare il foro della bava</td></tr><tr><td>14 mm Perforatore cranico</td><td>Anspach Aziende</td><td>CPERF-14-11-3F</td><td>usato per fare il foro della bava</td></tr><tr><td>2 mm x 15,6 mm Router scanalato</td><td>Anspach Aziende</td><td>A-CRN-M</td><td>usato per fare la craniotomia</td></tr><tr><td>2,1 mm Frese a forma di spillo</td><td>Anspach Companies</td><td>03.000.130S</td><td>utilizzato per eseguire la craniotomia</td></tr></tbody></table>

connessioni a fibre della zona motori aggiuntiva revisited: metodologia della discizione a fibre, dti e documentazione tridimensionale

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

Lo scopo di questo studio è quello di mostrare la metodologia per l&#39;esame dei collegamenti di materia bianca del complesso SMA (SMA), utilizzando una combinazione di tecniche di dissezione in fibra su campioni cadaverici e risonanza magnetica (MR ) Tractografia. Il protocollo descriverà anche la procedura per la dissezione di una materia bianca di un cervello umano, la tachimetria della tensura di diffusione e la documentazione tridimensionale. Le discezioni di fibre sui cervelli umani e la documentazione 3D sono state eseguite presso l&#39;Università del Minnesota, Microchirurgia e Laboratorio di Neuroanatomia, Dipartimento di Neurochirurgia. Cinque esemplari di cervello umano postmortem e due teste intere sono state preparate secondo il metodo di Klingler. Gli emisferi del cervello sono stati dissected passo dopo passo dal laterale al mediale e mediale a laterale sotto un microscopio operativo, e le immagini 3D sono state catturate in ogni fase. Tutti i risultati della dissezione sono stati supportati da tensore di diffusioneimaging. Sono state effettuate indagini sulle connessioni in linea con la classificazione di Meynert nella fibra, tra cui fibre di associazione (brevi, superiori longitudinali fascicolari I e tratti frontali), fibre di proiezione (corticospinali, claustro-corticali, cingoli e tratti frontostriatali) e fibre commissurali (fibre callosali). Condotta anche.

Il complesso SMA si trova nella parte posteriore del superiore gyrus frontale. I confini del complesso SMA sono il sulcus precentrale posteriormente, il sulcus frontale superiore inferiormente lateralmente e il sulcus cingulare inferiormente-medialmente 18 . Il complesso SMA è costituito da due parti: la pre-SMA anteriormente e la SMA correttamente posteriormente 18 . Ci sono differenze in termini di connessioni di materia bianca e funzione...

Lo scopo di questo studio è quello di mostrare ogni fase della tecnica di dissezione della fibra sui cervelli cadaverici umani, la documentazione 3D di queste dissezioni e l&#39;immagine di tensori di diffusione dei percorsi di fibra disciolata anatomicamente.

Connessioni a fibre della zona motori aggiuntiva Revisited: Metodologia della discizione a fibre, DTI e documentazione tridimensionale

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'obiettivo generale di questo progetto è esplorare le connessioni fibrillari del complesso motorio supplementare nell'uomo, utilizzando una combinazione di tracciamento fibrillare in vivo mediante risonanza magnetica (MRI) e microdissezione fibrillare su cadavere. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo dell'anatomia della sostanza bianca del cervello umano, come ad esempio in che modo vengono eseguite la microdissezione e la tecnica di DTI, e come vengono effettuate la fotografia tridimensionale e la documentazione di questi studi. Il principale vantaggio di questa tecnica consiste nella possibilità di comprendere in modo esaustivo l'anatomia delle vie della sostanza bianca dell'area motoria supplementare.Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia e alla chirurgia dei tumori cerebrali, poiché le tecniche di tracciamento delle fibre in vivo possono essere applicate in ambito preoperatorio per ridurre al minimo le complicanze postoperatorie. In questo contesto, questo metodo può fornire informazioni sulle connessioni fibrillari dell'area motoria supplementare e può essere applicato virtualmente a qualsiasi altra regione cerebrale per valutare le connessioni dei fasci di fibre. In generale, le persone alle prime armi con il tracciamento delle fibre mediante risonanza magnetica diffusiva incontrano difficoltà, poiché la diffusione tensor imaging, più ampiamente adottata, presenta significative limitazioni nella capacità di modellare le fibre incrociate, tra gli altri limiti.Pertanto, abbiamo adottato il metodo di modellazione generalizzata con campionamento Q per consentire un tracciamento delle fibre più accurato. Illustrerò la procedura insieme al dottor Cevik, un borsista in neuroanatomia del nostro laboratorio. Per iniziare, preparare i cervelli fissati con formalina secondo il metodo di Klingler.Posizionare la testa cadaverica in una morsetto cranico a tre perni e utilizzare un bisturi per eseguire un'incisione cutanea fronto-temporale. Successivamente, utilizzare un bisturi, pinze e forbici per rimuovere la cute e i muscoli dalla testa. Quindi, utilizzare un trapano con riduttore di velocità compatto e un accessorio perforatore cranico da 14 millimetri per praticare uno o più fori a cielo aperto nel cranio fino al raggiungimento della dura madre.Quindi, utilizzare un trapano con attacco a sfera per tagliare il lembo osseo. Aprire il cranio ed esporre il cervello. Una volta esposto, rimuovere la dura madre, l'aracnoide e la pia madre e posizionare il tessuto sotto un microscopio con un ingrandimento compreso tra sei e 40 volte.Utilizzare un dissezionatore di Penfield per decorticare la corteccia cerebrale ed asportare tutti i tessuti frontocorticali al fine di esporre le fibre associative brevi. Queste possono essere identificate come fibre ad U, o fibre intergirali che interconnettono giri adiacenti. Con l'aiuto di un microgancio, rimuovere delicatamente le fibre associative brevi per raggiungere ed esporre le fibre associative lunghe, che interconnettono aree distanti nello stesso emisfero.Le vie della sostanza bianca sono composte da fibre mielinizzate e vengono esaminate in tre categorie principali. Le fibre associative sono connessioni estese tra diverse regioni corticali dello stesso emisfero; le fibre commissurali forniscono la connessione tra i due emisferi, mentre le fibre di proiezione collegano la corteccia con la parte centrale del cervello e con il midollo spinale. Successivamente, utilizzare il microgancio chirurgico e il dissecatore di Penfield per penetrare in profondità nelle fibre associative lunghe e rimuovere le fibre associative superficiali.Rimuovere ogni fascio di fibre per esporre le fibre commissurali di proiezione. Iniziare posizionando il campione su una piattaforma nera appositamente progettata. Selezionare una scena con una vista frontale completa del campione.E scattare una foto mettendo a fuoco la telecamera su un punto qualsiasi del campione vicino al punto centrale dello schermo della telecamera. Ruotare leggermente la telecamera a sinistra finché il punto più a destra sullo schermo della telecamera coincida con il punto di messa a fuoco indicato sopra. Quindi spostare la telecamera verso destra finché il punto centrale dello schermo si sovrapponga al punto di messa a fuoco originale sul campione.Metti a fuoco la telecamera su questo punto ed esegui un'altra ripresa. Nel programma software 3D, apri le immagini stereo in modo che l'immagine di sinistra sia nello slot sinistro e l'immagine di destra sia nello slot destro. Quindi seleziona l'opzione Anaglifo a Mezzo Colore RL2 e genera l'anaglifo in formato JPEG.Iniziare scaricando i dati di diffusione pre-elaborati dal sito web del Human Connectome Project. E successivamente elaborarli utilizzando Diffusion Spectrum Imaging Studio. Per fare ciò, caricare il dataset nel software selezionando prima Step1 Open Source Images, quindi selezionando i dati nii.file gz. Successivamente, selezionare il pulsante Passaggio 2 Ricostruzione. Dopo aver verificato la mappa cerebrale, selezionare l'imaging Q-sampling generalizzato come metodo di ricostruzione.Inoltre, selezionare il peso dell'R-quadrato con un rapporto di lunghezza di 1,0. Lasciare le restanti selezioni ai valori predefiniti, quindi selezionare Esegui Ricostruzione. Posizionare i punti di partenza per il tratto corticospinale utilizzando un punto di partenza dalla funzione Atlante nella finestra Regione.Selezionare le etichette della sostanza bianca JHU a 1 millimetro e la regione del tratto corticospinale. Successivamente, eseguire il tracciamento delle fibre andando prima alla finestra Opzioni e impostando i parametri di tracciamento come mostrato qui. Selezionare l'orientamento del seme come Tutti, la posizione del seme come Subvocellare e la semina randomizzata come Attivata. Inoltre, utilizzare l'interpolazione direzionale trilineare con un algoritmo di tracciamento delle linee di flusso e scegliere Esegui tracciamento nella finestra del fascio di fibre.A causa della natura randomizzata del tracciamento, potresti individuare delle cosiddette fibre false, ovvero fibre che non sono di interesse. Queste possono essere eliminate utilizzando regioni di evitamento che possono essere disegnate manualmente come una nuova regione. Nella finestra Regioni, fai clic sul pulsante Atlante per posizionare i semi per il fascicolo longitudinale superiore 1.Selezionare FreeSurferDKT, left_superior_frontal e left_precuneus. Quindi, nella finestra Region, impostare il tipo di left_precuneus su Seed e il tipo di left_superior_frontal su ROI. Successivamente, nella finestra Region, selezionare New Region e disegnare manualmente una regione di inclusione nella parte più posteriore del giro frontale superiore nel piano coronale.Quindi, eseguire il tracciamento delle fibre come descritto in precedenza. Successivamente, eseguire lo stesso processo per il fascicolo longitudinale superiore due. Per prima cosa, utilizzare Nuova Regione dalla finestra Regione e disegnare la regione di semina nella parte posteriore della sostanza bianca del giro frontale medio nel piano coronale.Quindi, scegliere una regione di inclusione utilizzando le regioni Atlas di FreeSurferDKT, left_rostral_middle_frontal e left_caudal_middle_frontal. E la regione dell'atlante FreeSurferSeg ctx_lh_G_pariet_inf-Angular. Completare questo processo eseguendo il tracciamento delle fibre come descritto in precedenza.Per il tracciamento delle fibre del fascicolo longitudinale superiore 3, posizionare i semi con una regione seminale utilizzando Atlas. Selezionare ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar dell'atlante FreeSurferSeg. Successivamente, scegliere la regione di inclusione da Atlas in ctx_lh_G_front_inf-Opercular dell'atlante FreeSurferSeg.Completare questo processo eseguendo il tracciamento delle fibre come descritto in precedenza. Per le fibre del corpo calloso, posizionare i semi utilizzando una nuova regione e disegnare un seme nel piano sagittale che comprenda il corpo calloso. Completare questo processo eseguendo il tracciamento delle fibre come descritto in precedenza dopo aver aumentato Termina se a 900 tratti.Per le fibre del cingolo, posizionare i semi utilizzando una nuova regione e disegnare una regione di semina nel giro cingolato medio nella vista coronale. Utilizzare Nuova Regione per disegnare una regione di inclusione nel giro cingolato posteriore sotto la vista coronale. Completare questo processo eseguendo il tracciamento delle fibre come descritto in precedenza.Successivamente, posizionare i semi per le fibre claustrocorticali utilizzando la funzione Atlante per posizionare una regione nel Claustrum secondo l'atlante di Talairach. Successivamente, selezionare Atlante e aggiungere le regioni left_superior_parietal e left_superior_frontal dall'atlante FreeSurferDKT. Nella finestra Regioni, impostare Claustrum come Fine e le altre due regioni come Seme.In base all'accuratezza del posizionamento, le regioni potrebbero richiedere alcune modifiche di posizione, in particolare il claustrum a causa delle ridotte dimensioni della struttura. Tali modifiche si effettuano facendo clic con il tasto destro sulla regione nella finestra Region e selezionando la variazione di posizione dalle opzioni Sposta regione. Eseguire il tracciamento delle fibre come nei passaggi precedenti.Posizionare i semi per il tratto frontale aslant selezionando innanzitutto la funzione Atlante e scegliendo left_pars_opercularis dall'atlante FreeSurferDKT, quindi un'altra regione utilizzando la funzione Atlante e selezionando Supp_Motor_Area_L dall'atlante aal. Successivamente, impostare left_pars_opercularis su End nella finestra Region e Supp_Motor_Area_L su Seed. Per il tratto fronto-striatale, selezionare nuovamente la funzione Atlante e quindi Supp_Motor_Area_L dall'atlante aal.Successivamente, selezionare la funzione Atlas e quindi scegliere Striatum_L dall'atlante ATAG_basal_ganglia. Nella finestra Region, impostare Striatum_L come End e Supp_Motor_Area_L come Seed. Quindi, generare una rappresentazione superficiale del cervello selezionando Slices e Add Isosurface.Il valore della soglia può variare in base al set di dati e potrebbe essere necessario regolarlo fino a quando i risultati non sono soddisfacenti. È fondamentale acquisire una migliore comprensione dell'anatomia topografica, in particolare attraverso studi anatomici tridimensionali, e utilizzare le caratteristiche cliniche di queste connessioni per pianificare gli interventi chirurgici al fine di prevenire danni permanenti. Il complesso dell'area motoria supplementare è costituito da due parti: la Pre-SMA anteriormente, mostrata qui in viola, e la SMA-Proper posteriormente, mostrata in verde.I collegamenti corticali e sottocorticali di queste due parti sono mostrati qui, utilizzando tecniche di dissezione delle fibre e DTI. Dopo la decorticazione, vengono esposte le fibre associative brevi, chiamate fibre a U. Le fibre a U collegano tra loro i giri adiacenti, ad esempio la pre-SMA alla SMA-Propria e la SMA-Propria alla corteccia motoria.In questa vista laterale, è possibile osservare le connessioni formate dai fasci SLF 1, 2 e 3. Dopo aver rimosso una parte del SLF 2 a livello della corona, il FAT è stato esposto. Le fibre del FAT decorrono obliquamente dalla regione SMA ai giri frontali inferiori e diventano superficiali nella Pars Opercularis.Qui è possibile osservare il confine esposto della distribuzione delle fibre claustro-corticali nell'area corticale. Tale confine si trova tra la parte anteriore della SMA pre-supplementare e la parte posteriore del lobo parietale. La tecnica DTI è potente per visualizzare la posizione delle fibre in tutto il cervello.Le immagini mostrate qui evidenziano la posizione delle fibre del fascio longitudinale superiore (SLF), oltre a descrivere la relazione tra il fascio fronto-occipitale temporale (FAT) e il fascio fronto-occipitale superiore (FST). Inoltre, la tecnica può essere utilizzata per mostrare la posizione delle fibre commissurali, delle fibre cingolari e delle fibre claustrocorticali. Durante il tentativo della procedura di tracciamento con risonanza magnetica, è importante ricordare che la qualità dei dati è fondamentale per il successo.In questo progetto, utilizziamo dati di alta qualità provenienti dal database del Progetto Connettoma Umano. Replichiamo regolarmente tali risultati sui nostri scanner clinici 3D, ma è importante ricordare che l'acquisizione di dati di tale qualità potrebbe richiedere acquisizioni MRI prolungate, a seconda dello scanner MRI disponibile. Comprendere le connessioni dei tratti fibrillari del complesso dell'area motoria supplementare è essenziale per la pianificazione dell'intervento chirurgico al lobo frontale.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione della microchirurgia associata all'anatomia del complesso dell'area motoria supplementare.

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