ヒト皮質下の高分解能構造磁気共鳴イメージングインビボと死後

サマリー

ここでは、皮質下構造を解決し、LGNの個々の層が生理学的ノイズなしで解決できるかどうかをテストするために、登録および平均化する必要がある最小数の画像を決定するためのプロトコルを提示します。

要約

この研究の焦点は、人間の脳の生活に比べ死後脳の構造的MRIの解像度の限界をテストすることでした。 in vivoでの構造的MRIの解像度は、最終的に拍動、呼吸や頭の動きなど、生理学的ノイズによって制限されます。画像化ハードウェアは改善し続けているが、それはミリメートルスケールの構造を解決することは困難です。例えば外側膝状核（LGN）、通常6インターリーブ単眼層で構成されて視床における視覚リレーと制御核に、一次視覚感覚経路のシナプス。ニューロイメージング研究は確実に、厚さ1ミリメートル未満のサイズが小さいため、これらの層を区別することができていません。

死後脳の構造的MRIの分解能限界は、長い時間（〜24時間）にわたって平均化複数の画像を用いて試験しました。目的は、個々のLを解決することが可能であったかどうかを試験することでした生理的ノイズの不在下でのLGNのエアーズ。プロトン密度^（PD）1加重パルスシーケンスを登録するのに必要な画像の最小数を決定するために、解像度および他のパラメータを変えて使用し、確実にLGNおよび他の皮質下の領域を区別するために平均しました。結果は、ヒトの脳の中で生きて取得した画像と比較した。 インビボでの被験体は、臨床用途に有用な皮質下構造を区別するために必要なPDスキャンの最小数の生理学的ノイズの付加的な効果を決定するためにスキャンしました。

概要

本研究の目的は、生理的なノイズのない状態での構造のMRIの解像度の限界をテストすることでした。プロトン密度（PD）強調画像を登録するために必要な画像の最小数を決定するために長い時間（2〜24時間のセッション）で死後脳において取得されたと皮質下構造を解決するために平均化しました。比較のために、PD加重画像もセッションの数を介して人間の生活に取得しました。特に、目的はそれは厚さ約1mm（ 図1）、ヒトLGNのすべての6つの個々の層を、解決するために最良のシナリオでは可能であるかどうかを確認することでした。

図1.人間の外側膝状核層。LGNの層構造の模式図。大細胞（M）層は、より大きな神経細胞で構成されています細胞の大きさと運動とコースアウトライン（層1-2、濃い灰色として描か）を解決するための責任がある小さいセル密度。小細胞性層（P）は（ライトグレーとして描か層4-6、）微形と色を解決する責任がある小さい神経細胞の大きさと、より大きな細胞密度で構成されています。スケールバー1ミリメートル。染色された人間のLGN ¹²に基づいて図。....

プロトコル

1.参加者と死後脳セットアップ

注：すべての画像は、32チャネルのヘッ​​ドコイル及び全てMRIスキャンで3 T MRIスキャナを用いて取得されたRT、約20℃で実施しました。すべての参加者は右利きであり、書面によるインフォームドコンセントを与えました。各参加者は、神経疾患の既往がないとの良好な健康状態にありました。実験プロトコルは、承認され、ヨーク大学人間の参加者審査委員会のガイドラインに従いました。

1. 各参加者が記入し、MRI安全ガイドラインとニューロイメージングプロトコルを詳細に患者の同意書に署名して下さい。
2. 各参加者のために、それぞれの耳に耳栓を配置し、頭部の動きを最小限に抑えるためにパッドと頭を固定します。
3. 死後の脳イメージングのために、脳は神経画像の前に固定されており、MRI用ヘッドコイル内に収まる袋や容器内に収容されていることを確認します。 infに（優れた、そのz軸とヘッドコイルに死後脳を置き、erior）スキャナのボアと整列されます。脳幹（後部）は、スキャナベッドの足の方に向くようにします。
4. 追加のサポートのための死後の脳の周りに真空クッションの手を置きます。

2.皮質下のローカライズと処方

注：視床は中脳および大脳皮質の間に位置する脳の中央付近に位置デュアルローブ構造体です。背側視床内にあり、人間のLGNは〜10mmの最大を拡張する小さな皮質下の構造....

結果

皮質下の視床内処方されると、PD強調画像は、スライス選択ボックス（ 図4）内に収集されます。 SNRは、両方の死後およびインビボスキャンにおける平均の数を増やすことによって改善されました。画像品質を決定するために、異なるスキャンの平均値からのSNRは脳外のいくつかのエリアに標準偏差で平均脳領域の信号を分割して比較しました。 SNRがμ _組織が ​​脳領域内のROIの平均ピクセル強度値を示すSNR = 0.655 *μ _組織 /σ _空気 ¹¹として計算し、σ _空気は、バックグラウンド空気中のROIのノイズの標準偏差を表しますアーティファクトをゴーストのない画像と、0.655の要因は、強度画像（ 図2）でのバックグラウンドノイズのライス分布を示しています。死後脳は明らかdemarcaを示しています5 PD加重平均画像（〜15分）皮質下構造の明確な境界を示すため.......

ディスカッション

この研究は、皮質下領域の高解像度PD強調画像を得るために収集し、分析技術で最適化されたプロトコルを記述しています。スキャンパラメータの数を試験し、SNRを向上させ、取得回数、高解像度の皮質下構造を決定することができることで重要なステップを減少させるために、マトリクスサイズ、ボクセルサイズ、帯域幅に関連する最も重要なものに改変しました。生きている人間の中に最適なパラメータを見つけることに関連して、本研究は、死後脳をスキャンすることにより、モーションアーチファクトと患者の時間的制約の気にすることなく、理想的な条件の下でMRIスキャナの絶対限界をテストしました。今後の研究では、この高解像度画像は、切片試料を染色する前に、テンプレートとして使用することができます。

以前の研究では、高解像度のPD構造のイメージングに適した緩和時間と最適なプロトコルを記載しています1.5 T ^3,13のためのホルマリン固定、死後脳。本研究ではパラメータが臨床現場に最適な、減少したスキャン期間に許可され、最適化されました。我々は成功し、左右LGNの生体平均スキャン.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
マグニートムトリオ3T MRI	Siemens(エアランゲン、ドイツ)。
バキュームクッションハンド	シーメン	マット No: 4765454	製造者: Johannes-Stark-Stk. 8 D-92224 Amberg