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방법 논문

neurodegenerative 질병의 분석에서 확산 텐서 자기 공명 영상

28.4K 조회수

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DOI:

10.3791/50427

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2013년 7월 28일

 , 

이 논문에서

요약

MRI 기반 도구를 식별하기로 확산 텐서 영상 (DTI)는 기본적으로 제공 생체 내 대뇌 백질 내의 신경 장애로 인해 뇌와 병적 인 프로세스의 미세 구조. DTI 기반 분석은 그룹 수준과 하나의 주제 데이터를 모두 뇌 질환에 응용 프로그램을 허용합니다.

초록

확산 텐서 영상 (DTI) 기술은 생체 내에서 대뇌 백질 (WM)의 미세 프로세스에 대한 정보를 제공합니다. 현재 응용 프로그램은 대조군에 비해 다른 DTI 분석을 사용하여 서로 다른 뇌 질환, 특히 퇴행성 신경 질환에 WM 참여 패턴의 차이를 조사하기 위해 설계되었습니다.

DTI 데이터 분석은 변량 방식으로 수행됩니다, 함께 섬유 추적과 같은 부분 이방성 등의 지역 확산 방향 기반의 메트릭 (FA), (FT) 즉 voxelwise 비교 순서로 그룹 수준에서 tractwise 분수 이방성 통계 (TFAS)와 함께 그룹 수준에서 WM의 변경 지역의 패턴의 정의를 목표로, WM 구조에 따라 FA의 차이를 식별합니다. 정위 표준 공간으로 변환 그룹 연구를위한 전제 조건이며, D를 유지하기 위해 처리 철저한 데이터를 필요로irectional 상호 의존성. 현재 응용 프로그램은 그룹 수준에서의 데이터 분석에서 공간 정상화 동안 양적, 방향 정보의 보존을위한 최적화 된 기술 방법을 보여줍니다. 이 기초에, FT 기술은 FT에 의해 정의 된 메트릭 정보를 정량화하기 위해 그룹의 평균 데이터에 적용 할 수 있습니다. 또한, DTI 방법의 응용 프로그램, 개별 과목 단위에서 종 분석 정위 정렬 후 FA-지도 즉 차이, 신경 장애의 진행에 대한 정보를 알 수있다. DTI 기반의 결과를 더욱 품질 개선은 높은 소음 수준 그라데이션 방향 제어 제거의 응용 프로그램에 의해 전처리하는 동안 얻을 수 있습니다.

요약하면, DTI는 뇌 전체 기반 및 기관 기반 DTI 분석의 조합에 의해 다양한 뇌 질환의 독특한 WM의 pathoanatomy을 정의하는 데 사용됩니다.

서론

인간의 뇌 확산 텐서 영상

중추 신경계 백질 (WM) 책자는 neuroglia 세포의 다른 작은 집단의 여러 유형의 이외에 밀집 축삭으로 구성되어 있습니다. 축삭 내의 축삭 막뿐만 아니라, 잘 정렬 된 단백질 섬유는 뇌 WM 1 이방성 물 확산을 선도 섬유 방향으로 물 확산 수직을 제한합니다. 축삭의 주위에 수초도 내 및 세포 외 수분이 모두 이방성에 기여할 수 있습니다.

이 이방성의 정량적 인 설명은 확산 텐서 영상 (DTI)에 의해 감지 될 수있다. DTI 물 확산의 로컬 미세 특성 가중치 조직의 이미지를 생성합니다. 각 위치에서의 이미지 강도는 (로 표현 소위 자기 확산 그라디언트의 강도와 방향에 따라 감쇠B 값),뿐만 아니라 물 분자가 3 확산하는 지역의 미세 구조, 확산 계수 D, 스칼라 값에 :

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프로토콜

분석 방법 : 사전 및 사후 처리

voxelwise 검출로 인해 - - 등방성 또는 이방성 하나, 각각의 복셀에 대한 늘어난 또는 편원 확산 텐서의 결과로 다음과 같은 프로토콜의 작업이 될 수 있습니다 흰색 물질 책자에서 voxelwise 확산 특성을 분석하는 것입니다. 복셀 텐서의 파라미터는 FA-맵의 계산이나 fibertracts의 식별 (그림 1) 중 하나에 사용됩니다.

다음과 같이 분석 결과를 얻기 위해서는 소프트웨어 패키지 텐서 영상 및 섬유 추적 (TIFT) 17를 사용합니다. TIFT은 다음과 같은 요구 사항에 대한 분석 도구를 제공합니다 :

  • DTI 측정, 예를 들어, FA-지도,의 관점에서 분석
  • 정위 정상화
  • FA의 조건이나 다른 DTI 통계 그룹 비교
  • FT의 다양한 분석 방법
  • 그룹의 FT는 D의 평균TI 데이터와 해당 통계 분석.

이러한 기능은 하나의 소프트웨어 환경 17,29,30,31에서 다양한 분석 할 수 있습니다. ....

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결과

1. hyperkinetic 장애 QC 및 환자의 데이터를 응용 프로그램의 손상 그라데이션 방향에 대한 수정

QC의 응용 프로그램과 후속 볼륨 배제 (손상 GD에 대한 수정의 결과로)의 효과에 대한 예를 들어, 그림 8은 29 premanifest 헌팅턴의 질병의 그룹 비교 볼륨 배제와와하지 않고 전체 뇌 기반 공간 통계의 차이점을 보여줍니다 30 나이와 성 대 과목 컨트롤을 일치. 스캔 프로토콜은 1.5 테슬라 MAGNETOM 심포니 (지멘스 의료, 에를 랑겐, 독일)에서 수행 하였다. DTI 연구 프로토콜은 환자와 컨트롤에 대한 동일했다 64 그라데이션 방향 (B = 1,000 초 / mm 2)을 나타내는 72 권 (40 조각, 96 X 96 픽셀, 슬라이스 두께 2.3 mm, 픽셀 크기 2.3 X 2.3 mm)로 구성 최소한의 확산 가중치 (B = 100 초 / mm 2)를 가진 8 검색합니다. 에코 시간 .......

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토론

DTI 데이터 간 주제 평균값은 각각 확산 진폭 (FA 정보를 이용하여)과 확산 방향 (FT에 따라)에 대하여 달성 할 수있다. FA 맵의 평균은 WBSS 및 TFAS하여 대상 집단의 통계적 비교를 할 수 있습니다. 이 방법론 프레임 워크는 간 대상 평균화 및 그룹 비교와 DTI 기법에 대한 소개를 제공합니다. 정위 정규화 및 그룹 수준에서 FA지도의 비교 대상 그룹 간의 차이를 정량화하기 위해 여러 가능성을 수 있습니다. WBSS 및 TFAS 뇌 변화, 예를 들면 신경 퇴행성 질환 와이즈 유사한 패턴으로 대상 그룹의 그룹 수준에서 차이를 측정하는 유언 검인 방법이 될 것으로 보인다. 서로 다른 임상 표현형과 장애의 경우, 그룹 수준에서 분석 방법이 사용되지 않을 수도 있지만, XP 환자의 연구에서 예를 들면 알 수 있듯이 페어의 방식이 아니라 분석이 적합 할 수 있습니다.하나의 케이스 수준에서이 DTI 기반 뇌 매핑은 다른 임상 상황에서, preneurosurgical 진단의 중요하고 가치있는.......

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공개 사항

저자는 공개 아무것도 없어.

감사의 글

이 작품의 일부는, QC 및 hyperkinetic 장애 환자의 데이터를 응용 프로그램의 손상 그라데이션 방향에 대한 보정에 대한 연구, 즉 유럽의 HD 네트워크 (EHDN 프로젝트 070)에 의해 지원되었다. 이 특정 연구에서 MRI 검사는 런던 사이트 TRACK-HD 일대의 일환으로 획득 하였다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
MR 스캐너Siemens 1.5 T Magnetom Symphony
분석 소프트웨어 TIFT - Tensor Imaging and Fiber Tracking

참고문헌

  1. Moseley, M. E., Cohen, Y., et al. Diffusion-weighted MR imaging of anisotropic water diffusion in cat central nervous system. Radiology. 176, 439-445 (1990).
  2. Mori, S., van Zijl, P. C. M. Fiber tracking: principles and strategies - a technical review. ....

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재인쇄 및 허가

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