방법 논문

인간 Subcortex의 고해상도 구조 자기 공명 영상 생체 및 사후

DOI:

10.3791/53309

⸱

2015년 12월 30일

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biology and Centre for Vision Research, York University, 2York MRI Facility, York University, 3Department of Ophthalmology & Vision Sciences, Laboratory Medicine & Pathobiology, University of Toronto

이 논문에서

요약

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여기에서는 피질하 구조를 해결하고 생리적 노이즈가 없을 때 LGN의 개별 층을 분해할 수 있는지 테스트하기 위해 등록하고 평균화해야 하는 최소 이미지 수를 결정하는 프로토콜을 제시합니다.

초록

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본 연구의 초점은 인간의 두뇌 생활에 비해 사후 뇌의 구조적 자기 공명 영상의 해상도 한계를 테스트하는 것이 었습니다. 생체 내에서 구조적 자기 공명 영상의 해상도는 궁극적으로 맥박, 호흡과 머리의 움직임을 포함하여 생리적 잡음에 의해 제한된다. 이미징 하드웨어가 계속 향상 있지만 밀리미터 스케일 구조를 해결하는 것은 여전히​​ 어렵다. 예를 들어, 측면 geniculate 핵의 일차 시각 감각 경로의 시냅스 (LGN), 일반적으로 여섯 인터리브 단안 층으로 구성되어 시상에서 시각적 릴레이 및 제어 핵. 뇌 영상 연구를 확실하게 1 mm 미만의 두께이다 작은 크기로 인해 이들 층을 구별 할 수 없었다.

사후 뇌의 구조적 자기 공명 영상의 해결 제한, 사용하여 여러 이미지가 오랜 기간 (~ 24 시간)에 걸쳐 평균을 시험 하였다. 목적은 각각의 L를 해결하는 것이 가능 여부를 테스트하는 것이었다생리 잡음의 부재의 LGN 즈. 프로톤 밀도 (PD) (1) 가중 된 펄스 시퀀스를 등록 할 필요가 이미지의 최소 수를 결정하는 해상도 및 다른 파라미터를 변경하여 사용하고 확실 LGN 다른 피질 영역을 구별하기 위해 평균화 하였다. 결과는 인간 뇌 생활에서 획득 된 영상을 비교 하였다. 생체 피험자는 임상 적용에 유용한 피질 하 구조 등을 구별 할 필요 PD 스캔의 최소 개수에 생리 잡음의 추가 효과를 결정하기 위하여 검사 하였다.

서론

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이 연구의 목적은 생리적 잡음의 부재하에 구조적 MRI의 해상도 한계를 테스트하는 것이었다. 프로톤 밀도 (PD) 가중 된 이미지를 등록 할 필요가 이미지의 최소 수를 결정하는 데 긴 시간 (24 시간 ~ 두 세션)을 통해 사후 뇌에서 획득 및 피질 하 구조를 해결하기 위해 평균화 하였다. 비교를 위해, PD 가중 이미지는 또한 세션에 걸쳐 인간 생활에 인수했다. 특히, 대물 렌즈는 약 1mm의 두께 (도 1)에있는 인간 LGN의 여섯 개별 층을 해결하기 위해 최상의 시나리오에서 가능한 것 여부를 확인하는 것이었다.

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그림 1. 인간의 측면 Geniculate 핵 층. LGN의 판상 구조의 개략도. Magnocellular (M) 층은 큰 신경 세포로 구성되어있다(어두운 회색을 묘사 층 1-2) 모션 물론 윤곽을 해결하기위한 책임이 있습니다 셀 크기와 작은 세포 밀도. Parvocellular 층 (P)는 (밝은 회색으로 묘사 층 4-6) 미세 형태....

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프로토콜

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1. 참가자 및 사후 뇌 설정

주 : 모든 이미지는 32 채널 헤드 코일 및 모든 MRI 스캔과 3 T MRI 스캐너를 이용하여 취득하고, 실온에서 약 20 ° C를 실시 하였다. 모든 참가자는 오른 손잡이했고, 동의서를 작성했다. 각 참가자는 신경 질환의 병력이없는 건강에 있었다. 실험 프로토콜은 승인 뉴욕 대학 인간의 참가자 심의위원회의 가이드 라인을 따라했다.

  1. 각 참가자가 작성하고 자기 공명 영상 안전 가이드 라인과 신경 영상 프로토콜의 자세한 사항 환자 동의서에 서명하자.
  2. 각 참가자의 경우, 각 귀에 귀마개를 배치하고 머리의 움직임을 최소화하기 위해 패드로 자신의 머리를 고정합니다.
  3. 사후 뇌 영상의 경우, 뇌가 뇌 영상 이전에 고정되어 MRI 헤드 코일 내부에 맞는 가​​방이나 컨테이너에 포함되어 있는지 확인합니다. 그 z 축과 머리 코일의 사후 뇌를 놓고 (우수는 INF하기erior) 스캐너의 구멍과 정렬됩니다. 뇌간 (후방)는 스캐너 침대의 발쪽으로 향해야합니다.
  4. 추가 지원에 대한 사후 뇌 주위가 진공 쿠션 손을 놓습니다.

2. 지역화 및 Subcortex을 처방

주 :이 시상 및 중뇌 대뇌 피질 사이에 위치 뇌의 중심 ....

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결과

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subcortex는 시상에서 규정되면, PD 가중 이미지는 슬라이스 선택 상자 (그림 4)에서 수집된다. SNR 모두 사후 및 생체 검사에서 평균 수를 증가시킴으로써 향상. 이미지 품질을 결정하기 위해, 다른 스캔에서 평균 SNR은 뇌 일부 영역에 외부 표준 편차가 평균 뇌 영역의 신호로 나누어 비교 하​​였다. SNR은 SNR로서 산출 하였다 = 0.655 * 조직 / σ 조직은 뇌 영역 내에서 ROI의 평균 화소 강도 값을 나타내고, μ 공기 (11)는, σ 공기의 배경 공기 ROI의 잡음의 표준 편차를 나타내고, μ 스팅 프리 아티팩트이며, 0.655 계수 진폭 이미지에서 배경 잡음의 라이 시안 분포 (도 2)을 나타낸다 이미지. 사후 뇌는 분명 demarca를 보여줍니다5 PD 가중 .......

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토론

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본 연구는 피질 영역 고해상도 PD 강조 영상을 얻기 위해 수집 및 분석 기술에 최적화 된 프로토콜을 설명한다. 스캐닝 파라미터의 개수는 테스트 SNR을 증가 인수의 수, 고해상도 피질 하 구조를 결정할 수있는에서 중요한 단계를 감소 매트릭스 크기, 복셀 사이즈 및 대역폭에 관한 가장 중요한 것들로 수정 하였다. 살아있는 인간 내에서 최적의 매개 변수를 찾는와 함께,이 연구는 사후 뇌를 스캔하여 모션 아티팩트와 환자 시간 제약의 걱정없이, 이상적인 조건에서 MRI 스캐너의 절대 한계를 시험했다. 앞으로의 연구에서는이 고해상도 이미지 및 절편 표본을 염색하기 전에 주형으로 사용될 수있다.

이전 연구의 고해상도 구조적 PD 촬상에 적합한 완화 시간 및 최적의 프로토콜을 설명했다1.5 T 3,13에 대한 포르말린 고정 사후 뇌. 본 연구의 매개 변수는 임상에 대한 최적의 감소 스캔 시간, 허용되는, 최적화되었다. 우리는 성공적 좌우 LGN의 생체 내

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공개 사항

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저자는 공개할 것이 없습니다.

감사의 글

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저자는 캐나다 자연과학 및 공학 연구 위원회(Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, NSERC), 도로시 피츠 연구 기금(Dorothy Pitts Research Fund, NG), 니키 앤 토르 이튼(Nicky and Thor Eaton) 연구 기금과 같은 자금 출처를 인정합니다. 저자는 Kevin DeSimone과 Aman Goyal, 그리고 MRI 수집 및 분석 전문 지식에 대해 인정합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
마그네톰 트리오 3T  MRISiemens(독일 에를랑겐).
진공 쿠션 핸드지멘매트 번호: 4765454제조사: Johannes-Stark-Stk. 8 D-92224 Amberg
스

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Devlin, J. T., et al. Reliable identification of the auditory thalamus using multi-modal structural analyses. NeuroImage. 30 (4), 1112-1120 (2006).
  2. Fellner, F., et al. True proton density and T2-weighted turbo spin-echo seq....

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재인쇄 및 허가

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