Name: 인간 Subcortex의 고해상도 구조 자기 공명 영상 생체 및 사후 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: 학습하세요 고해상도 구조 자기 공명 영상 기술을 활용하여 생체 및 사후 인간 뇌의 피하 구조를 분석하는 방법을. 이 프로토콜은 측면승상핵 개별 층을 식별하고 생리학적 잡음을 최소화하여 임상 영상의 효율성을 높입니다.

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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.

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. <ol><li> 각 참가자가 작성하고 자기 공명 영상 안전 가이드 라인과 신경 영상 프로토콜의 자세한 사항 환자 동의서에 서명하자. </li><li> 각 참가자의 경우, 각 귀에 귀마개를 배치하고 머리의 움직임을 최소화하기 위해 패드로 자신의 머리를 고정합니다. </li><li> 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. </li><li> 추가 지원에 대한 사후 뇌 주위가 진공 쿠션 손을 놓습니다. </li></ol> 2. 지역화 및 Subcortex을 처방 주 :이 시상 및 중뇌 대뇌 피질 사이에 위치 뇌의 중심 근처에 위치한 듀얼 결각 구조이다. 등쪽 시상에 위치한, 인간의 LGN은 ~ 10mm의 최대 확장하는 작은 피질 하 구조입니다. <ol><li> 새로운 참가자를 등록하려면, MRI 이미징 소프트웨어를 열고 왼쪽 상단 모서리에있는 환자 탭을 클릭합니다. 그런 다음 등록을 클릭합니다. </li><li> 해당 환자의 정보를 입력 한 다음 시험 탭을 클릭합니다. </li><li> 로컬 라이저 검사를 얻으려면, 새로운 프로토콜을 만들 시험 탐색기 탭을 클릭합니다. 화면에 설정 창을 준수 일반 탭을 클릭 한 다음 매개 변수를 입력 취득시간 28 초, 취득 매트릭스 160 × 160, 1 조각, 1.6 mm 두께의 등방성 복셀 크기, FOV = 260mm, FOV 단계 = 100 %, 슬라이스 해상도 = 69 %, 상과 부분적인 위상을 슬라이스 푸리에 = 6/8, TR = 3.15 MS, TE = 1.37 밀리 초는 각도 = 8 ° 플립. </li><li> (도 4) 내에서 시상 피질 핵을 피복 로컬 라이저 PD 위에 이미지를 획득뿐만 아니라 구조를 주변에 사용되는 슬라이스 선택 박스를 오버레이. </li></ol> 3. 고해상도 구조 매개 변수 <ol><li> 고해상도 PD 중점 검사를 얻기위한 새로운 프로토콜을 만듭니다. , TR을 획득 시간 179 초, 취득 매트릭스 512 × 512, 0.3 × 0.3 × 1mm 3 복셀 크기 = 3.25 초 : 화면의 설정 창에서 일반 탭을 클릭하고 관상 방향으로 다음과 같은 매개 변수를 입력 , TE = 32 밀리 초, 플립 각도 = 120 °, 인터리브 슬라이스 인수, FOV 함께 = 160mm, FOV가 상 = 100 %, 병렬 자기 공명 영상 (GRAPPA)를 읽어(2)의 가속 계수. <ol><li> 32 밀리 초 5. 첫 번째 에코의 에코 기차 길이, 터보 스핀 에코 시퀀스를 사용하면이 순서의 효과적인 에코입니다. SNR을 최대화하기 위해, 가능한 최소 40 Hz에서 / 화소의 대역폭 (BW)를 감소. FOV = 160mm로, 각각 1mm 두께를, 검사 시간을 줄이고 18 조각을 선택합니다. 이 슬래브 관심 피질 영역의 충분한 커버리지를 제공한다. , 피질 하 구조의 신뢰성 확인을 위해 위의 매개 변수와 함께 5 실행을 획득 : 주. 총 검사 시간 만 ~ 15 분 (그림 5)입니다. 지방 포화는 사용되지 않았다. </li></ol></li><li> 사후 뇌 영상에서 피질 하 구조의 신뢰성 확인은 3.1 (그림 6)에서와 같은 스캔 프로토콜 다음 만 ~ 3 분의 총 시간으로 한 검사에서 관찰 할 수있다. </li></ol> 4. 이미지 분석 참고 : 사용, 자유롭게 사용할 수 FMRIB의를 MRI 데이터를 분석하려면소프트웨어 라이브러리에서 다운로드 할 수 있습니다 (FSL) 패키지 ( <a href="https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/">https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/</a> ). <ol><li> 터미널 창을 열고 NIfTI 변환기에 DICOM과 NIfTI 형식으로 각 PD 볼륨에 대한 스캐너에서 원시 DICOM 파일을 변환합니다. 의 숫자는 무료로 다운로드 가능 (예., <a href="https://www.nitrc.org/projects/mricron">https://www.nitrc.org/projects/mricron</a> ). 명령 행에서 각 PD 가중 이미지 실행의 디렉토리 다음에 dcm2nii 입력합니다. </li><li> 터미널 창에서 원래 PD 스캔의 매개 변수를 얻을 수 있습니다. NIfTI 형식의 PD 스캔 다음 명령 줄에서 fslinfo 입력합니다. </li><li> 배 해상도와 원래 PD 스캔에서 fslinfo에서 파라미터에 의해 지정된 반 복셀 크기를 갖는 고해상도 영상 빈 타겟 볼륨을 생성. 다음과 같이 명령에 대한 데이터 입력의 순서는 다음과 같습니다 fslcreatehd &lt;xsize&gt; &lt;정의하는 YSize&gt; &lt;Z크기&gt; &lt;로 tsize&gt; &lt;xvoxsize&gt; &lt;yvoxsize&gt; &lt;zvoxsize&gt; &lt;TR&gt; &lt;xorigin&gt; &lt;yorigin&gt; &lt;zorigin&gt; &lt;데이터 유형&gt; &lt;에 HeaderName&gt; 참고 : 3.1에 설명 된대로 다음 매개 변수를 사용하여 원래의 PD 스캔이 수집하는 경우 예를 들어, (즉, 512 × 512 매트릭스, 18 조각, 0.3 × 0.3 × 1mm 3 복셀 크기, TR = 3.25들), 다음을 입력 명령 창에 : fslcreatehd 1,024 1,024 36 0.15 0.15 1 0.5 3.25 0 0 0 4 blankhr.nii.gz </li><li> 항등 행렬을 이용하여 변환을 정의한다. 텍스트 파일은 다음과 같습니다 &#39;identity.mat&#39;로 저장 텍스트 편집기 프로그램을 입력 : 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 </li><li> 1024 매트릭스에 512에서 전체 해상도를 두 배로 각각 원래 PD 가중 실행을 업 샘플링, 변환을 적용하는 바람둥이 명령을 사용하여, 0.15 × 0.15의 해상도의 결과로 각 차원의 복셀 크기를 절반으로0.5 mm의 3 ×. 각 PD 볼륨에 대한 터미널 창에서 실행마다 원본과 출력의 이름을 변경하는 다음과 같은 바람둥이 명령을 입력 : -interp 싱크 -in originalPD.nii.gz -ref blankhr.nii.gz -applyxfm -init identity.mat -out highresPD.nii.gz를 꼬시 주 : originalPD.nii.gz 소스 볼륨, 원하는 출력 해상도 blankhr.nii.gz이며 highresPD.nii.gz는 출력 볼륨의 이름이다. </li><li> 새 폴더에 모든 고해상도 이미지를 이동하고 터미널 창에서로 이동합니다. </li><li> 각 참가자에 대해, fslmerge를 사용하여 단일 파일 4D에 모든 업 샘플링 PD 화상을 연결. 터미널 창에 다음을 입력합니다 : fslmerge -t concat_highresPD * .nii.gz 참고 :이 co​​ncat_highresPD.nii.gz라는 4D 파일을 만듭니다. </li><li> 모션 mcflirt (10)를 사용하여 연결된 파일을 수정합니다. 이 도구는 선형 (아핀)에 대한 자동화 된 강력한 등록 남북 간 모달 뇌 이미지 수 있습니다. 선택더 정확성을 더 최적화 패스로 싱크 보간을 (내부적으로) 활용 4 단계의 보정. 터미널 창에 다음을 입력합니다 : mcflirt -in concat_highresPD -out mcf_concat_highresPD.nii.gz -stages 4 -plots 참고 :이 mcf_concat_highresPD.nii.gz라는 4D 파일을 만듭니다. </li><li> 마지막으로, 3D 이미지 사용 fslmaths을 의미 만듭니다. 터미널 창에 다음을 입력합니다 : fslmaths mcf_concat_highresPD.nii.gz -Tmean mean_highresPD.nii.gz 참고 :이 높은 품질의 mean_highresPD.nii.gz라는 3D 파일을 만듭니다 </li><li> fslview 명령을 사용하여 최종 결과 3D 고해상도 이미지를 시각화. 이미지가 어디의 디렉토리에서 터미널 창에 다음을 입력 : fslview mean_highresPD.nii.gz. &quot; </li><li> 질문에 로아의 강도 프로파일을 검사합니다. fslview를 사용하여 투자 수익 (ROI)을 생성 (이 예를 들어 LGN의 영역에 걸쳐 그려진 수직선을 할 수있다). fslview에서 고해상도 화상을 PD로드. 도구 탭을 클릭,다음 ROI를 그리기 위해 이미지를 확대하기 위해 하나의 이미지 탭을 클릭합니다. 그런 다음, 마스크 만들기 탭 다음에 파일 탭을 클릭합니다. 관심의 투자 수익 (ROI)에 선을 그립니다. 다음, 저장을 파일을 클릭하여 투자 수익 (ROI)을 저장합니다. 강도 비교와 문제의 다른 로아에 대한 투자 수익 (ROI) 내에서 여러 분야의 선 마스크를 반복합니다. </li><li> 이미지의 결과 강도를 분석하는 AFNI의 3dmaskdump 명령을 사용하십시오. 이미지는 이미지의 강도와 위치를 추출하는 단말기 창에서 다음 명령을 사용하여 어디의 디렉토리에서 투자 수익 (ROI) 마스크 (result_mask.txt로 제공) 3dmaskdump -o result_mask.txt -noijk -xyz -mask ROI_linemask.nii.gz PDaverage_image.nii.gz </li></ol>

<ol><li>Devlin, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliable+identification+of+the+auditory+thalamus+using+multi-modal+structural+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Reliable identification of the auditory thalamus using multi-modal structural analyses.</a> NeuroImage. 30 (4), 1112-1120 (2006).</li>
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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</e...

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. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53309/53309fig1.jpg" /> 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 형태와 색상을 해결하기위한 책임이 있습니다 작은 신경 세포의 크기와 큰 세포 밀도로 구성된다. 스케일 바 1mm. 스테인드 인간 LGN (12)을 기준으로 그림. 행렬의 크기가 증가 될 때 MRI에서 공간 해상도는 향상되고, 시야 - (FOV) 및 슬라이스 두께가 감소되는 경우. 그러나, 증가 된 해상도는 복셀 체적에 비례 잡음비 (SNR)에 대한 신호를 감소시킨다. SNR은 또한 측정 횟수의 제곱근에 비례한다. 여러 이미지 별도 촬상 세션에 걸쳐 획득 할 수 있지만, 살아있는 사람에서, 궁극적 인 분해능은 그러한 호흡 순환기 맥동과 머리의 움직임으로, 생리 잡음에 의해 제한된다. 높은-resolution (0.35 mm 평면 복셀)는 가중 스캔 취득한 PD. PD 스캔은 시상 1 회색과 흰색 대비를 강화하고, T 1과 T 2 영향을 최소화 이미지를 얻을 수. 그 화상은 촬상 공간의 단백질 및 지방과 같은 물과 고분자 형태의 양성자 농도에 의존한다. 인해 자화 (2)의 길이 방향 성분에 더 밝은 이미지 신호 티슈 결과 양자의 수가 증가. 그들이 주변 조직과 피질 하 구조의 높은 콘트라스트를 제공하기 때문에 PD 가중 스캔을 수집 하였다. 이러한 T2 및 T1- 강조 영상 다른 대조 1,3- ƒ 결정된 인해 작은 콘트라스트 잡음비에 LGN 피질 하 구조 등을 서술하는데 어려움을 초래할. 마찬가지로, 이전의 연구는 포르말린의 PD 강조 영상이 사후 뇌가 resulte 고정 발견회색과 흰색 물질 사이에 높은 콘트라스트의 차이에서 D T1-과 비슷한 회색과 흰색 물질 이미지 강도 3,4 있었다 T2 강조 영상 비교. 기본 생물 물리학 결정은 이러한 차이를 설명 할 수 있습니다. 수소 양성자 (세로) T1 및 T2 (가로) 휴식 시간은 조직 내에서 어떻게 물 이동에 따라 달라집니다. 이러한 가교 단백질에 의한 포르말린 작품으로 고정 제. 고정 제를 사용하는 경우 물 이동성 사이의 차이는 서로 다른 조직 유형 사이에서 감소된다. 감소 T1 조직 대비, 정착 후에 관찰 된 반면 더 분화 3,4- 제공 정착 증가 뇌 조직 내의 프로톤의 상대 밀도의 차이, 반면. 이전의 연구는 1.5 T 5,6,7를 사용하여 PD 가중 검사에서 LGN을 식별하고 3 T 스캐너 8,9에있다. 그것은 정확하게의 범위를 개설 할 수 있도록 이러한 검사를 구하는 것이 중요LGN. 피질 핵의 전체 범위를 유지하기 위해, (18) PD-가중 조각은 시상에서 얻었다. 각 볼륨은, 배 해상도 1,024 행렬로 재 샘플링 (0.15 mm 면내 복셀 사이즈), 연접, 모션 보정 및 피질 하 구조 고해상도 3D 이미지를 생성하기 위해 평균화 하였다. 다음 슬라이스 처방 PD에 필요한 이미지의 최적의 수는 살아있는 인간에서 15 분 미만으로 스캔 시간을 감소, 5였다. 만 1 PD의 이미지는보다 3 분에 스캔 시간을 단축, 명확하게 사후 뇌의 피질 영역을 구별하는 데 필요한되었다 (그림 2, 3). 전체 포르말린 고정 사후 뇌 표본 82 세에서 심폐 정지로 사망 한 여성에서 스캔했다. 의료 기록의 검토 밝혀 그녀는 것으로 만성 폐쇄성 폐 질환, 협심증, 트리플 우회 수술 팔년 전에 죽음에, 자궁암은 자궁 절제술로 치료칠년 죽음, 고지혈증, 녹내장, 백내장 수술 전에. 사후 뇌 시료는 동일한 촬상 프로토콜뿐만 아니라 화질 비교를위한 많은 시간에 걸쳐 다른 파라미터들에서 스캔 된 4 ° C.The의 사후 뇌에서 최소 3 주 동안 10 % 중성 완충 포르말린에 침지 고정시켰다 . 단지 최적화 파라미터는 프로토콜에 대해 기술한다.

<table><tbody><tr><td>마그네톰 트리오 3T&nbsp; MRI</td><td>Siemens(독일 에를랑겐).</td><td></td><td></td></tr><tr><td>진공 쿠션 핸드</td><td>지멘</td>스 <td>매트 번호: 4765454</td><td>제조사: Johannes-Stark-Stk. 8 D-92224 Amberg</td></tr></tbody></table>

인간 subcortex의 고해상도 구조 자기 공명 영상<i&gt; 생체</i&gt; 및 사후

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

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.

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 ...

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.

인간 Subcortex의 고해상도 구조 자기 공명 영상<I&gt; 생체</I&gt; 및 사후

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

본 실험의 전반적인 목표는 사후 및 생존 인간 뇌의 피질하 구조를 분해하고 비교하기 위해 구조적 MRI의 해상도 한계를 테스트하는 것입니다. 저희 연구실의 연구는 환자군 내의 작은 피질하 핵들을 연구하는 것을 포함해 왔습니다. 이들은 크기가 작고 뇌 내에 쌍으로 존재하기 때문에 연구하기가 어렵습니다.우리는 사후 및 살아있는 인간의 뇌 모두에서 이러한 피질하 구조를 분해할 수 있는 프로토콜을 개발했습니다. 이 기술의 장점는 스캔 시간이 단축된다는 점이며, 이는 임상 응용 분야에서 유용합니다. MRI 해상도는 노이즈에 의해 제한되므로, 우리는 최종 해상도가 어느 정도가 될지 결정하고자 했습니다.피험자의 머리 움직임, 맥박, 호흡과 같은 가장 큰 노이즈 원인들이 없는 상태에서, 32채널 헤드 코일이 장착된 3T MRI 스캐너를 사용하여 본 프로토콜에 설명된 모든 영상을 획득하십시오. 본 영상에서는 연구 참여자의 영상 촬영 세션을 위해 Siemens MAGNETOM TRIO 3T MRI 스캐너를 사용하여 각 단계를 시연합니다. 먼저 반드시 MRI 안전 스크리닝을 수행하십시오.그런 다음 신경영상 프로토콜의 세부 사항을 검토하고, 피험자의 스캔 준비를 하는 동안 환자 동의서에 서명하도록 합니다. 피험자의 귀에 귀마개를 삽입합니다. 이어서 머리 움직임을 최소화하기 위해 패드로 머리를 고정합니다.사후 뇌 스캔 영상을 획득할 때는 신경 영상 촬영 전 뇌가 고정되었는지 확인하고, MRI 헤드 코일에 들어갈 수 있는 수밀성 백이나 용기에 담으십시오. 뇌간이 스캐너 침대의 발 쪽을 향하도록 하고 Z축을 스캐너 보어와 일직선이 되게 하여 뇌를 헤드 코일에 배치하십시오. 또한 추가적인 지지를 위해 뇌 주변에 진공 쿠션을 배치하십시오.스캔 전, 좌측 상단의 환자(patient) 탭을 선택하십시오. 등록(register) 탭을 사용하여 해당 피험자 정보를 입력하십시오. 그 다음 검사 탐색기(exam explorer) 탭에 있는 검사(exam) 탭을 클릭하십시오.먼저 새로운 LOCALIZER 스캔 프로토콜을 생성하십시오. 설정 창의 routine contrast and resolutions 탭에서 화면에 표시된 대로 파라미터를 입력하십시오. 다음으로, 고해상도 양성자 밀도 가중 스캔(proton density weighted scans)을 얻는 데 사용할 새로운 프로토콜을 생성하십시오. 화면에 표시된 파라미터를 사용하여 이를 관상면(coronal orientation) 방향으로 설정하십시오.신호 대 잡음비를 최대화하기 위해 대역폭을 가능한 최소로 줄입니다. 스캔 시간을 단축하려면 1mm 두께의 슬라이스 18개를 선택하고 시야(field of view)를 160mm로 설정하십시오. 다음으로, 로컬라이저 위에 양성자 밀도 영상을 획득하기 위한 슬라이스 선택 박스를 겹쳐서 설정합니다.시상 내의 시상하핵뿐만 아니라 주변 구조들이 모두 포함되었는지 확인하십시오. 그 다음, 피질하 구조물을 안정적으로 식별할 수 있도록 스캔을 시작하십시오. 이 매개변수로 5회 반복 측정하십시오.사후 뇌 영상을 촬영할 때, 동일한 스캐닝 프로토콜을 따르면 약 3분 정도의 총 소요 시간으로 단 한 번의 스캔만으로도 피질하 구조의 신뢰할 수 있는 식별이 가능합니다. 데이터를 분석하려면 무료로 제공되는 FSL 소프트웨어를 사용하십시오. 먼저 터미널 창을 엽니다.그 다음, 각 양성자 밀도 볼륨에 대해 스캐너에서 얻은 원본 DICOM 파일을 NIfTI 형식으로 변환합니다. 명령줄에 'dcm2nii' 명령어를 입력하고 각 이미지의 디렉토리를 지정한 후 실행합니다. 이어서, 원래의 양성자 밀도 스캔 파라미터를 확인합니다.그 후, 이 파라미터들의 복셀 크기의 절반에 해당하는 고해상도 빈 이미지 타겟 볼륨을 생성합니다. 이를 위해 임의의 텍스트 편집기 프로그램에서, 먼저 여기에 표시된 것처럼 단위 행렬을 사용하여 변환을 정의하고 identity.mat라는 이름의 텍스트 파일로 저장하십시오. 다음으로, flirt 명령어를 사용하여 변환을 적용함으로써 각 원본 런을 샘플링하여 전체 해상도를 두 배로 높입니다.이 과정의 결과로 10 24 행렬이 생성되며 각 차원의 복셀 크기가 절반으로 줄어듭니다. 이제 모든 고해상도 이미지를 새 폴더로 이동하십시오. 그 후 각 참가자에 대해, UPS 샘플링된 모든 양성자 밀도 이미지를 하나의 4D 파일로 병합하십시오.FSL merge 명령의 motion 옵션을 사용하여 연결된 파일들을 보정하십시오. URT 명령을 사용하여 4단계 보정을 선택하며, 이는 더 높은 정확도를 위해 추가 최적화 단계로 sync 보간법을 활용합니다. 다음으로, FSL maths를 사용하여 3D 평균 영상을 생성하십시오.그런 다음 FSL view 명령어를 사용하여 최종 결과물인 3D 고해상도 이미지를 시각화합니다. 이제 관심 영역, 즉 ROI를 생성합니다. FSL view를 사용하여 고해상도 이미지를 불러옵니다.그런 다음 도구(tools) 탭에서 단일 이미지(single image) 탭을 선택하여 ROI를 그리기 위한 뷰를 확대합니다. 이어서 파일(file) 탭을 클릭한 후 마스크 생성(create mask)을 선택하고, ROI 내에 선을 그린 후 저장합니다. 마지막으로, AF acne의 3D 마스크 덤프(3D mask dump) 명령을 사용하여 방금 생성한 ROI 마스크의 이미지, 강도 및 위치를 추출합니다.결과는 텍스트 파일로 출력되며, 이는 추가 분석에 사용될 수 있습니다. 이 일련의 이미지들은 생체 내(in vivo) 뇌와 사후(postmortem) 뇌의 볼륨 평균값을 비교합니다. 사후 뇌의 경우 하나의 양성자 밀도 가중 볼륨(proton density weighted volume)에서도 피질하 구조의 경계가 뚜렷하게 나타나는 반면, 생체 내 뇌에서 이 정도의 세밀함을 얻으려면 최소 5장의 평균화된 이미지가 필요하다는 점에 유의하십시오. 생체 내 뇌 이미지의 이 관상면 단면에서는 LGN 및 기타 피질하 구조의 구분이 명확히 보이며, 여기서는 동일한 세션의 동일한 영상 파라미터로 40개의 양성자 밀도 볼륨을 평균화한 동일한 뇌의 또 다른 단면을 확인할 수 있습니다.이 사후 뇌 슬라이스는 단일 양성자 밀도 볼륨 스캔으로 획득되었으며, 좌우 LGN을 포함한 피질하 구조의 명확한 구분을 제공합니다. 이 슬라이스는 동일한 슬라이스 처방으로 100개의 양성자 밀도 볼륨을 평균화한 사후 뇌의 모습입니다. 확대된 뷰에서는 피질하 구조의 명확한 경계가 나타납니다.여기에서는 생체 내(in vivo) 좌우 LGN 및 사후(postmortem) 좌우 LGN의 선 강도 프로필을 볼 수 있습니다. 이 선들은 생체 내에서는 최대 40회 평균값, 사후에는 100회 평균값을 나타냅니다. 사후 뇌에서는 생체 내 뇌의 층 구조에 기인한다고 볼 수 있는 강도 변화가 나타나지 않았습니다.층(layers)으로 인해 강도에 차이가 있었습니다. 이 비디오를 시청하고 나면, 고해상도 용액을 얻기 위한 최적화된 프로토콜을 수행하고 피질하 영역의 양성자 밀도 영상을 획득하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 이 방법을 따르면, 적절히 적용했을 때 임상 현장에서 살아있는 사람의 경우 15분 미만으로, 사후 뇌의 경우 3분 미만으로 스캔 시간을 단축할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

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인간 Subcortex의 고해상도 구조 자기 공명 영상

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