Name: 확산 텐서 영상 및 Tractography를 사용하여 인간의 백색증의 기본 시각 통로에 연결 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 26 s
Description: 학습하세요 확산 MRI와 확률적 및 결정적 트랙토그래피를 사용하여 백색증 환자와 대조군의 시각로 연결성을 비교 분석하는 방법을. 이 비침습적 기술은 살아있는 뇌의 백질 경로를 매핑하여 신경외과 계획에 활용됩니다.

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이 작품은 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC)에 의해 부분적으로 지원됩니다. 저자는 참가자들에게 감사의 백색증 환자를 모집 그의 도움 박사 릭 톰슨, 데니스 Romanovsky 그의 도움 분석의 일부를 실행하고 그림을 수정하기위한, 모니카 히랄 치카 그녀의 도움을 tractography 그녀의 지식과 조언, 조이 윌리엄스 그의 MRI 분석 전문 지식에 대한 MRI 획득 및 아만 고얄있다.

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<li>Bridge, H., Thomas, O., Jbabdi, S., Cowey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+connectivity+after+visual+cortical+brain+damage+underlie+altered+visual+function%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Changes in connectivity after visual cortical brain damage underlie altered visual function.</a> Brain. 131, 1433-1444 (2008).</li>
<li>Asman, A. J., Landman, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-local+statistical+label+fusion+for+multi-atlas+segmentation%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Image.+Anal%22%5BJournal%5D)">Non-local statistical label fusion for multi-atlas segmentation.</a> Med. Image. Anal. 17 (2), 194-208 (2013).</li>
</ol>

저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

WM 변경하고,보다 구체적으로는, 제어 장치가 예상 된 비교 백색증 연결성을 감소시켰다. 따라서, 제어뿐만 아니라 여기에보고 백색증 남성 환자에서 감소 연결에 비해 백색증의 오른쪽 반구의 감소 FA는 우리의 예측과 일치한다. 성 반구 효과가 제안하는 건강한 뇌에 대한 연구는 여성에 비해 남성의 왼쪽 반구에 WM 복잡성을 감소하지만 30 ~ 31 본 연구에서 관찰 된 성별과 반구 관련 차이점을 설명 할 수 완전히 명확하지 않다. 여성 백색증에 비해 남성 백색증의 감소 연결로 인해 두 그룹 모두에서 여성의 젊은 평균 연령 부분적으로 할 수있다 (7~8년 &lt;남성), WM 볼륨이 건강한 뇌 32 중반 성인이 감소 할 것으로보고되었을 때 -33. 성별의 차이는 작은 샘플 크기와 각 여성 대 남성의 홀수로 인해 수 있습니다그룹 (5 남성 OCA, 4 컨트롤). 증가 연결이 예상하지 않은 동일 성별의 컨트롤에 비해 여성 백색증에서 관찰하고, 백색증의 보상 메커...

백색증은 주로 영향을받는 개인에서 관찰 명백한 하이포 피크 멘 테이션 (hypopigmentation)을 특징으로하는 유전 질환입니다. 그것은 멜라닌 합성 1에 관여하는 유전자에 상속 된 돌연변이에 의해 발생합니다. 백색증은 두 가지 형태로 나타납니다 oculo-피부 백색증 (OCA), 안구 및 피부 두 기능을 제시하는 상 염색체 열성 형질; 안구 백색증 (OA), 남성에서 더 유행하고 안구 증상이 주로 특징으로하는 X-연결 특성. 망막 색소 상피 (RPE)에서 멜라닌 중앙 시각 경로의 적절한 개발에 중요하다. 백색증에있는 그것의 부재 따라서 수명, 안진, 감소 된 시력과 양안시 2-3의 손실을 포함하여 시각 장애, 발생합니다. 시력은 백색증 4에서 변경 될 중심와 형태로 연결되어 있습니다. 인간, decussation의 망막 라인은 코 망막에서 섬유, 중심와를 통해 nasotemporal 국경을 따라 자리 잡고 있습니다다른 반구 및 동측 연장 시간 망막에서 사람들에게 건너. 백색증의 시각 기능 저하의 정도는 하이포 피크 멘 테이션 (hypopigmentation)의 레벨에 연결되어있다. 구체적으로는, 착색이 decussation 5 행의 시간적 망막 시프트에 반비례한다. 시간적 망막 decussation 라인의 이동의 결과로서, 시신경 섬유의 횡단 증가 - 일반적인 특성을 모두 3 종 걸쳐. 인간에 대한 구조 MRI 연구 가능성 백색증 6-8에서 관찰 된 망막 신경절 세포의 증가 횡단의 결과 대조군에 비해 백색증의 좁은 광학 chiasms을 보여 주었다. 망막 및 시신경 chiasm은 엡 가족 수용체 및 리간드 (9) 등의 축삭 안내 단서를 표현하기 때문에 misrouting (10) 후보 사이트입니다. 유도 녹내장 원숭이에 대한 연구는 중요한 십이 밝혀LGN의 parvalbumin 면역 릴레이 뉴런과 LGN 볼륨 (11)의 수 rease. 이것은 LGN 크기 및 V1로 OR 통해 이동 백질 (WM) 궤적의 수 간의 상관 관계를 의미한다. 인간의 백색증에 사후 연구는 융합 M과 P 층 (12)과 작은 LGN를 한 것으로 밝혀졌습니다. 고해상도 구조 MRI는 백색증 8 LGN의 볼륨에 상당한 감소를 확인했다. 함께 찍은, 이러한 결과는 LGN 뉴런의 수가 감소 될 수 있습니다 LGN 볼륨을 감소하고, LGN과 V1 사이의 감소 연결에 차례로 것이 좋습니다. 인간의 해부학 적 연결의 검사 패턴을 제한하고있다. 해부, 트레이서 주입 병변 유도는 사후를 사용하고, 보통의 환자는 매우 적은 수를 포함 할 수있는 침습적 인 방법. 카보시는 DII 주사를 염색하여 이전 연구는 V1 및 V2 (보조 비주얼 C 사이의 신경 연결을 입증ortex) (13)뿐만 아니라 알데히드 고정 사후 인간의 두뇌 (14)의 해마 단지 내. 이러한 방식으로 라벨 섬유 사출 (14)의 관점에서 밀리미터의 수십 거리로 제한됩니다. 확산 텐서 영상, DTI는 섬유 관 방향과 조직을 식별하기 위해 초기 1990 년대 중반에 개발 된 MRI 양상이다. 이것은 살아있는 뇌 큰 WM 경로의 맵핑을 허용하는 비 침습적 방법이다. DTI는 생체 조직 (15) 내의 물 분자의 확산에 민감하다. 뇌에서 물의 확산에 의한 이러한 막은 및 미엘린 등 장벽 이방성 (요철)이다. WM은 확산에 섬유 (16)의 방향에 수직보다 더 큰 평행 의미, 높은 확산 이방성을 가지고있다. 소수 이방성 (FA)는 이방 적으로 확산하는 분자의 선호도를 설명하는 스칼라 양이다. FA 값이 낮은에서 높은 anisot에, 0-1의 범위끈적 끈적 (뇌척수액 (CSF) &lt;회색 물질 (GM) &lt;WM) 16. 간소화 (결정) 및 확률 섬유 추적은 3D 경로 재건을위한 두 개의 서로 다른 알고리즘이다. 결정적 tractography 정의 된 시드 영역에 인접 복셀을 연결하는 선 전파 방법을 사용한다. 이 알고리즘에 사용되는 두 개의 정지 기준은 회전 각도와 FA 값이다. 따라서, 이웃 복셀 사이에 추적 기관은 큰 회전 각도 않을 수 있습니다. 이 알고리즘은 것 때문에도 복셀에서 FA가 이방성 방울 회색 물질 근처 정확하게 정의 경로에서 그 효과를 제한, 특정 임계 값을 초과하는 경우에만 진행한다. 확률 tractography 반면에, 복셀의 확률을 기술하는 접속 맵이자 (로아)의 두 영역 사이의 넓이의 일부가 산출되므로 이러한 V1 (17) 회백질로 진행한다. 이 MRI 응용 프로그램을 사용하여, 같은 키 WM 구조이전 연구 18-20에 도시 된 바와 같이, OR은 묘사 될 수있다. 이 연구는 따라서 레티노-geniculo - 대뇌 피질의 연결에 축삭 misrouting의 효과를 탐구 확산 데이터와 tractography를 사용합니다. 인간의 백색증 8 LGN 볼륨에서 이전에보고 된 감축을 바탕으로, 우리는 V1에 LGN에서 섬유 돌기도 (그림 1) 감소하는 것으로 예측하고있다.

<table><tbody><tr><td>마그네톰 Tim Trio 3T MRI</td><td>Siemens (독일 에를랑겐)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FMRIB' 소프트웨어 라이브러리(FSL)</td><td></td><td></td><td>http://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/</td></tr> <tr><td>FreeSurfer</td><td></td><td></td><td>http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu</td></tr><tr><td>DSI Studio</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>http://dsi-studio.labsolver.org SPSS</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

확산 텐서 영상 및 tractography를 사용하여 인간의 백색증의 기본 시각 통로에 연결 측정

Measuring Connectivity in the Primary Visual Pathway in Human Albinism Using Diffusion Tensor Imaging and Tractography

백색증에서 동측 돌출 망막 신경절 세포 (망막 신경절 세포)의 수는 현저히 감소된다. 망막 광 chiasm는 misrouting 후보지로 제안되어있다. 측면 geniculate 핵 (LGN)의 수 사이의 상관 관계 뉴런을 중계하고 LGN 크기를 표시하고, 인간의 백색증에서 LGN 볼륨에서 이전에보고 된 감소를 기반으로되어 있기 때문에, 우리는 제안이 차 시각 피질에 LGN에서 섬유 돌기 (V1) 또한 감소된다. 백색증의 시각 시스템의 구조적 차이를 공부하는 것은 misrouting 이후 임상 응용 프로그램의 메커니즘에 대한 이해를 향상시킬 수 있습니다. 확산 데이터와 tractography는 OR (광학 방사선)를 매핑하는 데 유용합니다. 이 원고는 32 채널 헤드 코일 구조 검사를 획득하는 데 사용과 백색증과 controls.An MRI 스캐너에서 뇌의 연결성을 비교하기 위해 또는 재건이 알고리즘을 설명합니다. 1mm와 T1 강조 3D-MPRAGE 순서3 등방성 복셀의 크기가 V1 분할 용 고해상도 이미지를 생성하기 위해 사용되었다. 여러 개의 양성자 밀도 (PD) 가중 이미지는 권리를 coronally 인수 LGN 현지화 남아 있었다. 확산 텐서 영상 (DTI) 검사는 64 확산 방향으로 취득 하였다. 두 결정적 및 확률 적 방법은 추적 대상을 마스크로하여 시드 마스크 V1 등 LGN으로 실행하고 비교 하​​였다. DTI는 비교적 열악한 공간 분해능 및 OR 정확한 묘사가 낮아 섬유 밀도가 어려울 수를 제공하지만, tractography이 연구 및 임상 모두 유리한 것으로 밝혀졌다. 기관 기반 공간 통계 (TBSS)는 컨트롤에 비해 백색증 환자의 OR 내에서 크게 감소 백질의 무결성의 영역을 밝혔다. 인접 쌍 비교는 컨트롤에 비해 백색증의 V1 연결에 LGN의 상당한 감소를 한 것으로 밝혀졌습니다. 비교 추적 알고리즘 모두 신뢰성을 강화, 공통 연구 결과 밝혀기술의.

이 섹션에서는 결정 론적 및 확률 tractography, 두 개의 서로 다른 알고리즘을 사용하여 얻은 결과를 요약하여 제공합니다. PD 공간 LGN 볼륨있는 마스크 원래뿐만 아니라 본 연구에 사용 된 다른 모든 공간에, 표 2에 기록되어 그려진 및 LGN 추적은도 4에 도시되어있다. 여기에보고 된 결과는 LGN 투자 수익 (ROI) 등의 표준 구를 사용하여 실행을 기반으로합니다. 표준 LGN 볼륨 확산 공간 ​​(결정 실행)에서 각각 오른쪽과 왼쪽 반구의 해부학 적 공간 (확률 실행)의 두 반구에서 461mm 3, 292.5 mm 3, 364.5 mm 3이었다. 모두 실행을 위해,이 표준 볼륨 MNI에 (MNI 공간에서 해부학 적 계산 된 평균 볼륨에 매우 가까운 : 472mm 3 각각 왼쪽과 오른쪽...

이 원고는 백색증과 컨트롤 사이의 광섬유 방사선 (OR) 연결의 차이를 조사하는 데 사용 백질 (WM) 재건에 대한 결정 론적 및 확률 적 알고리즘을 설명합니다. 확률 tractography 더 자세히 신경 섬유의 진정한 과정을 따르지만, 결정적 tractography 두 기술의 안정성 및 재현성을 비교하기 위해 실행되었다.

확산 텐서 영상 및 Tractography를 사용하여 인간의 백색증의 기본 시각 통로에 연결 측정

In albinism, the number of ipsilaterally projecting retinal ganglion cells (RGCs) is significantly reduced. The retina and optic chiasm have been proposed ...

이 연구의 전반적인 목표는 확산 영상을 사용하여 백색증 및 대조군의 시상피질 연결성을 조사하고 두 추적 알고리즘의 출력 광학 방사선 재구성을 비교하는 것입니다. 확산 MRI 및 견인 조영술은 인간 백색증에서 시각 경로의 구조적 조직에 대한 축삭 경로 오류의 영향과 같은 시력 연구의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 살아있는 뇌의 큰 백질 경로를 비침습적으로 매핑할 수 있고 신경외과 계획에서 유망한 발전을 보여주었다는 것입니다.이 프로토콜에 설명된 대로 모든 이미징을 획득합니다. 32채널 헤드 코일이 장착된 3 Tesla MRI 스캐너에서. 영상을 촬영하기 전에 먼저 모든 참가자의 MRI 안전성을 철저히 검사하고 프로토콜을 설명하는 동의서에 서명하도록 합니다.피험자를 의자에 누운 자세로 놓고 머리를 먼저 스캐너 테이블에 올려놓기 전에 청력 보호를 위한 귀마개를 제공하십시오. 경고 스퀴즈 전구를 제공하십시오. 그런 다음 머리의 움직임을 줄이기 위해 쿠션을 놓습니다.눈썹 높이에서 눈 위의 랜드마크. 피사체를 스캐너에 보내기 전에. 전체 뇌를 포괄하는 3D MP-RAGE 시퀀스를 사용하여 고해상도 T1 가중치 이미지를 획득하여 이미징을 시작합니다.여기 화면에 표시된 매개변수를 사용하십시오. 1mm 등방성 복셀 크기입니다. 다음으로, 2mm 슬라이스에서 64개의 방향으로 피질을 덮고 있는 DTI 염기서열을 획득합니다.전방 및 후방 커미셔 라인을 따라 가로 방향으로 슬라이스를 배치합니다. 또한 터보 스핀 에코 펄스 시퀀스를 사용하여 30-40개의 PD 가중 양성자 밀도 이미지를 획득합니다. 이것을 뇌간과 평행한 관상 방향으로 설정하고, 교두의 외부 범위에서 하구의 뒤쪽 부분까지 덮고 있습니다.LGN 묘사는 피험자의 그룹 구성원 자격을 알지 못하는 상태에서 수행되어야 합니다. 먼저 고해상도 PD 이미지를 FSL 보기에 로드합니다. 그런 다음 도구 탭을 클릭하여 이미지를 확대하는 단일 옵션을 선택합니다.그런 다음 파일 탭을 선택하여 마스크 만들기 옵션을 선택하고 도구 모음을 사용하여 각 슬라이스의 LGN을 추적합니다. 원하는 경우 도구 모음에서 이미지의 대비를 변경하여 LGN 감지를 용이하게 합니다. 평균 PD 이미지에서 오른쪽 및 왼쪽 LGN 마스크를 각각 3회 수동으로 추적하고, 이 이미지는 해상도의 두 배로 보간되어 원래 복셀 크기의 절반으로 조정됩니다.VI 분할을 수행하려면 먼저

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연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

이러한 기능적 MRI 및 확산 텐서 영상으로 Neuroimaging 기술, 자폐증의인지 및 신경 적자를 특성화에 점점 도움이되고 있습니다. 발달 장애를 가진 자녀를 스캔 adaptations과 함께 네트워크 수준에서 자폐증의 뇌 연결성 시험은 제공됩니다.

fMRI 및 확산 텐서 영상을 사용하여 자폐증의 브레인을 탐색

우리는 자기 공명 영상 (MRI)를 사용하여 뇌 기능과 구조의 동시 분석을위한 새로운 접근 방식을 설명합니다. 우리는 고해상도 확산 - 가중 영상과 흰색 물질 섬유 tractography로 뇌 구조를 신고 할 수 있습니다. 표준 구조 MRI는 달리,이 기술은 우리가 직접 뇌 네트워크의 기능 속성에 해부학 적 연결을 연관 할 수 있습니다.

fMRI 및 확산 - 가중 영상을 사용하여 뇌의 구조와 기능의 공동 분석

MRI 기반 도구를 식별하기로 확산 텐서 영상 (DTI)는 기본적으로...

neurodegenerative 질병의 분석에서 확산 텐서 자기 공명 영상

확산 텐서 영상 (DTI)는 시각 경로의 주요 부분을 묘사하기 위해 시도 하였다. 목표는 FDA는 환자의 수술 후 시각적 통로의 손상을 줄이기 위해 위해 매일 루틴에 사용될 수있는 표준 상용 워크 스테이션을 사용하도록 승인했다.

시각 통로의 DTI - 흰색 물질 책자 및 뇌 병변

이 연구의 목적은 인간의 사체 두뇌에 대한 섬유 해부 기술의 각 단계, 해부학의 3D 문서화 및 해부학 적으로 해부 된 섬유 경로의 확산 텐서 이미징을 보여주는 것입니다.

재조합 모터 영역의 광섬유 연결 : 광섬유 해부, DTI 및 3 차원 문서화 방법론

우리는 두개골 기본 종양에 대한 내시경 적 박상 수술에 환자 작업 업에서 확산 MRI 학법을 통합하는 프로토콜을 제시한다. 수술 전 및 수술 내 단계에서 이러한 신경 이미징 연구를 채택하는 방법이 설명되어 있습니다.

내시경 성 상반신 두개골 기본 수술에서 확산 MRI 기관도법의 역할

현재 비디오는 개발 zebrafish의 forebrain에서 개별 신경 전구 세포에 대한 라이브 영상을 수행할 수 electroporation과 공촛점 현미경의 조합을 활용하는 방법을 보여줍니다.

개발 Zebrafish Forebrain에 Clonally 관련 신경 전구 세포의 시간 경과 라이브 영상

이 프로토콜의 목표는 조직 미세 구조의 비침습적 특성화를 위해 쥐 척수의 고품질 확산 가중 자기 공명 영상(DWI)을 얻는 것입니다. 이 프로토콜은 아티팩트가 없는 DWI 이미지를 가능하게 하는 MRI 시퀀스, 무선 주파수 코일 및 분석 방법의 최적화를 설명합니다.

쥐 자궁 경부 척수에 확산 이미징

Ex vivo ERG는 동물 또는 인간의 분리된 온전한 망막에서 직접 망막 세포의 전기 활동을 기록하는 데 사용할 수 있습니다. 여기에서는 망막 세포의 전기적 활동을 해부하기 위해 생체 외 ERG 기록에 일반적인 생체 내 ERG 시스템을 적용할 수 있는 방법을 보여줍니다.

동시<em&gt; 생체</em두 망막의&gt; 기능 테스트로<em&gt; 생체</em&gt; 전위도 시스템

여기, 우리는 열 및 레이어 초파리 수질 신경 세포의 수지상 라우팅을 분석하는 방법을 보여줍니다. 워크 플로우는 추적 기준 열 배열 수지상 아버를 등록하기위한 3 차원 공간에서 수지상 구조를 분석하기위한 이미지 품질과 연산 툴을 개선하기 위해 이중 - 뷰 영상 법을 포함한다.

열 및 레이어에 수지상 형태학 분석

학습하세요 확산 MRI와 확률적 및 결정적 트랙토그래피를 사용하여 백색증 환자와 대조군의 시각로 연결성을 비교 분석하는 방법을. 이 비침습적 기술은 살아있는 뇌의 백질 경로를 매핑하여 신경외과 계획에 활용됩니다.

확산 텐서 영상 및 Tractography를 사용하여 인간의 백색증의 기본 시각 통로에 연결 측정

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