Name: 재조합 모터 영역의 광섬유 연결 : 광섬유 해부, DTI 및 3 차원 문서화 방법론 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 23 s
Description: 배우세요 재조합 모터 영역의 백질 연결을 광섬유 해부와 DTI 및 3차원 문서화 기법을 활용하여 분석하는 방법입니다. 이 기법은 신경외과 수술 계획 및 뇌종양 치료에 활용됩니다.

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이 데이터는 Neuroscience Research를위한 NIH Blueprint를 지원하는 16 개의 NIH 연구소 및 센터가 후원하는 Human Connectome Project, WU-Minn 컨소시엄 (Principal Investigators : David Van Essen 및 Kamil Ugurbil, 1U54MH091657)에 의해 부분적으로 제공되었습니다. 워싱턴 대학의 맥도넬 시스템 신경 과학 센터 (McDonnell Center for Systems Neuroscience) 그림 2A와 2D는 Rhoton 컬렉션 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899)의 허가를 받아 재현되었습니다.

고인은 기술적으로 인간 대상이 아니지만 사망자는 인구로 여기에 포함됩니다. 인간 피험자는 45 CF 46에 의해 &quot;살아있는 인간 15 , 16 &quot;으로 정의됩니다. 1. 시편 준비 <ol><li> 포르말린 고정 된 5 개의 뇌 (10 개의 반구)와 2 개의 전체 인간의 머리를 검사하십시오. </li><li> Klingler의 방법 17에 따라 시험편을 적어도 2 개월 동안 10 % 포르말린 용액에 고정시킨다. </li><li> Klinger의 방법 17 에 따라 모든 시험편을 -16 ℃에서 2 주 동안 동결시킨다. </li><li> 수돗물에서 시험편을 해동합니다. </li><li> 사체의 머리에 확장 된 전두 측두 두 절개술을 시행하여 뇌를 노출시킵니다. <ol><li> 시체 머리를 3 핀 두개골 클램프 ( 재료 표 )에 놓습니다. </li><li> 메스로 전두 측두 절개 부위를 절개하십시오.</li><li> 메스, 집게 및 가위를 사용하여 피부와 근육을 제거하십시오. </li><li> 경질 막에 도달 할 때까지 두개골에 하나 이상의 구멍을 뚫습니다. 소형 감속기가 장착 된 드릴과 79,000 rpm으로 14 mm cranial perforator 어태치먼트 ( 재료 표 )를 사용하십시오. </li><li> 뼈 플랩을 자르고 2.1 mm 핀 모양의 버 (burr) 어태치먼트가있는 2 mm x 15.6 mm 플루트 형 라우터를 사용하여 80,000 rpm의 속도로 드릴하십시오 ( 재료 표 ). </li></ol></li><li> 경질, arachnoid 및 피아 mater을 제거하고 6X 40X 배율 5 , 18 ( 재료 표 )에서 현미경으로 microdissector를 사용하여 해부. </li></ol> 2. 섬유 해부 기술 참고 : 수술 용 현미경으로 6 배에서 40 배까지 모든 절개를하십시오. <ol><li> 각 hemisphe에 단계적 방식으로 섬유 해부를 수행다시 측면에서 내측으로 그리고 내측에서 외측으로. <ol><li> 팬 필드 해부 ( 재료 테이블 )를 사용하여 대뇌 피질을 소독하고 모든 정면 피질 조직을 제거하여 인접한 자이 (gyri) 5 , 13 을 상호 연결하는 U- 섬유 또는 intergyral 섬유 인 짧은 연관 섬유 영역을 노출시킵니다. </li><li> 현미경 ( 재료 테이블 ) 아래 부드럽게 트리밍하여 panfield 해부 및 외과 마이크로 후크로 짧은 연결 섬유를 제거하고 동일한 반구의 먼 지역을 상호 연결하는 긴 연결 섬유를 노출 시키십시오. </li><li> 외과 마이크로 후크와 팬 필드 해부 (panfield dissector)를 사용하여 표면 결합 섬유를 제거하기 위해 긴 결합 섬유 안으로 깊숙이 들어가십시오. 현미경 ( 재료 테이블 )에서 각 섬유 번들을 제거하여 투영 교차 섬유를 노출시킵니다. </li><li> SMA 컴플렉스의 각 연결보기문헌 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 에서 이전에 정의 된 지형 학적 해부학에 따라. </li></ol></li><li> 해부 기간 동안 10 % 포름 알데히드 용액 ( 재료 표 )에서 해부 중에 사용 된 모든 표본 (머리 전체와 두뇌)을 유지하십시오. </li></ol> 3. 3D 사진 기법 <ol><li> 표본 사진 촬영 중에는 검정색 플랫폼을 사용하십시오. </li><li> 3D 사진 기술 22을 따르십시오. <ol><li> 각 표본을 설계된 검정색 플랫폼에 놓습니다. </li><li> 표본을 전면에서 볼 수있는 장면을 선택하고 카메라 화면의 중심점에 가까운 표본의 모든 지점에 카메라를 초점을 맞추어 한 번 촬영하십시오 (악기 탭르). 18 ~ 55mm f / 3.5-5.6 SLR 렌즈 또는 100mm f / 2.8L 매크로 렌즈를 사용하고 조리개를 F29, ISO 100로 설정하십시오. </li><li> 카메라 화면의 가장 오른쪽 지점이 위의 초점 지점과 같을 때까지 카메라를 약간 왼쪽으로 돌립니다. 화면의 가운데 점이 표본의 원래 초점 점과 겹칠 때까지 카메라를 오른쪽으로 밉니다. 이 시점에서 카메라 초점을 맞추고 다른 장면을 촬영하십시오. </li><li> 카메라의 거리와 축을 일정한 값으로 촬영되는 표본에 유지하십시오. </li></ol></li><li> 3D 이미지 생성 프로그램 (Material Table)을 사용하여 3D 이미지를 만듭니다. <ol><li> 3D 소프트웨어 프로그램을 엽니 다. </li><li> &quot;파일에서 스테레오 이미지 열기&quot;를 선택하십시오. </li><li> 두 이미지 (왼쪽 및 오른쪽)를 선택하고 왼쪽 이미지가 왼쪽 슬롯에 있고 오른쪽 이미지가 오른쪽 슬롯에 있는지 확인하십시오. </li><li> &quot;Half color anaglyph RL / 2&quot;옵션을 선택하고 JPEG 형식으로 애너 글리프를 생성하십시오. </li></ol&gt; </li></ol> 4. DTI 기술 <ol><li> 참조 된 웹 사이트에서 Human Connectome Project 확산 데이터 23 을 다운로드하여 사전 처리 된 확산 데이터를 수집합니다. 참고 : 데이터는 사전 처리되어 다운로드되며 다음 절차로 구성됩니다. 확산 데이터는 다중 방사 센서가있는 스핀 에코 평면 이미징 (EPI) 시퀀스를 사용하는 수정 된 3T MRI 장치 (기기 테이블)를 사용하여 일반 자원 봉사자에게 수집되었습니다. 밴드 이미지 가속기 ( 24 , 25 , 26 , 27 , 28)를 포함 한다. 관련 시퀀스 매개 변수는 다음과 같습니다. TR = 5,520ms; TE = 89.5 ms; FOV = 210 x 180 mm; 매트릭스 = 168 x 144; 슬라이스 두께 = 1.25 mm (보셀 크기 1.25 x 1.25 x 1.25 mm); 멀티 밴드 인자 = 3; 및 b 값 = 1,000 s / mm2 (95 방향), 2,000 s / mm2 (96 방향) 및 3000 s / mm22 (97 방향). 그런 다음 FreeSurfer 29 및 FSL 30 을 사용하여 데이터를 처리했습니다. 과정은 와전류 보정, 모션 보정, 강도 정규화, 자화율 왜곡 보정 및 기울기 비선형 성 보정 28 , 31 , 32 , 33을 포함 합니다. 해당 T1 가중치 MP-RAGE 이미지도 다운로드 패키지에 포함되어 있습니다. 절차는 Human Connectome Project 절차 매뉴얼 23에 문서화되어 있습니다. </li><li> Diffusion Spectrum Imaging (DSI) Studio 34 를 사용하여 확산 된 데이터를 후 처리하여 일반화 된 q 샘플링 이미징 (GQI) 알고리즘 35 를 사용하여 예상되는 복셀 방향 확산 분포 함수 (ODF)를 생성합니다. <ol><li> 다운로드 한 데이터 세트를 sel로 소프트웨어에로드하십시오.&quot;STEP1 : 오픈 소스 이미지&quot;를 조작하고 data.nii.gz 파일을 선택하십시오. </li><li> &quot;STEP2 : Reconstruction&quot;버튼을 선택하십시오. 뇌 마스크를 확인한 후 &quot;2 단계&quot;로 진행하여 재구성 방법으로 &quot;GQI&quot;를 선택하십시오. &quot;길이 비율&quot;이 &quot;1.0&quot;인 &quot;r ^ 2 가중치&quot;를 선택하십시오. 나머지 선택 항목은 기본값으로 두십시오. </li><li> &quot;재구성 실행&quot;을 선택하십시오. </li></ol></li><li> 섬유 추적을 간소화하기 위해 관심 지역에 적합한 씨앗을 놓습니다. <ol><li> &quot;Region Window&quot;에서 &quot;Atlas&quot;버튼을 클릭하여 상부 종단 대뇌층 (SLF)의 씨앗을 배치하십시오. &quot;Brodmann&quot;을 선택하고 &quot;Region 6&quot;과 &quot;Region 7&quot;을 추가하십시오. 지역 창에서 &quot;지역 6&quot;유형을 &quot;시드&quot;로 설정하고 &quot;지역 7&quot;유형을 &quot;포함 지역&quot;(ROI)으로 설정하십시오. <ol><li> 지역 창에서 &quot;새 지역&quot;을 선택하고 수동으로 ROI를 그립니다.관상 면상의 상완 전두엽의 가장 후방에 위치한다. 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li></ol></li><li> 지역 창에서 &quot;새 지역&quot;을 사용하고 관상면의 중간 정면 이이 흰색 물질의 후면 부분에 &quot;시드&quot;영역을 그리는 방법으로 SLF II의 씨앗을 배치하십시오. &quot;Atlas&quot;(4.3.1 단계)와 Brodmann 지역 9, 10, 46, 39 및 19를 사용하여 ROI를 선택하십시오. 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 트래킹을 수행하십시오. </li><li> 지역 창에서 &quot;Atlas&quot;(4.3.1 절과 동일)를 사용하고 &quot;지역 40&quot;의 &quot;Atlas ...&quot;에서 Brodmann지도와 ROI의 &quot;Region 40&quot;을 선택하여 SLF III의 시드를 &quot;시드&quot;영역과 배치합니다. &quot;및&quot;지역 44 &quot; 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li><li> 지역 창에서 &quot;새 지역&quot;을 사용하여 목구멍 섬유의 씨앗을 놓고 th를 포함한 시상면에 &quot;씨앗&quot;을 그립니다전자 코퍼스. 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li><li> 지역 창에서 &quot;새 지역&quot;을 사용하고 관상 동맥의보기에 중간 cingulate 이랑에 &quot;씨앗&quot;영역을 그려 cingulate 섬유에 대한 씨앗을 놓으십시오. &quot;새로운 영역&quot;을 사용하여 두 개의 ROI를 그려보십시오. 하나는 더 앞쪽에있는 표층에 있고 다른 하나는 관상면 아래에있는 후부의 cingulate gyrus에 있습니다. 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li><li> 지역 창에서 &quot;새 지역&quot;을 사용하고 &quot;아틀라스 ...&quot;기능을 사용하여 코로나 라다 타의 ROI를 사용하여 골동품에 &quot;씨앗&quot;을 그려서 두루 피질 섬유의 씨앗을 놓으십시오. 아틀라스를 &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot;으로 선택하십시오. <ol><li> &quot;Anterior_corona_radiata&quot;, &quot;Posterior_corona_radiata&quot;및 &quot;Superior_corona_radiata&quot;를 선택하여 추가하십시오. &quot;New Region&quot;을 사용하여 축면에서 폐허의 수준보다 열등한 평면을 통과하는 모든 섬유에 대한 회피 영역을 그립니다.&quot;4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li></ol></li><li> 지역 창에서 &quot;Atlas ...&quot;기능의 &quot;seed&quot;를 사용하여 대뇌 피질 구역의 씨앗을 놓습니다. &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot;을 선택하고 &quot;Corticospinal_tract&quot;영역을 추가하십시오. 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li><li> 지역 창에서 &quot;Atlas ...&quot;기능의 &quot;seed&quot;영역을 사용하고 &quot;Region 44&quot;및 &quot;Region 45&quot;에서 Brodmann atlas 및 &quot;Region 6&quot;ROI를 선택하여 정면 경사면 (FAT)의 시드를 배치하십시오. &quot; 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li><li> &quot;Atlas ...&quot;기능을 사용하여 &quot;지역 6&quot;에 &quot;종자&quot;와 함께 frontostriatal tract (FST)의 종자를 놓습니다. &quot;HarvardOxfordSub&quot;지도에서 &quot;caudate&quot;, &quot;putamen&quot;및 &quot;globus pallidus&quot;에 새 영역을 삽입하고 영역 창의 유형을 &quot;end&quot;로 설정합니다.&quot; 참고 : FST에 대한 광섬유 추적은 추적 세션 ( 즉, 지역 6 및 꼬리 표식, 지역 6 및 피 가멘, 그리고 마지막으로 지역 6 및 영사에 따라 지역 6 시드 및 하나의 피하 조직 시드를 선택하여 수행됩니다 pallidus). <ol><li> 각 조합에 대해 4.4 단계에서 설명한대로 광섬유 추적을 수행하십시오. </li></ol></li></ol></li><li> 위의 각 조합에 대해 광섬유 추적을 수행하십시오. <ol><li> &quot;옵션&quot;창에서 qa 종료 지수 0.08, 각도 임계 값 75, 스텝 크기 0.675, 스무딩 0.2, 최소 길이 20 mm 및 최대 길이 200 mm와 같이 추적 매개 변수를 설정하십시오. 씨앗 방향을 &quot;모두&quot;로 선택하고 시드 위치를 &quot;Subvoxel&quot;로 설정하고 씨드 닝을 &quot;설정&quot;으로 임의 화합니다. 유선 (Euler) 추적 알고리즘으로 삼선 방향 보간법을 사용하십시오. 위의 각 지역 조합에 대해 &amp; #.34, Fiber Tracts &quot;창. 참고 : 추적의 무작위화된 특성으로 인해 &quot;허위 섬유&quot;가 식별되고 선택적으로 제거되며, &quot;New Region&quot;으로 손으로 그려진 회피 영역이 있습니다. </li></ol></li><li> Affine은 DSI-Studio의 &quot;조각 -&gt; T1 / T2 이미지 삽입&quot;기능을 사용하여 Human Connectome Project 데이터 세트에 제공된 뇌 추출 T1 가중 3D MP-RAGE 스캔을 확산 데이터에 등록합니다. &quot;Slices -&gt; Isosurface 추가&quot;를 선택하여 뇌의 표면 렌더링을 생성하십시오. 665의 &quot;임계 값&quot;을 사용하십시오. </li></ol>

저자는 장비 및 의약품을 포함하여 경쟁적인 금전적 이해 관계가없고 자금 및 지원의 출처가 없음을 선언합니다.

백색 물질 통로의 중요성과 연구 기법 대뇌 피질은 인간의 삶의 250 만년과 관련된 주요 신경 구조로 받아 들여집니다. 대략 200 억 개의 뉴런이 형태 학적 및 세포의 명세에 기초하여 다양한 부분으로 분리되어있다. 각 피질 부분의 구조는 감각 운동과 감각 운동, 복잡한 추론과 같이 기능적으로 하위 그룹으로 분류됩니다. 영장류의 모든 행동은 신경 시스템의 대뇌 피질 및 피질 하부 영역을 통해 지형적으로 분포 된 독특한 해부학 적 기능적 연결과 영역에 의해 형성되었다고 결정되었다. 대뇌 피질에 대한 연구가 상세히 진행되었지만 다른 영역을 연결하는 신경계의 백질 경로에 대한 지식이 여전히 부족합니다. centrum semiovale 및 corona radiata와 같은 영역은전에 육안으로 볼 수 있습니다. 1800 년대에 연구자들은 미엘린 색소 물질을 이용한 원숭이의 심한 해부 및 아미노 물질의 도움을 받아 백색 물질 섬유 시스템을 이해하는 오토 라디오 그래피 방법을 수행했습니다. c...

Brodmann이 묘사 한 14 개의 전두엽 중 전두엽 운동 피질 앞에있는 시동 전엽과 전두엽 영역은 전두엽이인지, 행동, 학습, 운동 등에 중요한 역할을한다는 사실에도 불구하고 오랫동안 조용한 모듈로 간주되어 왔습니다. 및 음성 처리. pre-motor / frontal module은 내측으로 확장되는 pre-SMA와 SMA proper (Brodmann Area, BA 6)으로 구성된 보조 모터 영역 (SMA) 복합체 이외에도 AD 6, 8, 뇌의 외측 표면에있는 안와 전두엽 피질 (BA 11)의 일부뿐만 아니라 전두엽 (BA 10)과 전 측두엽 (BA 47) 피질을 포함한다. SMA 복합체는 기능 및 연결에 의해 정의되는 중요한 해부학 적 영역입니다. 이 부위의 절제와 손상은 SMA로 알려진 심각한 임상 적 결손을 일으 킵니다.증후군. SMA 증후군은 SMA 복합체 3 이 포함 된 전두 신경 교종에서 특히 관찰되는 중요한 임상 적 증상입니다. SMA 복합체는 대뇌 변연계, 기저핵, 소뇌, 시상, 대 측성 SMA, 상엽 (superior parietal lobe) 및 섬유로를 통해 전두엽과 연결되어 있습니다. 이러한 백색질 연결에 대한 손상의 임상 적 효과는 피질보다 더 심할 수 있습니다. 이는 대뇌 피질 손상의 결과가 높은 피질 소성 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 로 인해 시간이 지남에 따라 개선 될 수 있기 때문입니다. 따라서 SMA 지역 해부학 및 백질 물질 경로가 중요하다.특히 신경아 교종 수술에 대한 이해. 백색질 경로의 해부학에 대한 포괄적 인 이해는 신경 외과 적 병변의 광범위한 스펙트럼 치료에 중요합니다. 미세 수술에서 얻어진 해부학 적 결과에 대한 3 차원 문서의 최근 연구를 통해 지형 학적 해부학 및 뇌의 백질 경로 13 , 14 의 상호 관계를보다 잘 이해할 수있었습니다. 따라서 본 연구의 목적은 사체 표본과 자기 공명 영상 (MRI) 기관 절제술에 대한 섬유 절제술의 조합을 사용하여 SMA 복합체 (pre-SMA 및 SMA 적절한)의 백색질 연결을 조사하고 모든 방법을 설명하는 것이었다 기술과 그 상세한 문서화의 원칙을 설명합니다. 연구 계획 및 전략 실험을 수행하기 전에,섬유 해부의 기본 원리, 해부학 전후에 시편에 적용해야 할 절차, 해부 및 DTI로 밝혀진 SMA 부위 간의 모든 연결이 수행되었습니다. 이전의 SMA 및 SMA- 적절한 부위의 해부학 적 국소화 및 분리에 대한 이전의 연구 및 이들의 연결부의 지형 학적 해부학에 대한 검토가 이루어졌다.

<table><tbody><tr><td>%4 파라포름알데히드 용액</td><td>AFFYMETRIX, Inc.</td><td>2046C208</td><td>고정</td></tr><tr><td>냉동 냉동</td><td>INSIGNA</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>freez에 사용</td></tr><tr><td>팬필드 해부기</td><td>AESCULAP</td><td>FD305</td> 해<td>부에 사용</td></tr> 수술 <tr><td>마이크로 가위</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4238</td> 해<td>부에 사용</td></tr> 수술 <tr><td>마이크로 훅</td><td>V. Mueller</td><td>NL3785-009</td> 해부 미스 크로 <td>해부에 사용</td></tr><tr><td>MICRO VESSEL STRETCHER/ 확장기</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4324</td><td>miscrodissection</td></tr><tr><td>Emax2 SC 2000 전기 콘솔</td><td>Anspach 회사</td><td>SC2102</td><td>두개골 절개</td></tr>술 <tr><td>드릴 세트</td><td>Anspach 회사</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>두개골 절개술</td></tr><tr><td>20-1000 운영 현미경</td>에 사용 <td>Moeller-Wedel, 독일</td><td>FS 4-20</td><td>miscrodissection</td></tr><tr><td>캐논 EOS 550D 18 MP CMOS APS-C 디지털 SLR에 사용 카메라</td><td>: Canon Inc.</td><td></td><td>사진 촬영에 사용되는</td></tr><tr><td>DS126271 EF 100mm f/2.8L IS USM 매크로 렌즈</td><td>Canon Inc.</td><td>4657A006</td><td>사진 촬영에 사용</td></tr><tr><td>MR-14EX II 매크로 링 라이트 (플래시)</td><td>Canon Inc.</td><td>9389B002</td><td>사진 촬영에 사용</td></tr> 삼<tr><td>각대</td><td>Lino Manfrotto</td><td>322RC2</td><td>사진 촬영에 사용</td></tr><tr><td>MAYFIELD Infinity Skull Clamp</td><td>Integra Inc.</td><td>A0077</td>은 <td>헤드</td></tr><tr><td>수정 Skrya 3T "Connectome"스캐너</td><td>Siemens Company, Inc.</td>를 고정하는 데 사용됩니다.<td>A911IM-MR-15773-P1-4A00</td><td>스캔에 사용</td></tr><tr><td>DTI XstereO 플레이어</td><td>Yury Golubinsky</td><td>버전 3.6(22)</td>애<td>너글리프</td></tr><tr><td>EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II SLR 렌즈</td><td>Canon Inc.를</td> 만드는 데 사용<td>2042B002</td><td>사진 촬영에 사용</td></tr><tr><td>메스</td><td>6B INVENT</td><td>7-104-L</td><td>절개</td></tr> 소형 <tr><td>감속기</td><td>Anspach Companies</td><td>CSR60</td><td>버 구멍</td></tr><tr><td>14mm 두개골 천공기</td><td>Anspach Companies</td><td>CPERF-14-11-3F</td><td>버 구멍</td></tr><tr><td>2mm x 15.6mm 홈</td> 라우터 <td>Anspach Companies</td><td>A-CRN-M</td> 개두술 제작<td>에 사용</td></tr><tr><td>2.1mm 핀 모양의 버</td><td>Anspach Companies</td><td>03.000.130S</td> 개<td>두술을 만드는 데 사용됩니다</td></tr></tbody></table>.

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

Fiber Connections of the Supplementary Motor Area Revisited: Methodology of Fiber Dissection, DTI, and Three Dimensional Documentation

이 연구의 목적은 사체 표본에 대한 섬유 해부 기술과 자기 공명 (MR)의 조합을 사용하여 보조 운동 영역 (SMA) 복합체 (pre-SMA 및 SMA 적절한)의 백색질 연결 검사를위한 방법론을 보여주는 것이다. ) tractography. 이 프로토콜은 또한 인간 두뇌의 백색 물질 해부, 확산 텐서 (ductal) 텐서 트 레토 그래피 이미징 및 3 차원 문서화를위한 절차를 설명합니다. 인간의 두뇌에 대한 섬유 해부 및 3D 문서화는 미네소타 대학, 신경 외과학 및 신경 외과학 실험실에서 수행되었습니다. 5 개의 사후 인간 뇌 견본과 2 개의 전체 머리가 Klingler의 방법에 따라 준비되었다. 뇌 반구를 수술 현미경으로 측면에서 내측으로 그리고 내측에서 외측으로 단계적으로 해부하고 모든 단계에서 3D 영상을 촬영했습니다. 모든 해부 결과는 확산 텐서이미징. 연고 섬유 (짧은, 우수한 종단 연골과 전두엽), 투상 섬유 (대뇌 피질 연골, 종양, 전두 측두엽) 및 위 정맥 섬유 (말단 섬유)를 포함한 Meynert의 섬유로 분류에 따른 조사는 또한 실시했다.

SMA 복합체는 상전이의 후부에 위치하고 있습니다. SMA 복합물의 경계는 후 중심부의 전 중심 고랑, 측부 하벽의 상측 정점 고관절 및 대퇴 - 하위부 - 고관절 - 내측 고관절입니다. SMA 복합체는 전방 SMA 전방과 후방 18 SMA로 구성됩니다. 이들 두 부분 ( 18) ( 도 1A 및 B ) 사이의 백색 물질 연결 및 기능면에서 차이가있다. 우리는 섬유 해부 및 DTI 기술을 사용하여이 두 부분의 대뇌 피질 및 피질 하부 연결을 연구하고 3D 이미지로 보여주었습니다. SMA 콤플렉스의 연관 섬유 전두엽...

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

The purpose of this study is to show the methodology for the examination of the white matter connections of the supplementary motor area (SMA) complex ...

이 프로젝트의 전반적인 목표는 MRI를 통한 생체 내 섬유 추적과 사체 섬유 미세해부를 결합하여 인간 보조 운동 복합체의 섬유 연결을 탐구하는 것입니다. 이 방법은 미세해부 및 DTI 기술의 수행 방식과 이러한 연구의 3D 사진 촬영 및 문서화 방법 등 인간 뇌의 백질 해부학 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 보조 운동 영역 백질 경로의 해부학적 구조를 종합적으로 이해하는 것입니다.생체 내(in vivo) 섬유 추적 기술을 수술 전 단계에 적용하여 수술 후 합병증을 최소화할 수 있으므로, 이 기술의 영향력은 치료 및 뇌종양 수술 분야까지 확장될 수 있습니다. 이 방법은 보조 운동 영역의 섬유 연결에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며, 사실상 다른 모든 뇌 영역에 적용하여 섬유 경로 연결을 평가할 수도 있습니다. 일반적으로 MRI 확산 섬유 추적 기술을 처음 접하는 사람들은 어려움을 겪을 수 있는데, 이는 더 널리 채택된 확산 텐서 영상(diffusion tensor imaging)이 교차 섬유 모델링 능력 등에서 상당한 한계가 있기 때문입니다.따라서, 더 정확한 신경 섬유 추적을 위해 일반화된 Q-샘플링 모델링 방법을 채택하였습니다. 저희 실험실의 신경해부학 펠로우인 Cevik 박사와 함께 해당 절차를 시연하겠습니다. 우선, Klingler 방식으로 포르말린 고정한 뇌를 준비하십시오.카다버 머리를 3핀 두개골 클램프에 고정하고 메스를 사용하여 전측두부 피부 절개를 실시합니다. 그 다음, 메스, 포셉 및 가위를 사용하여 머리에서 피부와 근육을 제거합니다. 이어서, 컴팩트 속도 조절기와 14 millimeter 두개골 천공 부착물이 장착된 드릴을 사용하여 경막에 도달할 때까지 두개골에 하나 이상의 천공(burr hole)을 만듭니다.그 다음, 버(burr) 부속품이 장착된 라우터를 사용하여 골편을 절개합니다. 두개골을 열어 뇌를 노출시킵니다. 뇌가 노출되면 경막, 거미막 및 연막을 제거하고 조직을 6배에서 40배 배율의 현미경 아래에 배치합니다.Penfield Dissector를 사용하여 대뇌 피질을 박리하고 모든 전두피질 조직을 제거하여 짧은 연합 섬유 경로를 노출시킵니다. 이는 U-섬유 또는 인접한 뇌회들을 상호 연결하는 회간 섬유로 식별할 수 있습니다. 마이크로 훅의 도움을 받아 짧은 연합 섬유를 조심스럽게 제거하여, 동일한 반구 내의 멀리 떨어진 영역들을 상호 연결하는 긴 연합 섬유에 도달하고 이를 노출시킵니다.백질 경로는 수초화된 섬유로 구성되어 있으며, 크게 세 가지 범주로 나뉩니다. 연합 섬유는 동일한 반구 내의 서로 다른 피질 영역 간의 광범위한 연결을 담당하며, 교차 섬유는 양쪽 반구 사이의 연결을 제공하고, 투사 섬유는 피질과 뇌의 하부 영역 및 척수 간의 연결을 제공합니다. 그다음, 수술용 마이크로 훅과 펜필드 디섹터(Penfield Dissector)를 사용하여 긴 연합 섬유 깊숙이 진입하여 표면 연합 섬유를 제거합니다.각 섬유 다발을 제거하여 투사 교차 섬유를 노출시킵니다. 먼저 검체를 설계된 검은색 플랫폼에 배치하십시오. 검체의 정면 전체 모습이 보이는 장면을 선택합니다.카메라 화면의 중심점에 가까운 시료의 임의의 지점에 초점을 맞추어 한 컷을 촬영합니다. 카메라 화면의 가장 오른쪽 지점이 위의 초점과 일치할 때까지 카메라를 왼쪽으로 약간 회전시킵니다. 그 다음, 화면의 중간 지점이 시료의 원래 초점과 겹칠 때까지 카메라를 오른쪽으로 슬라이드합니다.이 지점에 카메라 초점을 맞추고 다른 사진을 촬영하십시오. 3D 소프트웨어 프로그램에서 스테레오 이미지를 열어 왼쪽 이미지는 왼쪽 슬롯에, 오른쪽 이미지는 오른쪽 슬롯에 배치하십시오. 그다음 Half Color Anaglyph RL2 옵션을 선택하여 JPEG 형식으로 아나글리프를 생성하십시오.Human Connectome Project 웹사이트에서 전처리된 확산 데이터(pre-process diffusion data)를 다운로드하는 것으로 시작하십시오. 그다음 Diffusion Spectrum Imaging Studio를 사용하여 후처리를 수행합니다. 이를 위해 먼저 Step1 Open Source Images를 선택하고, 데이터 nii 파일을 선택하여 데이터셋을 소프트웨어로 불러옵니다.gz 파일입니다. 다음으로, Step2 Reconstruction 버튼을 선택하십시오. 뇌 지도를 확인한 후, 재구성 방법으로 generalized Q-sampling imaging을 선택하십시오.또한, 길이 비율(length ratio)이 1.0인 r-squared 가중치를 선택하십시오. 나머지 선택 사항은 기본값으로 두고, Run Reconstruction을 선택하십시오. Region 창의 Atlas 기능을 사용하여 피질척수(cortical spinal tract)를 위한 시드(seed)를 배치하십시오.JHU 백질 레이블 1밀리미터와 피질척수신경로 영역을 선택하십시오. 그런 다음, Options 창으로 이동하여 여기에서 보이는 것과 같이 트래킹 파라미터를 설정하여 파이버 트래킹을 수행하십시오. 시드 방향(seed orientation)은 All로, 시드 위치(seed position)는 Subvoxel로, 무작위 시딩(randomized seeding)은 On으로 선택하십시오. 또한, streamline 트래킹 알고리즘과 함께 Trilinear 방향 보간법을 사용하고, 파이버 트랙 창에서 Run Tracking을 선택하십시오.트래킹의 무작위 특성으로 인해, 소위 가성 섬유(false fibers) 또는 관심 대상이 아닌 섬유가 발견될 수 있습니다. 이러한 섬유들은 새로운 영역으로 직접 그릴 수 있는 회피 영역(regions of avoidance)을 사용하여 제거할 수 있습니다. Region 창에서 Atlas 버튼을 클릭하여 상종속속(superior longitudinal fasciculus) 1에 대한 시드(seeds)를 배치하십시오.FreeSurferDKT, left_superior_frontal 및 left_precuneus를 선택하십시오. 그런 다음 Region 창에서 left_precuneus의 타입을 Seed로, left_superior_frontal의 타입을 ROI로 설정하십시오. 이어서 Region 창에서 New Region을 선택하고, 관상면(coronal plane)에서 상전두회(superior frontal gyrus)의 가장 후방 부위에 포함 영역을 수동으로 그리십시오.그 후, 이전에 설명한 대로 신경 섬유 추적(fiber tracking)을 수행합니다. 다음으로, 상종속속(superior longitudinal fasciculus) 2에 대해 동일한 과정을 수행합니다. 먼저, Region 창에서 New Region을 사용하여 관상면(coronal plane)의 중전두회(middle frontal gyrus) 백질 후방 부위에 시드 영역(seed region)을 그립니다.그 다음, Atlas의 FreeSurferDKT 영역인 left_rostral_middle_frontal 및 left_caudal_middle_frontal을 사용하여 포함 영역을 선택합니다. 그리고 FreeSurferSeg Atlas 영역인 ctx_lh_G_pariet_inf-Angular를 선택합니다. 앞서 설명한 대로 섬유 추적(fiber tracking)을 수행하여 이 과정을 완료합니다.상종속속(superior longitudinal fasciculus 3)의 섬유 추적을 위해, Atlas를 사용하여 시드 영역에 시드를 배치하십시오. FreeSurferSeg atlas에서 ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar를 선택하십시오. 그다음, FreeSurferSeg atlas의 ctx_lh_G_front_inf-Opercular에서 Atlas의 포함 영역을 선택하십시오.앞서 설명한 대로 섬유 추적(fiber tracking)을 수행하여 이 과정을 완료하십시오. 뇌량 섬유의 경우, 새로운 영역(region)을 사용하여 시드(seed)를 배치하고 시상면에서 뇌량을 포함하도록 시드를 그리십시오. Terminate if 값을 900 tracts로 증가시킨 후, 앞서 설명한 대로 섬유 추적을 수행하여 이 과정을 완료하십시오.대상회 섬유의 경우, 'New Region'을 사용하여 시드(seed)를 배치하고 관상면(coronal view)에서 중간대상회(mid cingulate gyrus)에 시드 영역을 그립니다. 'New Region'을 사용하여 관상면에서 후대상회(posterior cingulate gyrus)에 포함 영역(region of inclusion)을 그립니다. 앞서 설명한 대로 섬유 추적(fiber tracking)을 수행하여 이 과정을 완료합니다.다음으로, Talairach atlas의 Claustrum 영역에 지역을 설정하는 Atlas 기능을 사용하여 claustrocortical 섬유를 위한 시드(seed)를 배치합니다. 이어서 Atlas를 선택하고 FreeSurferDKT atlas에서 left_superior_parietal 및 left_superior_frontal 영역을 추가합니다. Region 창에서 Claustrum은 End로, 나머지 두 영역은 Seed로 설정하십시오.등록의 정확도에 따라 영역의 위치를 일부 수정해야 할 수 있으며, 특히 claustrum은 구조적 크기가 작으므로 주의가 필요합니다. Region 창에서 해당 영역을 우클릭한 후 Move Region 옵션에서 위치 변경을 선택하여 수정할 수 있습니다. 이전 단계와 동일하게 fiber tracking을 수행하십시오.먼저 Atlas 기능을 선택하고 FreeSurferDKT 아틀라스에서 left_pars_opercularis를 선택한 다음, 다시 Atlas 기능을 사용하여 aal 아틀라스에서 Supp_Motor_Area_L 영역을 선택하여 전두사선로(frontal aslant tract)의 시드(seed)를 지정합니다. 다음으로 Region 창에서 left_pars_opercularis를 End로 설정하고, Supp_Motor_Area_L을 Seed로 설정합니다. 전두선조체로(frontal striatal tract)의 경우, 다시 Atlas 기능을 선택하고 aal 아틀라스에서 Supp_Motor_Area_L을 선택합니다.다음으로, Atlas 기능을 선택한 후 ATAG_basal_ganglia 아틀라스에서 Striatum_L을 선택합니다. Region 창에서 Striatum_L을 End로, Supp_Motor_Area_L을 Seed로 설정하십시오. 그런 다음 Slices와 Add Isosurface를 선택하여 뇌의 표면 렌더링을 생성합니다.임계값은 데이터 세트에 따라 다를 수 있으며, 만족스러운 결과가 나올 때까지 조정해야 할 수도 있습니다. 영구적인 손상을 방지하기 위해, 특히 3D 해부학적 연구를 통해 지형학적 해부학에 대한 이해를 높이고 이러한 연결 부위의 임상적 특징을 활용하여 수술을 계획하는 것이 매우 중요합니다. 보조 운동 영역 복합체는 두 부분으로 구성됩니다. 전방의 Pre-SMA(여기서는 보라색으로 표시)와 후방의 SMA-Proper(초록색으로 표시)입니다.섬유 해부 및 DTI 기술을 사용하여 이 두 부위의 피질 및 피질하 연결 상태를 여기에 나타내었습니다. 피질 제거 후, U-섬유라고 불리는 짧은 연합 섬유들이 노출됩니다. U-섬유는 전-SMA와 SMA-Proper, 그리고 SMA-Proper와 운동 피질과 같이 인접한 뇌회들을 서로 연결합니다.이 측면도에서 SLF 1, 2, 3에 의해 형성된 연결들을 확인할 수 있습니다. 관상 수준(corona level)에서 SLF 2의 일부를 제거한 후, FAT가 노출되었습니다. FAT 섬유는 SMA 영역에서 하전두회(inferior frontal gyri)로 비스듬히 진행하며, 하전두회의 덮개부(Pars Opercularis)에서 표면으로 나타납니다.여기서 피질 영역의 claustrocortical 섬유 분포의 노출된 경계선을 확인할 수 있습니다. 이는 pre-SMA의 전방부와 두정엽의 후방부 사이에 위치합니다. DTI 기술은 뇌 전체의 섬유 위치를 시각화하는 데 매우 강력한 도구입니다.여기에 제시된 영상들은 SLF 섬유의 위치를 강조하며, FAT와 FST의 관계를 설명합니다. 또한, 이 기술은 뇌량 섬유, 대뇌대상회 섬유 및 담장피질 섬유의 위치를 보여주는 데 사용될 수 있습니다. MRI 추적 절차를 시도할 때, 데이터의 품질이 성공의 핵심이라는 점을 기억하는 것이 중요합니다.본 프로젝트에서는 Human Connectome Project 데이터베이스의 고품질 데이터를 활용합니다. 당사는 3D 임상 스캐너에서 이러한 결과를 정기적으로 재현하고 있으나, 가용한 MRI 스캐너에 따라 고품질 데이터를 획득하기 위해 장시간의 MRI 촬영이 필요할 수 있다는 점을 유의해야 합니다. 보조 운동 영역 복합체의 신경 섬유 경로 연결성을 이해하는 것은 전두엽 수술 계획 수립에 필수적입니다.이 영상을 시청하신 후에는 보조 운동 영역 복합체의 해부학적 구조와 결합된 미세 수술 기법에 대해 충분히 이해하시게 될 것입니다.

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연구

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배우세요 재조합 모터 영역의 백질 연결을 광섬유 해부와 DTI 및 3차원 문서화 기법을 활용하여 분석하는 방법입니다. 이 기법은 신경외과 수술 계획 및 뇌종양 치료에 활용됩니다.

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