Name: Fiberverbindingen van de aanvullende motorruimte herzien: Methode van vezeldissectie, DTI en driedimensionale documentatie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 23 s
Description: Ontdek een gecombineerde methode van vezeldissectie en MR-tractografie voor het in kaart brengen van witte-stofverbindingen van het supplementaire motorische gebied. Deze techniek verbetert neurochirurgische planning en minimaliseert postoperatieve complicaties.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De gegevens werden gedeeltelijk verstrekt door het Human Connectome Project, WU-Minn Consortium (Hoofdonderzoekers: David Van Essen en Kamil Ugurbil; 1U54MH091657), gefinancierd door de 16 NIH Instituten en Centra die de NIH Blueprint voor Neuroscience Research ondersteunen; En door het McDonnell Center for Systems Neuroscience aan de Universiteit van Washington. Figuren 2A en 2D werden gereproduceerd met toestemming van de Rhoton-collectie 57 (http://rhoton.ineurodb.org/?page=21899).

De overledene is hier als populatie opgenomen, hoewel overleden personen niet technisch menselijke onderwerpen zijn; Menselijke onderwerpen worden gedefinieerd door 45 CF 46 als &quot;levende mensen 15 , 16. &quot; 1. Bereiding van specimens <ol><li> Onderzoek 5 formaline-vaste hersenen (10 hemisferen) en 2 hele menselijke hoofden. </li><li> Bevestig de monsters in een 10% formalinoplossing gedurende minstens 2 maanden volgens Klingler&#39;s methode 17 . </li><li> Vries alle specimens gedurende 2 weken bij -16 ˚C in overeenstemming met Klinger&#39;s methode 17 . </li><li> Doe de exemplaren in kraanwater. </li><li> Voer een uitgebreide frontotemporale craniotomie op het cadaverische hoofd om de hersenen bloot te stellen. <ol><li> Plaats het kadaverische hoofd in een driepuntsschedelklem (Materiaaltafel). </li><li> Maak een frontotemporale huid incisie met een scalpel.</li><li> Verwijder de huid en spieren met behulp van een scalpel, pincet en een schaar. </li><li> Maak een of meer burrgaten in de schedel totdat de dura mater is bereikt; Gebruik een boormachine met een compacte snelheidsmeter en een 14 mm kraniale perforatorbevestiging bij 79.000 rpm (Materiaaltafel). </li><li> Knip de botsklep en open de schedel met een 2 mm x 15,6 mm geribbelde router met een 2,1 mm pinvormige burrbeugel bij een boorsnelheid van 80.000 rpm (Materiaaltafel). </li></ol></li><li> Verwijder de dura, arachnoid en pia mater en dissecteer met behulp van een microdissector onder een microscoop bij 6X tot 40X vergroting 5 , 18 (Materiaal Tabel ). </li></ol> 2. Fiber Dissection Technique OPMERKING: Voer alle dissecties uit onder 6X tot 40X vergroting op een chirurgische microscoop. <ol><li> Voer de vezeldissecties op een stapsgewijze manier uit op elke hemispheRe, van lateraal naar mediaal en mediaal naar lateraal. <ol><li> Decorteer de cerebrale cortex met behulp van een paneldissector (Materiaal Tabel ) en verwijder alle frontale corticale weefsels om de korte vereniging vezelwegen te onthullen, welke zijn U-vezels of intergirale vezels die de naburige Gyri 5 , 13 verbinden. </li><li> Verwijder de korte vereniging vezels met een panfield dissector en een chirurgische micro haak door voorzichtig te snijden onder de microscoop (Materiaal Tabel ) om de lange verenigingsvezels te bereiken en bloot te leggen, die verre gebieden in hetzelfde halfrond verbinden. </li><li> Ga diep in de lange vereniging vezels om de oppervlakkige vereniging vezels te verwijderen met behulp van een chirurgische micro haak en een panfield dissector; Verwijder elke vezelbundel onder een microscoop (Materiaaltafel) om de projectiecommissieve vezels bloot te leggen. </li><li> Bekijk elk van de verbindingen van het SMA-complexVolgens de topografische anatomie die eerder werd gedefinieerd in de literatuur 2 , 8 , 18 , 19 , 20 , 21 . </li></ol></li><li> Bewaar alle exemplaren (hele koppen en hersenen) die tijdens de dissecties in 10% formaldehyde oplossing (Materiaal Tabel ) werden gebruikt tussen de dissectieperiodes. </li></ol> 3. 3D fotografie techniek <ol><li> Gebruik tijdens het fotograferen van de exemplaren een zwart kleurplatform. </li><li> Volg een 3D fotografie techniek 22 . <ol><li> Plaats elk exemplaar in een ontworpen zwart kleurplatform. </li><li> Selecteer een scène met een volledig vooraanzicht van het monster en neem één opname door de camera op elk punt op het voorbeeld te concentreren nabij het middelpunt op het camera scherm (instrument table). Gebruik een 18- tot 55 mm f / 3.5-5.6 SLR-lens of een 100 mm f / 2.8L macro lens en stel de diafragma op op F29, ISO 100. </li><li> Draai de camera een beetje naar links totdat het rechterste punt op het camerascherm hetzelfde is als het bovenstaande focuspunt. Schuif de camera naar rechts totdat het middenpunt op het scherm het oorspronkelijke focuspunt op het exemplaar overlapt. Focus de camera op dit punt en neem een ​​andere opname. </li><li> Bewaar de afstand en as van de camera om het monster te fotograferen met constante waarden. </li></ol></li><li> Maak een 3D-afbeelding met behulp van een 3D-beeldgeneratorprogramma (Materiaaltafel). <ol><li> Open het 3D-softwareprogramma. </li><li> Kies &#39;Open stereo beelden van Bestand&#39;. </li><li> Selecteer de twee afbeeldingen (links en rechts) en zorg ervoor dat het linker beeld in de linker gleuf staat en het juiste beeld in de rechter gleuf staat. </li><li> Selecteer de optie &quot;Half kleur anaglyph RL / 2&quot; en genereer de anaglyph in jpeg-formaat. </li></ol&gt; </li></ol> 4. DTI-techniek <ol><li> Verwerving van vooraf verwerkte diffusiegegevens met behulp van de Human Connectome Project diffusie data 23 door het downloaden van de verwijzende website. OPMERKING: De gegevens worden voorafverwerkt en bestonden uit de volgende procedures: De diffusiegegevens werden bij normale vrijwilligers verworven door gebruik te maken van een aangepast 3 T MRI-apparaat (instrumenttabel) met behulp van een EPI-sequentie met echo-echo-echo (EPI) met multi- Bandbeeldversnelling 24 , 25 , 26 , 27 , 28 . Relevante sequentieparameters omvatten: TR = 5.520 ms; TE = 89,5 ms; FOV = 210 x 180 mm; Matrix = 168 x 144; Plak dikte = 1,25 mm (voxel maat 1.25 x 1.25 x 1.25 mm); Multiband factor = 3; En b-waarden = 1.000 s / mm 2 (95 richtingen), 2.000 s / mm 2 (96 richtingen) en 3.000 s / mm2 (97 richtingen). De gegevens werden vervolgens verwerkt met behulp van FreeSurfer 29 en FSL 30 ; Het proces omvatte wervelstroomcorrectie, bewegingscorrectie, normalisatie van b0-intensiteit, correctie van gevoeligheidsvervorming en correctie van de gradiënt-nonlineariteit 28 , 31 , 32 , 33 . Corresponderende T1-gewogen MP-RAGE beelden zijn ook opgenomen in het downloadpakket. Procedures worden gedocumenteerd in de handleiding 23 van de Human Connectome Project. </li><li> De diffusiegegevens post-verwerken met behulp van Diffusion Spectrum Imaging (DSI) Studio 34 om een ​​geschatte voxel-achtige diffusie-oriëntatieverdelingsfunctie (ODF) te genereren die een genummerd q-bemonsteringsbeeldvorming (GQI) algoritme 35 gebruikt . <ol><li> Laad de gedownloade dataset in de software door selEcting &quot;STEP1: Open source images&quot; en het bestand data.nii.gz selecteren. </li><li> Selecteer de knop &quot;STEP2: Reconstructie&quot;. Nadat u het breinmasker hebt geverifieerd, gaat u verder naar &quot;Stap 2&quot; en selecteert u &quot;GQI&quot; als de reconstructiemethode. Selecteer &quot;r ^ 2 weighting&quot; met een &quot;lengteverhouding&quot; van &quot;1.0&quot;. Laat de resterende selecties als de standaard. </li><li> Selecteer &#39;Herstructureren uitvoeren&#39;. </li></ol></li><li> Plaats passende zaden voor regio&#39;s die van belang zijn om de vezelopsporing te stroomlijnen. <ol><li> Klik in het venster &#39;Regio&#39; op de knop &#39;Atlas&#39; om zaden te plaatsen voor de superieure longitudinale fasciculus (SLF) I. Selecteer &#39;Brodmann&#39; en voeg &#39;Regio 6&#39; en &#39;Regio 7.&#39; toe. Stel in het regio venster het type &#39;Regio 6&#39; op &#39;zaad&#39; en het &#39;Regio 7&#39; type in &#39;regio-van-inclusies&#39; (ROI). <ol><li> Selecteer &#39;Nieuwe regio&#39; in het regio venster en teken een ROI handmatigIn het meest achterste aspect van de superieure frontale gyrus in het koronale vlak. Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li></ol></li><li> Plaats zaden voor SLF II op soortgelijke wijze door gebruik te maken van de &quot;Nieuwe Regio&quot; in het regio venster en trek het &quot;zaad&quot; gebied in het achterste gedeelte van de middelste frontale gyrus witte stof in het koronale vlak. Kies een ROI met behulp van &quot;Atlas&quot; (zoals in stap 4.3.1) en Brodmann-regio&#39;s 9, 10, 46, 39 en 19. Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Plaats zaden voor SLF III met een &quot;zaad&quot; -gebied, met behulp van &quot;Atlas&quot; (zoals in stap 4.3.1) in het regio venster en kies &quot;Regio 40&quot; van de atlas Brodmann en de ROI van &quot;Atlas ...&quot; in &quot;Regio 40 &quot;En&quot; Regio 44. &quot; Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Plaats zaden voor callosalvezels met behulp van &quot;New Region&quot; in het regio venster en teken een &quot;zaad&quot; in het sagittale vlak dat omvatE corpus callosum. Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Plaats zaden voor cingulate vezels met behulp van &quot;New Region&quot; in het regio venster en teken een &quot;zaad&quot; regio in het midden-cingulate gyrus op de koronale weergave. Gebruik &#39;Nieuwe regio&#39; om twee ROI&#39;s te tekenen, een in de meer anterior cingulaat en een in de posterior cingulate gyrus onder de koronale weergave. Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Plaats zaden voor claustrocortische vezels met behulp van de &quot;Nieuwe Regio&quot; in het regio venster en teken een &quot;zaad&quot; in de claustrum met een ROI in de corona radiata met behulp van de functie &quot;Atlas ...&quot;. Selecteer de atlas als &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm.&quot; <ol><li> Selecteer en voeg de &quot;Anterior_corona_radiata&quot;, &quot;Posterior_corona_radiata&quot; en &quot;Superior_corona_radiata&quot; toe. Teken een regio-van-vermijding voor alle vezels die door een vliegtuig gaan, die lager liggen dan het niveau van de claustrum in het axiale vlak met behulp van &quot;New Region&quot;In het regio venster. Voer vezel tracking zoals beschreven in stap 4.4. </li></ol></li><li> Plaats zaden voor het corticospinale kanaal met behulp van een &quot;zaad&quot; van de functie &quot;Atlas ...&quot; in het regio venster; Selecteer &quot;JHU-WhiteMatter-labels-1mm&quot; en voeg de &quot;Corticospinal_tract&quot; regio toe. Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Plaats zaden voor het frontale aslantkanaal (FAT) met behulp van een &quot;zaad&quot; gebied van de functie Atlas ... in het regio venster en selecteer de Brodmann-atlas en Regio 6-ROI&#39;s in &quot;Regio 44&quot; en &quot;Regio 45. &quot; Voer vezelopsporing uit zoals beschreven in stap 4.4. </li><li> Plaats zaden voor het frontostriatale kanaal (FST) met een &quot;zaad&quot; in &quot;Regio 6&quot; met behulp van de functie &quot;Atlas ...&quot;. Plaats nieuwe gebieden in de &#39;caudate&#39;, &#39;putamen&#39; en &#39;globus pallidus&#39; van de atlas &#39;HarvardOxfordSub&#39; en stel het type in het regio venster in om te stoppen.&quot; OPMERKING: Vezelopsporing voor FST wordt uitgevoerd door het Region 6-zaad te selecteren en slechts één van de subcortische zaden per tracking-sessie ( dwz regio 6 en de caudate, gevolgd door regio 6 en de putamen en ten slotte regio 6 en de globus pallidus). <ol><li> Voer vezel tracking zoals beschreven in stap 4.4 voor elke combinatie. </li></ol></li></ol></li><li> Voer vezelopsporing voor elk van de bovenstaande combinaties uit. <ol><li> Stel in het venster &#39;Opties&#39; de volgparameters als: beëindigingsindex van qa van 0,08, hoekdrempel van 75, stapgrootte 0.675, gladingen van 0,2, minimumlengte 20 mm en maximale lengte 200 mm. Selecteer de zaadrichtlijn als &quot;All&quot;, de zaadpositie als &quot;Subvoxel&quot; en randomiseer zaaien als &quot;Aan&quot;. Gebruik trilineaire richtinginterpolatie met een streamline (Euler) tracking algoritme. Voor elke combinatie van regio&#39;s hierboven, kies &#39;Volg tracking&#39; in de &amp; #34; Fiber Tracts &quot;venster. OPMERKING: Vanwege de gerandomiseerde aard van het volgen, worden duidelijke &quot;valsvezels&quot; geïdentificeerd en selectief verwijderd, waarbij de regio&#39;s van vermijding met de hand worden getekend als een &quot;Nieuwe Regio&quot;. </li></ol></li><li> Affine registreer de hersengezuiverde T1-gewogen 3D MP-RAGE scan die in de Human Connectome Project dataset leverbaar is op de diffusiedata met behulp van de functie &quot;Snijden -&gt; Insert T1 / T2 Images&quot; van DSI-Studio. Genereer een oppervlakweergave van de hersenen door &quot;Plakjes -&gt; Isosurface toevoegen&quot; te selecteren. Gebruik een &quot;drempel&quot; van 665. </li></ol>

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen en geen bronnen van financiering en ondersteuning, met inbegrip van apparatuur en medicijnen.

Het belang van en studietheorieën voor de wegenwegen De cerebrale cortex wordt geaccepteerd als een hoofd neurale structuur in verband met 2,5 miljoen jaar van het menselijk leven. Ongeveer 20 miljard neuronen zijn gescheiden in verschillende delen op basis van morfologische en cellulaire specificatie 40 . De architectuur van elk van deze corticale delen is functioneel gesubdelegeerd, zoals sensorimotorisch gevoel en beweging, emotionele ervaring en complexe redenering. ...

Van de 14 frontgebieden die door Brodmann worden afgebakend, is het voor- en prefrontale gebied voor de precentrale motorcortex al lang beschouwd als een stille module, ondanks het feit dat de frontale lobe een belangrijke rol speelt in cognitie, gedrag, leren, En spraakverwerking. Naast het SMA-complex (SMA), bestaande uit de voor-SMA en de SMA (Brodmann Area, BA 6) die mediaal uitstrekt, omvat de voormotor / frontmodule de dorsolaterale prefrontale (BA 46, 8, En 9), frontopolar (BA 10) en ventrolaterale prefrontale (BA 47) cortices, evenals een deel van de orbitofrontale cortex (BA 11) op het laterale oppervlak van de hersenen 1 , 2 . Het SMA-complex is een belangrijk anatomisch gebied dat wordt gedefinieerd door zijn functies en de verbindingen ervan. De resectie en schade van deze regio veroorzaakt significante klinische tekorten, bekend als de SMAsyndroom. Het SMA syndroom is een belangrijke klinische aandoening die vooral bijgevoelig is voor frontale gliomen die het SMA complex 3 bevatten . Het SMA-complex heeft verbindingen met het limbische systeem, basale ganglia, cerebellum, thalamus, contralaterale SMA, superieure parietale lobe en delen van de frontale lobben via vezelkanalen. Het klinische effect van schade aan deze witte stofverbindingen kan ernstiger zijn dan de cortex. Dit komt omdat de gevolgen van schade aan de cortex gedurende de tijd kunnen worden verbeterd door hoge corticale plasticiteit 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 ,. Daarom moet de regionale anatomie van SMA en de witte materiepaden diep zijnJ begrepen, met name voor gliomoperatie. Een uitgebreid begrip van de anatomie van witte materiepaden is belangrijk voor de brede spectrumbehandeling van neurochirurgische letsels. Recente studies van de driedimensionale documentatie van de anatomische resultaten die in microchirurgie werden verkregen, werden gebruikt om een ​​beter begrip te krijgen van de topografische anatomie en de onderlinge relatie tussen hersenwitstofwegen 13 , 14 . Daarom was het doel van deze studie om de witte materieverbindingen van het SMA-complex (voor SMA en SMA) te onderzoeken door gebruik te maken van een combinatie van vezeldissectietechnieken op cadaverische monsters en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en om alle methoden te verklaren En principes van beide technieken en hun gedetailleerde documentatie. Planning en strategie van de studie Voorafgaand aan het uitvoeren van de experimenten, een literOnderzoek naar de basisprincipes van vezeldissecties, de procedures die moeten worden toegepast op specimens vóór en tijdens dissecties en alle verbindingen tussen SMA-regio&#39;s die zijn geopenbaard met dissectie en DTI. De eerdere studies over de anatomische lokalisatie en afscheiding van pre-SMA- en SMA-juiste regio&#39;s en op de topografische anatomie van hun verbindingen werden beoordeeld.

<table><tbody><tr><td>%4 Paraformaldehyde Solution</td><td>AFFYMETRIX, Inc.</td><td>2046C208</td><td>gebruikt voor fixatie</td></tr><tr><td>Freezer</td><td>INSIGNA</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>gebruikt voor bevriezing</td></tr><tr><td>Panfield Dissector</td><td>AESCULAP</td><td>FD305</td><td>gebruikt voor dissectie</td></tr><tr><td>Surgical Micro Scissor</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4238</td><td>gebruikt voor microdissectie</td></tr><tr><td>Surgical Micro Hook</td><td>V. Mueller</td><td>NL3785-009</td><td>gebruikt voor microdissectie</td></tr><tr><td>MICRO VESSEL STRETCHER/DILATOR</td><td>W. Lorenz</td><td>04-4324</td><td>gebruikt voor microdissectie</td></tr><tr><td>Emax2 SC 2000 Electric Console</td><td>Anspach Companies</td><td>SC2102</td><td>gebruikt voor craniatomie</td></tr><tr><td>Drill Set</td><td>Anspach Companies</td><td>NS-CZ70WH6</td><td>gebruikt voor craniatomie</td></tr><tr><td>20-1000 operating microscope</td><td>Moeller-Wedel, Germany</td><td>FS 4-20</td><td>gebruikt voor microdissectie</td></tr><tr><td>Canon EOS 550D 18 MP CMOS APS-C Digital SLR Camera</td><td>Canon Inc.</td><td>DS126271</td><td>gebruikt om foto's te maken</td></tr><tr><td>EF 100 mm f/2.8L IS USM Macro Lens</td><td>Canon Inc.</td><td>4657A006</td><td>gebruikt om foto's te maken</td></tr><tr><td>MR-14EX II Macro Ring Lite (Flash)</td><td>Canon Inc.</td><td>9389B002</td><td>gebruikt om foto's te maken</td></tr><tr><td>Tripod</td><td>Lino Manfrotto</td><td>322RC2</td><td>gebruikt om foto's te maken</td></tr><tr><td>MAYFIELD Infinity Skull Clamp</td><td>Integra Inc.</td><td>A0077</td><td>gebruikt om het hoofd te fixeren</td></tr><tr><td>Modified Skrya 3T "Connectome" Scanner</td><td>Siemens Company, Inc.</td><td>A911IM-MR-15773-P1-4A00</td><td>gebruikt om DTI te scannen</td></tr><tr><td>XstereO Player</td><td>Yury Golubinsky</td><td>Version 3.6(22)</td><td>gebruikt om anaglifen te maken</td></tr><tr><td>EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS II SLR Lens</td><td>Canon Inc.</td><td>2042B002</td><td>gebruikt om foto's te maken</td></tr><tr><td>Scalpel</td><td>6B INVENT</td><td>7-104-L</td><td>gebruikt om incisies te maken</td></tr><tr><td>Compact Speed Reducer</td><td>Anspach Companies</td><td>CSR60</td><td>gebruikt om een boorgat te maken</td></tr><tr><td>14 mm Cranial Perforator</td><td>Anspach Companies</td><td>CPERF-14-11-3F</td><td>gebruikt om een boorgat te maken</td></tr><tr><td>2 mm x 15.6 mm Fluted Router</td><td>Anspach Companies</td><td>A-CRN-M</td><td>gebruikt om een craniotomie uit te voeren</td></tr><tr><td>2.1 mm Pin-shaped Burrs</td><td>Anspach Companies</td><td>03.000.130S</td><td>gebruikt om een craniotomie uit te voeren</td></tr></tbody></table>

fiberverbindingen van de aanvullende motorruimte herzien: methode van vezeldissectie, dti en driedimensionale documentatie

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

Het doel van deze studie is om de methodologie voor het onderzoek van de witte stofverbindingen van het SMA-complex (SMA en SMA) te laten zien met behulp van een combinatie van vezeldissectietechnieken op cadaverische monsters en magnetische resonantie (MR ) Tractografie. Het protocol beschrijft ook de procedure voor een witte materiaaldissectie van een menselijk brein, diffusie tensor tractografie beeldvorming en driedimensionale documentatie. De vezeldissecties op menselijke hersenen en de 3D documentatie werden uitgevoerd bij de Universiteit van Minnesota, Microchirurgie en Neuroanatomie Laboratorium, Afdeling Neurochirurgie. Vijf postmortem humane hersenmonsters en twee hele koppen werden bereid volgens Klingler&#39;s methode. Hersenen hemisferen werden stap voor stap gesplitst van zijdelings naar mediaal en mediaal naar lateraal onder een operationele microscoop, en in elke fase werden 3D beelden opgenomen. Alle dissectie resultaten werden ondersteund door diffusie tensorin beeld brengen. Onderzoek naar de verbindingen in lijn met Meynert&#39;s vezelwegen classificatie, inclusief vereniging vezels (korte, superieure longitudinale fasciculus I en frontale aslanten), projectie vezels (corticospinale, claustrocortical, cingulum en frontostriatale tracten) en commissurale vezels (callosal vezels) waren Ook uitgevoerd.

Het SMA-complex bevindt zich in het achterste gedeelte van de superieure frontale gyrus. De grenzen van het SMA-complex zijn de achterzijde van de precentrale sulcus, de superieure frontale sulcus inferior-lateraal, en de cingulatulcus inferior-medially 18 . Het SMA-complex bestaat uit twee delen: de voor-SMA anterior en de SMA behoorlijk posterior 18 . Er zijn verschillen in termen van witte materiaansluitingen en functie tussen deze twee ...

Het doel van deze studie is om elke stap van de vezeldissectietechniek te tonen op menselijke cadaverische hersenen, de 3D-documentatie van deze dissecties en de diffusie-tensorbeelden van de anatomisch gedissendeerde vezelwegen.

Fiberverbindingen van de aanvullende motorruimte herzien: Methode van vezeldissectie, DTI en driedimensionale documentatie

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 ...

Het algemene doel van dit project is om de vezelverbindingen van het supplementaire motorische complex bij mensen te onderzoeken met behulp van een combinatie van in vivo vezeltracking via MRI, gecombineerd met cadaverische vezelmicrodissectie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van de witte stofanatomie van het menselijk brein, zoals de wijze waarop microdissectie en DTI-technieken worden toegepast en hoe 3D-fotografie en documentatie van deze studies worden uitgevoerd. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is het verkrijgen van een uitgebreid begrip van de anatomie van de witte stofbanen van het supplementaire motorische gebied.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot therapie en hersentumorschirurgie, aangezien in vivo vezeltrackingtechnieken in de preoperatieve setting kunnen worden toegepast om postoperatieve complicaties te minimaliseren. Hierbij kan deze methode inzicht bieden in de vezelverbindingen van het supplementaire motorische gebied en kan zij daarnaast worden toegepast op vrijwel elk ander hersengebied om de verbindingen van de vezelbanen te beoordelen. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn aan MRI-diffusievezeltracking hiermee worstelen, omdat de algemener geadopteerde diffusietensorbeeldvorming aanzienlijke beperkingen heeft in het vermogen om kruisende vezels te modelleren, naast andere beperkingen.Daarom hebben we de methode van gegeneraliseerde Q-sampling modellering toegepast om nauwkeurigere fiber tracking mogelijk te maken. Ik zal de procedure demonstreren samen met Dr. Cevik, een fellow neuroanatomie uit ons laboratorium. Begin met het prepareren van met formaline gefixeerde hersenen volgens de methode van Klingler.Plaats de kadaverhoofd in een driepunts-schedelklem en gebruik een scalpel om een frontotemporale huidincisie te maken. Gebruik vervolgens een scalpel, pincet en schaar om de huid en spieren van het hoofd te verwijderen. Gebruik daarna een boor met een compacte toerentalverlager en een craniale perforator-opzetstuk van 14 millimeter om één of meer boorgaten in de schedel te maken tot de dura mater is bereikt.Gebruik vervolgens een router met een freesbit om het botlapje uit te snijden. Open de schedel en leg de hersenen bloot. Zodra deze zijn blootgesteld, verwijdert u de dura, arachnoidea en pia mater en plaatst u het weefsel onder een microscoop bij een vergroting van 6 tot 40 keer.Gebruik een Penfield-dissector om de cerebrale cortex te decorticeeren en alle frontocorticale weefsels te verwijderen om de korte associatievezelbanen bloot te leggen. Deze kunnen worden geïdentificeerd als U-vezels, of intergyrale vezels die naburige gyri met elkaar verbinden. Verwijder met behulp van een microhaak voorzichtig de korte associatievezels om de lange associatievezels te bereiken en bloot te leggen, die verafgelegen gebieden in hetzelfde hemisfeer met elkaar verbinden.Witte stofbanen zijn opgebouwd uit gemyeliniseerde vezels en worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën. Associatievezels zijn brede verbindingen tussen verschillende corticale regio's in hetzelfde hemisfeer; commissurale vezels zorgen voor de verbinding tussen beide hemisferen, en projectievezels zorgen voor de verbinding tussen de cortex en het subcorticale deel van de hersenen en het ruggenmerg. Gebruik vervolgens de chirurgische microhaak en de Penfield-dissecteur om diep in de lange associatievezels te gaan en de oppervlakkige associatievezels te verwijderen.Verwijder elke vezelbundel om de projectiecommissurale vezels bloot te leggen. Begin met het plaatsen van het specimen op een speciaal ontworpen zwart platform. Selecteer een scène met een volledig frontaal aanzicht van het specimen.Maak vervolgens een opname door de camera te focussen op een punt van het preparaat dat zich dicht bij het middelpunt van het camerascherm bevindt. Draai de camera iets naar links totdat het meest rechtse punt op het camerascherm samenvalt met het bovenstaande focuspunt. Verschuif de camera vervolgens naar rechts totdat het middelste punt op het scherm overlapt met het oorspronkelijke focuspunt op het preparaat.Focus de camera op dit punt en maak een andere opname. Open in het 3D-softwareprogramma de stereobeelden zodanig dat het linkerbeeld in het linker vak staat en het rechterbeeld in het rechter vak. Selecteer vervolgens de optie Half Color Anaglyph RL2 en genereer de anaglyf in JPEG-formaat.Begin met het downloaden van voorbewerkte diffusiegegevens van de website van het Human Connectome Project. Verwerk deze vervolgens verder met Diffusion Spectrum Imaging Studio. Om dit te doen, laadt u de dataset in de software door eerst Stap1 Open Source Images te selecteren en vervolgens de data nii te selecteren.gz-bestand. Selecteer vervolgens de knop Step2 Reconstruction. Nadat de breinkaart is geverifieerd, selecteert u generalized Q-sampling imaging als reconstructiemethode.Select daarna r-kwadraat-weging met een lengteratio van 1,0. Laat de overige selecties op de standaardinstellingen staan en selecteer vervolgens Run Reconstruction. Plaats seeds voor het corticospinale tractus door een seed uit de Atlas-functie in het Region-venster te gebruiken.Selecteer de JHU White Matter-labels van 1 millimeter en de regio van het corticospinale tractus. Voer vervolgens vezeltracking uit door eerst naar het venster Opties te gaan en de trackingparameters in te stellen zoals hier getoond. Selecteer Alle als seed-oriëntatie, Subvoxel als seed-positie en zet willekeurige seeding op Aan. Gebruik daarnaast Trilineaire richtingsinterpolatie met een streamline-trackingalgoritme en kies voor Run Tracking in het venster van het vezeltractus.Vanwege de gerandomiseerde aard van het trackingproces kunnen er zogenaamde valse vezels optreden, of vezels die niet relevant zijn. Deze kunnen worden verwijderd door middel van vermijdingsgebieden (regions of avoidance), die handmatig als nieuw gebied kunnen worden getekend. Klik in het Region-venster op de Atlas-knop om seeds te plaatsen voor de superior longitudinal fasciculus 1.Selecteer FreeSurferDKT, left_superior_frontal en left_precuneus. Stel vervolgens in het Region-venster het type van left_precuneus in op Seed, en het type van left_superior_frontal op ROI. Selecteer daarna New Region in het Region-venster en teken handmatig een inclusieregio in het meest posterieure aspect van de gyrus frontalis superior in het coronale vlak.Voer vervolgens vezeltracking uit zoals eerder beschreven. Voer daarna hetzelfde proces uit voor de fasciculus longitudinalis superior II. Gebruik eerst New Region vanuit het venster Region en teken het seed-gebied in het posterieure aspect van de witte stof van de gyrus frontalis media in het coronale vlak.Kies vervolgens een inclusieregio met behulp van de Atlas a FreeSurferDKT-regio's, left_rostral_middle_frontal en left_caudal_middle_frontal, en de FreeSurferSeg Atlas-regio ctx_lh_G_pariet_inf-Angular. Voltooi dit proces door vezeltracking uit te voeren zoals eerder beschreven.Voor vezeltracking van de fasciculus longitudinalis superior 3, plaats zaadjes met een zaadregio met behulp van Atlas. Kies ctx_lh_G_pariet_inf-Supermar van de FreeSurferSeg-atlas. Selecteer vervolgens de inclusieregio via Atlas in ctx_lh_G_front_inf-Opercular van de FreeSurferSeg-atlas.Voltooi dit proces door vezeltracking uit te voeren zoals eerder beschreven. Plaats voor de callosale vezels seeds met behulp van een nieuwe regio en teken een seed in het sagittale vlak die het corpus callosum omvat. Voltooi dit proces door vezeltracking uit te voeren zoals eerder beschreven, nadat Terminate if is verhoogd naar 900 tracts.Plaats voor de cingulate vezels seeds met behulp van een nieuwe regio en teken een seed-regio in de gyrus cinguli media op het coronale vlak. Gebruik Nieuwe Regio om een inclusieregio in de gyrus cinguli posterior te tekenen op het coronale vlak. Voltooi dit proces door vezeltracking uit te voeren zoals eerder beschreven.Plaats vervolgens seeds voor claustrocorticale vezels door met de Atlas-functie een regio in het Claustrum onder de talairach-atlas te plaatsen. Selecteer daarna Atlas en voeg de regio's left_superior_parietal en left_superior_frontal uit de FreeSurferDKT-atlas toe. Stel in het Region-venster Claustrum in op End en de andere twee regio's op Seed.Afhankelijk van de nauwkeurigheid van de registratie moeten de regio's mogelijk in positie worden aangepast, in het bijzonder het claustrum vanwege de geringe omvang van deze structuur. Dit kan door met de rechtermuisknop op de regio in het REGIOn-venster te klikken en de positiewijziging te selecteren via de opties voor Regio Verplaatsen. Voer de vezeltracking uit zoals in de vorige stappen.Plaats de seeds voor het frontale aslant tract door eerst de Atlas-functie te selecteren en de left_pars_opercularis uit de FreeSurferDKT-atlas te kiezen, en vervolgens een andere regio via de Atlas-functie door Supp_Motor_Area_L uit de aal-atlas te selecteren. Stel daarna in het Region-venster de left_pars_opercularis in op End, en stel de Supp_Motor_Area_L in op Seed. Selecteer voor het frontale striatale tract opnieuw de Atlas-functie en kies vervolgens Supp_Motor_Area_L uit de aal-atlas.Kies vervolgens de Atlas-functie en selecteer daarna Striatum_L uit de ATAG_basal_ganglia-atlas. Stel in het venster Regio Striatum_L in op End en Supp_Motor_Area_L op Seed. Genereer vervolgens een oppervlakte-rendering van de hersenen door Slices en Add Isosurface te selecteren.De drempelwaarde kan variëren afhankelijk van de dataset en moet mogelijk worden aangepast tot de resultaten bevredigend zijn. Het is essentieel om een beter inzicht te krijgen in de topografische anatomie, in het bijzonder via 3D-anatomische studies, en om de klinische kenmerken van deze verbindingen te gebruiken bij de operatieve planning om permanente schade te voorkomen. Het complex van het supplementaire motorische gebied bestaat uit twee delen: de pre-SMA anterieur, hier in het paars weergegeven, en de SMA-proper posterieur, weergegeven in het groen.De corticale en subcorticale verbindingen van deze twee delen worden hier getoond met behulp van vezeldissectie en DTI-technieken. Na decorticatie komen de korte associatievezels, zogenaamde U-vezels, bloot te liggen. U-vezels verbinden naburige gyri met elkaar, zoals de pre-SMA met de SMA-Proper, en de SMA-Proper met de motorische cortex.In dit zijdelingse aanzicht zijn de verbindingen van de SLF 1, 2 en 3 zichtbaar. Na het verwijderen van een deel van de SLF 2 op het niveau van de corona is de FAT blootgelegd. FAT-vezels lopen schuin van de SMA-regio naar de inferieure frontale gyri en worden oppervlakkig in de Pars Opercularis.Hier is de blootgelegde grens van de claustrocorticale vezeldistributie op het corticale gebied te zien. Deze bevindt zich tussen het anterieure deel van de pre-SMA en het posterieure deel van de pariëtale kwab. De DTI-techniek is zeer effectief voor het visualiseren van de locatie van vezels in het gehele brein.De hier getoonde afbeeldingen benadrukken de positie van de SLF-vezels en beschrijven de relatie tussen de FAT en de FST. Daarnaast kan de techniek worden gebruikt om de positie van callosale vezels, cingulaire vezels en claustrocorticale vezels aan te tonen. Bij het uitvoeren van de MRI-trackingprocedure is het belangrijk om te onthouden dat de datakwaliteit cruciaal is voor het succes.In dit project maken we gebruik van hoogwaardige gegevens uit de database van het Human Connectome Project. Wij reproduceren dergelijke resultaten routinematig op onze 3D klinische scanners, maar het is belangrijk om te onthouden dat de acquisitie van dergelijke hoogwaardige gegevens langdurige MRI-acquisities kan vereisen, afhankelijk van de beschikbare MRI-scanner. Een begrip van de vezelbaanverbindingen van het complex van het supplementaire motorische gebied is essentieel voor het plannen van de chirurgie aan de frontale kwab.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van de microsurgische benadering in relatie tot de anatomie van het complex van het supplementaire motorische gebied.

fiber-connections-supplementary-motor-area-revisited-methodology

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

We beschrijven een nieuwe benadering voor gelijktijdige analyse van hersenfunctie en structuur met behulp van magnetische resonantie beeldvorming (MRI). Wij beoordelen de hersenen structuur met een hoge resolutie diffusie-gewogen beeldvorming en witte stof vezels tractografie. In tegenstelling tot de standaard structurele MRI, deze technieken stellen ons in staat anatomische connectiviteit rechtstreeks betrekking hebben op de functionele eigenschappen van de hersenen netwerken.

Co-analyse van hersenstructuur en functie met behulp van fMRI en Diffusie-gewogen beeldvorming

Diffusion tensor imaging (DTI) fungeert in feite als een MRI-gebaseerde tool te...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in de analyse van neurodegeneratieve ziekten

Diffusion tensor imaging (DTI) werd uitgevoerd om te proberen de belangrijkste onderdelen van de visuele banen verbeelden. Het doel was om te gebruiken een FDA goedgekeurde standaard commerciële werkstation dat kan worden gebruikt voor de dagelijkse routine om te proberen postoperatieve beschadiging van de visuele banen bij patiënten verminderen.

DTI van de Visual Pathway - White Matter Tracts en hersenletsels

Om hersenreorganisatie onder pathologische omstandigheden te bestuderen, gebruikten we miniosmotische pompen voor directe eiwitbezorging in de hersenen, waarbij we de bloed-hersenbarrière omzeilden. Trajecttracers worden vervolgens geïnjecteerd om veranderingen in hersenconnectiviteit onder invloed van het eiwit te bestuderen.

Implantatie van mini-osmotische pompen en Levering van Tract Tracers naar Brain Reorganisatie in pathofysiologische omstandigheden Studie

Dit manuscript beschrijft deterministische en probabilistische algoritmen voor witte stof (WM) de wederopbouw, wordt gebruikt om de verschillen in optische straling (OR) connectiviteit tussen albinisme en controles te onderzoeken. Hoewel probabilistische tractography volgt de werkelijke koers zenuwvezels nader werd deterministische tractography uitgevoerd om de betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid van beide technieken te vergelijken.

Het meten van connectiviteit in de primaire visuele Pathway in Human Albinisme Met behulp van Diffusion Tensor Imaging en tractografie

Het doel van dit project is het ontwikkelen van een interactieve, patiënt-specifieke modeling pijpleiding om te simuleren van de effecten van diepe hersenstimulatie bij in de buurt van real-time en betekenisvolle feedback geven over de vraag hoe deze apparaten neurale activiteit in de hersenen beïnvloeden.

Richtend neuronale Fiber traktaten voor diepe brein stimulatie therapie met behulp van interactieve, patiënt-specifieke modellen

Hier presenteren we een protocol voor de toepassing van Diffusion strekspier imaging parameters te evalueren ruggenmerg compressie.

Diffusie strekspier Magnetic resonance imaging in chronische ruggenmerg compressie

Hier beschrijven we een gestandaardiseerd protocol voor motorische mapping met behulp van nTMS gecombineerd met diffusion tensor imaging (DTI)-gebaseerde reconstructie van de corticospinale baan (CST). Het protocol is reproduceerbaar, klinisch haalbaar en gemakkelijk te integreren in routinematige klinische workflows, wat een robuust en waardevol kader biedt voor motorische padbeoordeling, neuroplasticiteitsonderzoek en revalidatieplanning.

Een gestandaardiseerd protocol voor functionele motorische mapping met behulp van genavigeerde transcraniële magnetische stimulatie

De Giant Fiber System is een eenvoudige neuronale circuit van de...

Elektrofysiologische opnames van de Giant Fiber Pathway van D. melanogaster</em

Hele Mount Voorbereiding van de Adult Drosophila Ventraal Nerve Fiber Koord voor Giant Dye Injectie

Ontdek een gecombineerde methode van vezeldissectie en MR-tractografie voor het in kaart brengen van witte-stofverbindingen van het supplementaire motorische gebied. Deze techniek verbetert neurochirurgische planning en minimaliseert postoperatieve complicaties.

Fiberverbindingen van de aanvullende motorruimte herzien: Methode van vezeldissectie, DTI en driedimensionale documentatie

Meer video's verkennen