Standaryzowane pozyskiwanie danych do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego wrażliwego na neuromelaninę istoty czarnej
8 września 2021
Ten protokół pokazuje, jak pozyskać dane z rezonansu magnetycznego wrażliwego na neuromelaninę istoty czarnej.
Protokół przedstawia pierwszą ustandaryzowaną i bardzo szczegółową procedurę krok po kroku w celu uzyskania MRI wrażliwego na neuromelaninę. Umożliwi to bezpośrednie porównywanie danych z różnych lokalizacji i łączenie próbek w celu walidacji uogólnionych biomarkerów. Technika ta wykorzystuje szczegółową procedurę umieszczania i kontrole jakości w celu zminimalizowania utraty danych.
Technika ta ułatwi prowadzenie badań na dużą skalę niezbędnych do opracowania i walidacji biomarkerów w zaburzeniach neuropsychiatrycznych, w szczególności w diagnostyce choroby Parkinsona. Przydatne jest zapoznanie się z podstawowymi pojęciami z zakresu neuroanatomii, takimi jak terminy określające różne płaszczyzny i lokalizacje mózgu, które pozwalają na orientację, podczas badania obrazów mózgu na konsoli skanera. Zacznij od uzyskania obrazu o wysokiej rozdzielczości T1-zależnego lub T1W o maksymalnym rozmiarze woksela izotropowego wynoszącym jeden milimetr, który jest wyrównany wzdłuż spoidła przedniego, spoidła tylnego lub linii AC-PC i linii środkowej.
Natychmiast po akwizycji należy wyrównywać obraz T1W o wysokiej rozdzielczości poprzez ponowne formatowanie online za pomocą kompatybilnego oprogramowania. Załaduj widoki strzałkowe, czołowe i osiowe obrazu T1W wyrównanego AC-PC i upewnij się, że obecne są linie odniesienia przedstawiające położenie każdego wyświetlanego przekroju. Następnie sprawdź wzrokowo strzałkowe wycinki sformatowanego obrazu, aby zidentyfikować obraz strzałkowy pokazujący największą odległość między śródmózgowiem a wzgórzem.
Użyj obrazu strzałkowego, aby wizualnie zidentyfikować płaszczyznę koronalną, wyznaczając najbardziej przedni aspekt środkowej części mózgu. Na obrazie koronalnym wizualnie zidentyfikuj płaszczyznę osiową, która zarysowuje dolny aspekt trzeciej komory. Na obrazie strzałkowym wyrównaj górną granicę objętości NM-MRI do zidentyfikowanej wcześniej płaszczyzny osiowej.
Następnie przesuń górną granicę objętości NM-MRI o trzy milimetry w kierunku nadrzędnym. Podobnie wyrównaj objętość NM-MRI do linii środkowej na obrazach osiowych i koronalnych i uzyskaj obrazy NM-MRI. Przeprowadzaj kontrole jakości uzyskanych obrazów NM-MRI, upewniając się, że obrazy obejmują całe istotę czarną lub SN. Upewnij się, że SN jest widoczny na obrazach centralnych, ale nie na najbardziej górnych lub najgorszych obrazach objętości NM-MRI.
Jeśli obrazy NM-MRI nie przejdą wstępnej kontroli jakości, powtórz akwizycję T1-ważoną, procedurę umieszczania NM-MRI i akwizycję. Następnie sprawdź wzrokowo każdy wycinek uzyskanego skanu NM-MRI, aby sprawdzić, czy nie ma artefaktów. Sprawdź, czy nie ma artefaktów, które przechodzą przez SN i otaczającą istotę białą.
Szukaj nagłych zmian intensywności sygnału z liniowym wzorcem, który nie respektuje normalnych granic anatomicznych. Obrazy NM-MRI z artefaktami powstałymi z naczyń krwionośnych powinny zostać zachowane, ponieważ artefakty te najprawdopodobniej będą zawsze obecne. Jeśli artefakty są spowodowane ruchem głowy uczestników lub są niejednoznaczne, skopiuj rozmieszczenie objętości NM-MRI i ponownie uzyskaj obrazy NM-MRI.
Po ponownym pozyskaniu, jeśli artefakty pozostaną obecne, kontynuuj te obrazy, ponieważ mogą one być biologiczne, a nie wynikiem ruchu. Protokół zapewnia akwizycję zadowalających obrazów NM-MRI z pełnym pokryciem SN w sposób krokowy. We wstępnej kontroli jakości uzyskanych obrazów SN był widoczny w najbardziej wycinku górnym, co wskazuje, że nie osiągnięto pełnego pokrycia SN.
Obrazy nie przeszły drugiej kontroli jakości ze względu na obecność artefaktów wynikających z naczyń krwionośnych, artefaktów wynikających z ruchu lub niejednoznacznych artefaktów. W analizie reprezentatywnej wyświetlane są zadowalające obrazy NM-MRI od najbardziej podrzędnych do najbardziej doskonałych. Na zdjęciach można było zaobserwować doskonały kontrast między SN a sąsiednimi obszarami istoty białej bez stężenia neuromelaniny.
Procedura zapewnia, że dobrej jakości dane MRI wrażliwe na neuromelaninę są pozyskiwane w wiarygodny i powtarzalny sposób. Dane mogą być wykorzystane do nieinwazyjnego badania utraty komórek dopaminy w chorobach neurodegeneracyjnych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia zestandaryzowany, krok po kroku opis protokołu obrazowania metodą rezonansu magnetycznego wrażliwego na neuromelaninę (NM-MRI) w celu oceny integralności neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej. Protokół kładzie nacisk na precyzyjne ustawienie objętości obrazowania oraz rygorystyczną kontrolę jakości, aby zapewnić wiarygodne, wysokiej jakości dane odpowiednie do szerokich i wieloośrodkowych badań, szczególnie w kontekście zaburzeń neuropsychyiatrycznych i chorób neurodegeneracyjnych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuroobrazowanie
- Neuronauka
- Badania kliniczne
Wstęp
- Układ dopaminergiczny jest niezbędny dla procesów poznawczych i bierze udział w takich schorzeniach jak choroba Parkinsona oraz schizofrenia.
- Neuromelanina gromadzi się w neuronach dopaminergicznych istoty czarnej jako produkt uboczny syntezy dopaminy.
- NM-MRI umożliwia nieinwazyjny pomiar neuromelaniny, służąc jako wskaźnik utraty i funkcji komórek dopaminergicznych.
- Poprzednie badania NM-MRI były ograniczone przez niespójne protokoły oraz ograniczony zakres obrazowania.
Cel badania
- Ustanowienie szczegółowego, zestandaryzowanego protokołu akwizycji NM-MRI oraz kontroli jakości.
- Zapewnienie pełnego pokrycia istoty czarnej i zminimalizowanie utraty danych.
- Ułatwienie porównywalności i konsolidacji danych z różnych ośrodków badawczych.
Zastosowane Metody
- Nabywanie obrazów T1-zależnych o wysokiej rozdzielczości, wyrównanych wzdłuż linii AC-PC i linii środkowej.
- Krokowe rozmieszczanie wolumenu NM-MRI z wykorzystaniem punktów orientacyjnych w płaszczyznach strzałkowej, czołowej i osiowej.
- Reformatowanie online i inspekcja wizualna w celu zidentyfikowania optymalnych płaszczyzn obrazowania i granic.
- Kontrola jakości w zakresie objęcia obrazowaniem istoci czarnej oraz weryfikacja obecności artefaktów obrazowania, z ponownym nabywaniem obrazów w razie potrzeby.
Główne wyniki
- Protokół ten umożliwia niezawodne pozyskiwanie obrazów NM-MRI z pełnym pokryciem istoty czarnej.
- Kroki kontroli jakości skutecznie identyfikują i rozwiązują problemy takie jak niepełny zakres obrazowania oraz artefakty ruchowe.
- Reprezentatywne obrazy wykazują doskonały kontrast między istotą czarną a otaczającą ją białą substancją.
- Metoda ta pozwala na generowanie wysokiej jakości, powtarzalnych danych NM-MRI, odpowiednich do opracowania biomarkerów.
Wnioski
- Ten ustandaryzowany protokół NM-MRI zapewnia spójne i wysokiej jakości obrazowanie istoty czarnej.
- Umożliwia on bezpośrednie porównywanie i łączenie danych z różnych ośrodków, co przyspiesza walidację biomarkerów w zaburzeniach neuropsychiatrycznych.
- Podejście to jest szczególnie wartościowe dla nieinwazyjnego badania utraty komórek dopaminergicznych w chorobach takich jak choroba Parkinsona.
Często Zadawane Pytania
Znaczenie dla przemysłu
Standaryzowane pozyskiwanie obrazów z rezonansu magnetycznego wrażliwego na neuromelaninę (NM-MRI) umożliwia niezawodną, wieloośrodkową kwantyfikację integralności neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej, co bezpośrednio wspiera opracowywanie biomarkerów dla schorzeń neurodegeneracyjnych i neuropsychiatrycznych. Niniejszy protokół rozwiązuje kluczowy problem w obrazowaniu translacyjnym poprzez zapewnienie porównywalności danych, minimalizację niejednoznaczności biologicznej oraz ułatwienie prowadzenia wielkoskalowych badań wieloośrodkowych. Zespoły badawczo-rozwojowe w przedsiębiorstwach zyskują dzięki temu wyższą pewność prognostyczną oraz możliwość podejmowania decyzji z uwzględnieniem ryzyka we wczesnych fazach odkrywania leków i w badaniach przedklinicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia bezpośredni, nieinwazyjny pomiar utraty komórek dopaminergicznych w celu mechanistycznego ograniczania ryzyka.
- Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez ilościowe określanie poziomu neuromelaniny jako wskaźnika integralności neuronów dopaminergicznych.
- Ułatwia testowanie hipotez w systemach istotnych dla chorób w ramach wskazań neurodegeneracyjnych i neuropsychiatrycznych.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Zapewnia zestandaryzowane wyniki obrazowania odpowiednie do opracowywania testów i reprodukcyjności między ośrodkami.
- Zapewnia ilościowe, wysokokontrastowe odczyty umożliwiające niezawodne porównanie warunków eksperymentalnych.
- Przygotowuje zwalidowane systemy obrazowania do późniejszej oceny związków i przesiewania biomarkerów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ujednolica biomarkery obrazowe z punktami końcowymi istotnymi dla choroby w celu zapewnienia ciągłości translacyjnej.
- Umożliwia łączenie danych z wielu ośrodków w celu wsparcia walidacji przedklinicznej i postępu dostosowanego do poziomu ryzyka.
- Zmniejsza ryzyko biologiczne na późnych etapach badań poprzez dostarczenie solidnych i powtarzalnych dowodów obrazowych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejszy protokół NM-MRI integruje etapy od wczesnego odkrywania do badań przedklinicznych, wspierając walidację celów terapeutycznych, opracowywanie biomarkerów oraz badania translacyjne w ramach programów rozwoju leków na choroby neurodegeneracyjne.
- Biologia odkrywcza: Wspiera badanie hipotez dotyczących utraty neuronów dopaminergicznych oraz zaangażowania szlaków sygnałowych.
- Przesiewanie: Dostarcza standaryzowane, powtarzalne wyniki obrazowania, umożliwiając przygotowanie testów i porównania między badaniami.
- Analityka: Zapewnia ilościowe pomiary zmiennych zależnych dla rzetelnej analizy statystycznej i porównania warunków.
- Badania translacyjne: Łączy etap odkryć z walidacją przedkliniczną, umożliwiając wieloośrodkowe badania biomarkerów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia powtarzalne możliwości obrazowania do ciągłego zastosowania w całym portfolio projektów.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celu.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje proces pozyskiwania danych i kontrolę jakości w celu zapewnienia powtarzalności i skalowalności.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie lepszych decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz zwiększa efektywność kapitałową poprzez minimalizację utraty danych i niejednoznaczności.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój programów neuropsychiatrycznych i neurodegeneracyjnych.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza z zakresu neuroanatomii oraz pozyskiwania obrazów MRI w celu dokładnego wyznaczenia objętości.
- Niezbędny jest dostęp do aparatury MRI o wysokiej rozdzielczości oraz kompatybilnego oprogramowania analitycznego.
- Wymagana jest rygorystyczna standaryzacja między zespołami w celu zapewnienia porównywalności danych z wielu ośrodków.
- Możliwa może być konieczność adaptacji metody dla różnych platform skanerów lub populacji pacjentów.
- Potencjalne ograniczenia obejmują zarządzanie artefaktami oraz zmienność anatomiczną w obrębie substantia nigra.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:59
Placement of Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging (NM-MRI) Volume
2:32
Quality Control Checks
3:53
Results: NM-MRI Scan of a 28-Year-Old Female Participant with No Psychiatric or Neurological Disorders
4:44
Conclusion
