Abstract
De focus van deze studie was om de resolutie grenzen van structurele MRI van een postmortem hersenen vergeleken met levende menselijke hersenen te testen. De resolutie van de structurele MRI in vivo uiteindelijk beperkt door fysiologische geluid, waaronder trilling, ademhaling en beweging van het hoofd. Hoewel beeldvormende hardware blijft verbeteren, is het nog steeds moeilijk om structuren te lossen op millimeterschaal. Bijvoorbeeld, de primaire visuele gevoelsbanen synaps in de laterale geniculate nucleus (LGN), een visueel relais en controle nucleus in de thalamus die normaal is georganiseerd in zes interleaved monoculaire lagen. Neuroimaging studies zijn niet in staat om op betrouwbare wijze te onderscheiden deze lagen vanwege hun geringe omvang die minder dan 1 mm dik is.
De oplossing maximaal aantal structurele MRI, een postmortem hersenen werd getest met meerdere beelden gemiddeld over een lange duur (~ 24 uur). Het doel was om te testen of het mogelijk is de individuele l lossenAyers van LGN in afwezigheid van fysiologische ruis. Een proton dichtheid (PD) 1 gewogen pulsreeks werd gebruikt met variërende resolutie en andere parameters om het minimum aantal beelden moeten worden geaccrediteerd en gemiddeld betrouwbaar onderscheiden LGN en andere subcorticale gebieden. De resultaten werden eveneens vergeleken met beelden die in levende menselijke hersenen. In vivo proefpersonen werden om de extra effecten van fysiologische ruis bepaalt het minimum aantal PD scans nodig subcorticale structuren bruikbaar bij klinische toepassingen onderscheiden gescand.
Introduction
Het doel van dit onderzoek was om de resolutie grenzen van structurele MRI testen zonder fysiologische ruis. Proton dichtheid (PD) gewogen beelden werden in een postmortem brain verworven gedurende een lange duur (twee ~ 24 uur sessies) om het minimum aantal beelden dat moest worden geaccrediteerd en gemiddeld om de subcorticale structuren lossen. Ter vergelijking werden gewogen PD beelden verwierf ook in levende mensen over een aantal sessies. In het bijzonder was het doel na te gaan of het mogelijk is in een best-case scenario voor alle zes afzonderlijke lagen van de menselijke LGN, die ongeveer 1 mm dik (figuur 1) op te lossen.
Figuur 1. Human corpus geniculatum laterale lagen. Schematische weergave van de gelaagde structuur van de LGN. Magnocellular (M) lagen bestaan uit grotere neuronalecelgrootte en kleinere celdichtheid die verantwoordelijk zijn voor het oplossen van beweging en natuurlijk contouren zijn (lagen 1-2, afgebeeld als donkergrijs). Parvocellulaire lagen (P) bestaan uit kleinere neuronale cellen en grotere celdichtheid die verantwoordelijk zijn voor het oplossen van fijne vorm en kleur (lagen 4-6, afgeschilderd als het licht grijs) zijn. Schaal bar 1 mm. Cijfer gebaseerd op gekleurd menselijk LGN 12.
Ruimtelijke resolutie in MRI wordt verbeterd wanneer de matrix grootte wordt verhoogd, en wanneer het veld of-view (FOV) en slice dikte zijn verminderd. Echter, hogere resolutie vermindert de signaal-ruisverhouding (SNR), die evenredig is aan het voxel-volume. SNR is ook evenredig met de vierkantswortel van het aantal metingen. In levende mensen, hoewel meerdere beelden op een aantal afzonderlijke beeldvorming sessies kunnen worden verkregen, wordt de uiteindelijke resolutie beperkt door fysiologische ruis, zoals ademhaling, bloedsomloop pulsaties en hoofdbewegingen.
Hoog-Resolutie (0,35 mm in-plane voxels) PD gewogen scans werden verworven. PD scans verbeteren grijze en witte contrast in de thalamus 1 en leiden tot beelden die T 1 en T2 te minimaliseren. Het beeld is afhankelijk van de dichtheid van protonen in de vorm van water en macromoleculen zoals proteïnen en vetten in het beeldvolume. Het toegenomen aantal protonen in een weefsel leidt tot een helderder signaal op het beeld als gevolg van de hogere longitudinale magnetisatie 2.
PD-gewogen scans werden verzameld, aangezien ze een hoger contrast van subcorticale structuren met het omliggende weefsel. Andere contrasten, zoals T1- en T2-gewogen beelden tot moeilijkheden bij het afbakenen subcorticale structuren zoals de LGN vanwege kleinere contrast-to-noise ratio, bepaald ƒ 1,3.
Ook eerdere studies bleek dat PD-gewogen beelden van formaline gefixeerde post-mortem hersenen resulted hogere contrastverschillen tussen grijze en witte stof in vergelijking met T1 en T2-gewogen beelden die vergelijkbaar grijze en witte stof beeld intensiteiten 3,4 had. De achterliggende biofysische factoren kunnen deze verschillen te verklaren. T1 (lengterichting) en T2 (dwars) ontspanning tijden van waterstofprotonen afhangen van hoe het water beweegt binnen het weefsel. Fixatieven zoals formaline werk van cross-linking proteïnen. De verschillen tussen watermobiliteit gereduceerd tussen verschillende weefseltypen als fixeermiddelen gebruikt. Verminderde T1 delen contrast waargenomen na fixatie, terwijl de verschillen in de relatieve dichtheid van protonen in hersenweefsel verhoogd fixatie betere contrast differentiatie 3, 4.
Eerdere studies hebben de LGN die in PD-gewogen scans met behulp van een 1,5 T 5,6,7, en op 3 T scanner 8,9. Het is cruciaal om deze scans te kunnen verzamelen nauwkeurig overzicht van de omvang vande LGN. Om een volledige dekking van de subcorticale kernen te behouden, werden 18-PD gewogen plakjes verkregen binnen de thalamus. Elk deel werd opnieuw bemonsterd om tweemaal de matrix 1024, (0,15 mm in-plane voxel grootte), aaneengeschakelde, beweging gecorrigeerd en gemiddeld om een hoge resolutie 3D-beeld van de subcorticale structuren te produceren. Het optimale aantal PD afbeeldingen voor de volgende plak recept was 5, scantijd reduceren tot minder dan 15 min in levende mensen. Slechts 1 beeld PD moest duidelijk afbakenen subcorticale gebieden in postmortem hersenen afneemt scantijd tot minder dan 3 min (figuur 2 en 3).
Een hele formaline gefixeerde postmortem hersenen monster werd afgetast van een vrouw die was overleden aan een hartstilstand op de leeftijd van 82 jaar. Beoordeling van de medische dossiers bleek dat ze had: chronische obstructieve longziekte, angina, drievoudige bypassoperatie 8 jaar voorafgaand aan de dood, baarmoederkanker behandeld met hysterectomie7 jaar voor het overlijden, hyperlipidemie, glaucoom en cataract chirurgie. De postmortem brain monster werd immersie-gefixeerd in 10% neutraal gebufferd formaline gedurende ten minste 3 weken bij 4 ° C. De postmortem hersenen gescand met dezelfde imaging protocol en andere parameters in de loop van vele uren voor het kwaliteitsvergelijkingen . Alleen de geoptimaliseerde parameters zullen worden beschreven voor het protocol.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Deelnemer en Postmortem Brain Set-Up
Opmerking: Alle beelden werden verkregen met behulp van een 3 T MRI scanner met een 32-kanaals hoofdspoel en al MRI scan werd uitgevoerd bij kamertemperatuur, ongeveer 20 ° C. Alle deelnemers waren rechtshandig en gaven schriftelijk informed consent. Elke deelnemer was in goede gezondheid met geen geschiedenis van neurologische aandoeningen. Het experimentele protocol werd goedgekeurd en volgt de richtlijnen van York University Human Deelnemers Review Committee.
- Vraag elke deelnemer invullen en ondertekenen van een patiënt toestemmingsformulier dat MRI veiligheidsrichtlijnen en de neuro-imaging protocol details.
- Voor elke deelnemer, plaatst oordoppen in elk oor en beveiligen van hun hoofd met pads om het hoofd beweging te minimaliseren.
- Voor post-mortem brain imaging, zorg ervoor dat de hersenen wordt bevestigd voorafgaand aan neuroimaging en is opgenomen in een zak of container die past binnen de MRI-head-spoel. Plaats de postmortem hersenen in het hoofd-spoel met de z-as (superieur aan inferior) uitgelijnd met de boring van de scanner. De hersenstam (posterior) moet naar de richting van de voet van de scanner bed.
- Plaats vacuüm kussen handen rond de post-mortem hersenen voor aanvullende ondersteuning.
2. lokaliseren en het voorschrijven van de subcortex
Opmerking: De thalamus is een tweevoudige gelobde structuur gelegen nabij het centrum van de hersenen ligt tussen de middenhersenen en de cerebrale cortex. Gelegen binnen de dorsale thalamus, de menselijke LGN is een klein subcorticale structuur die maximaal ~ 10 mm uitstrekt.
- Om een nieuwe deelnemer te registreren, opent u de MRI imaging software en klik op het tabblad Patient in de linker bovenhoek. Klik dan op Registreren.
- Vul de juiste patiënt informatie, en klik vervolgens op het tabblad examen.
- Om een localizer scan, klikt u op het tabblad Examen Explorer om een nieuw protocol te creëren. Let op de set-up venster op het scherm, klik op het tabblad Routine, en voer de volgende parameters: overnametijd 28 sec, acquisitie matrix van 160 × 160, 1 plak, 1,6 mm dik isotrope voxel grootte, FOV = 260 mm, FoV fase = 100%, slice resolutie = 69%, fase en snijd gedeeltelijke fase Fourier = 6/8, TR = 3,15 ms, TE = 1,37 ms, Flip Hoek = 8 °.
- Overlay de slice selectie doos gebruikt voor het verwerven van de PD beelden over de localizer die de subcorticale kernen binnen de thalamus, evenals de omliggende structuren (figuur 4).
3. Hoge-resolutie structurele parameters
- Maak een nieuw protocol voor het verkrijgen van een hoge-resolutie-PD-gewogen scans. In de set-up venster op het scherm, klik op het tabblad Routine, en voer de volgende parameters in het coronale oriëntatie: acquisitie tijd 179 sec, acquisitie matrix van 512 × 512 0,3 × 0,3 × 1 mm 3 voxelgrootte, TR = 3.25 sec , TE = 32 msec, flip hoek = 120 °, doorschoten slice overname, FoV lees = 160 mm, FoV fase = 100%, parallel imaging (GRAPPA) meteen versnelling factor 2.
- Gebruik een Turbo Spin Echo sequentie, met een Echo Trein Lengte van 5. De eerste echo bij 32 msec is de effectieve echo voor deze reeks. Verlaag de bandbreedte (BW) zo gering mogelijk, 40 Hz / pixel, de SNR maximaliseren. Om scan duur te verminderen, kiest 18 plakjes, elk 1 mm dik, met een FOV = 160 mm. Deze plaat biedt voldoende dekking van de subcorticale regio's van belang.
OPMERKING: Voor een betrouwbare identificatie van subcorticale structuren, verwerven 5 runs met de bovenstaande parameters. De totale duur scan slechts ~ 15 min (figuur 5). Vet-verzadiging is niet in dienst.
- Gebruik een Turbo Spin Echo sequentie, met een Echo Trein Lengte van 5. De eerste echo bij 32 msec is de effectieve echo voor deze reeks. Verlaag de bandbreedte (BW) zo gering mogelijk, 40 Hz / pixel, de SNR maximaliseren. Om scan duur te verminderen, kiest 18 plakjes, elk 1 mm dik, met een FOV = 160 mm. Deze plaat biedt voldoende dekking van de subcorticale regio's van belang.
- Bij post-mortem brain imaging, kan betrouwbare identificatie van subcorticale structuren met één scan worden waargenomen met de totale duur van slechts ~ 3 min volgens hetzelfde protocol als in scanning 3,1 (figuur 6).
4. beeldanalyse
OPMERKING: Om de MRI-gegevens te analyseren, gebruik maken van de vrij beschikbare FMRIB'sSoftware Library (FSL) pakket beschikbaar voor download op (https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/).
- Open een terminal venster, en zet de ruwe DICOM-bestanden van de scanner voor elke PD volume tot een Nifti formaat met een DICOM te Nifti converter. Een aantal daarvan zijn vrij beschikbaar om te downloaden (bijv., Https://www.nitrc.org/projects/mricron). In de opdrachtregel Typ dcm2nii gevolgd door de directory van elk PD gewogen image run.
- In een terminal venster verkrijgen van de parameters van de originele PD scan. Typ fslinfo in de opdrachtregel gevolgd door de PD scan in Nifti formaat.
- Creëer een high-resolution lege afbeelding doelvolume die twee keer de resolutie en de helft van de voxelgrootte gegeven door de parameters van fslinfo van de originele PD scan heeft. De volgorde van de data-ingangen van deze opdracht zijn:
fslcreatehd <xsize> <ysize> <zsize> <tsize> <xvoxsize> <yvoxsize> <zvoxsize> <tr> <xorigin> <yorigin> <zorigin> <datatype> <headername>
LET OP: Als bijvoorbeeld de oorspronkelijke PD scan met de volgende parameters zoals beschreven in 3.1 worden verzameld (dwz 512 × 512 matrix, 18 slice, 0,3 × 0,3 × 1 mm 3 voxelgrootte, TR = 3,25 s), typt u de volgende in het commando venster:
fslcreatehd 1024 1024 36 1 0,15 0,15 0,5 3,25 0 0 0 4 blankhr.nii.gz - Definieer de omzetting door middel van een identiteitsmatrix. Typ in een teksteditor programma een tekstbestand opgeslagen als 'identity.mat' die er zo uitziet:
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1 - Gebruik de flirt opdracht om de transformatie toe te passen, upsampling elk origineel PD gewogen run op de totale resolutie van een 512 te verdubbelen tot een matrix 1024 en halveer de voxel grootte in elke dimensie resulteert in een resolutie van 0,15 × 0,15× 0,5 mm 3. In een terminal venster voor elk PD volume, typt u de volgende flirt commando veranderen van de originele en output namen per run:
flirten -interp sinc -in originalPD.nii.gz -ref blankhr.nii.gz -applyxfm -init identity.mat uitchecken highresPD.nii.gz
OPMERKING: Waar originalPD.nii.gz is de bron volume blankhr.nii.gz is de gewenste output-resolutie en highresPD.nii.gz is de naam van het volume. - Verplaats de beelden met hoge resolutie naar een nieuwe map, en ga naar het in een terminal venster.
- Voor elke deelnemer, samenvoegen alle upsampled PD beelden in een enkel bestand met behulp van 4D fslmerge. In een terminal venster type:
fslmerge -t concat_highresPD * .nii.gz
NB: Dit creëert een 4D-bestand met de naam concat_highresPD.nii.gz. - Motion corrigeren aaneengeschakelde bestand met mcflirt 10. Deze tool zorgt voor een geautomatiseerde robuuste registratie voor lineaire (affiene) inter en intermodale hersenen beelden. Selecteer een4-fase correctie die sinc interpolatie (intern) als een verdere optimalisering pas voor grotere nauwkeurigheid gebruikt. In een terminal venster type:
mcflirt -in concat_highresPD uitchecken mcf_concat_highresPD.nii.gz -stages 4 -plots
NB: Dit creëert een 4D-bestand met de naam mcf_concat_highresPD.nii.gz. - Tot slot maakt de 3D-beeld met behulp van fslmaths betekenen. In een terminal venster type:
fslmaths mcf_concat_highresPD.nii.gz -Tmean mean_highresPD.nii.gz
NB: Dit creëert een 3D-bestand genaamd mean_highresPD.nii.gz dat is van hoge kwaliteit - Visualiseer eindresultaat afbeelding in hoge resolutie 3D met behulp van de fslview commando. In de map waar uw afbeelding is, typ het volgende in een terminal venster:
fslview mean_highresPD.nii.gz. " - Inspecteren intensiteit profielen van ROI's in kwestie. Maak een ROI met fslview (dit kan een verticale lijn over een gebied van het LGN bijvoorbeeld). In fslview laden beeld met een hoge resolutie PD. Klik op het tabblad Extra,klik dan op het tabblad enkele afbeelding om te vergroten het beeld voor het tekenen van ROI. Klik vervolgens op het tabblad Bestand, gevolgd door het tabblad Maken Masker. Trek een lijn in de ROI van belang. Sla de ROI door te klikken op Bestand en vervolgens op Opslaan als. Herhaal de lijn maskers voor meerdere gebieden binnen de ROI voor intensiteit vergelijkingen en andere ROI's in kwestie.
- Gebruik 3dmaskdump bevel Afni aan de resulterende intensiteit van het beeld te analyseren. In de directory waar de beelden zijn, gebruikt u de volgende opdracht in een terminal venster om het beeld intensiteiten en de locatie te halen (gegeven als result_mask.txt) van uw ROI masker:
3dmaskdump -o result_mask.txt -noijk -xyz -mask ROI_linemask.nii.gz PDaverage_image.nii.gz
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Zodra de subcortex is voorgeschreven in de thalamus worden PD gewogen beelden genomen binnen de slice selectiebox (figuur 4). De SNR verbeterd door het aantal gemiddelden in zowel postmortem en in vivo scans. Om de beeldkwaliteit te bepalen, de SNR van verschillende gemiddelden scan werd vergeleken door het signaal van het gemiddelde hersengebied delen door de standaardafwijking in bepaalde gebieden buiten de hersenen. De SNR werd berekend als SNR = 0,655 * p tissue / σ lucht 11, waarbij p weefsel geeft de gemiddelde pixelintensiteit waarde van een ROI binnen een hersengebied, σ lucht geeft de standaarddeviatie van de ruis van een ROI achtergrondlucht van de beeld dat vrij is van ghosting artefacten en 0,655 factor geeft de Rician verdeling van de achtergrondruis afbeelding een magnitude in (figuur 2). De postmortem hersenen toont duidelijk demarcatie van de subcorticale structuren slechts 1 PD gewogen volume (~ 3 min acquisitietijd), terwijl een minimum van 5 PD gewogen gemiddelde afbeeldingen (~ 15 minuten) vereist voor de in vivo hersenen duidelijke afbakening van de subcorticale structuren tonen (figuur 3) . De in vivo 5 volumegemiddelde toonde duidelijk subcorticale detail vergelijkbaar met het gemiddelde volume 40 (figuur 5); een postmortem vertoonde vergelijkbaar detail de volumegemiddelde 100 (figuur 6). We uitgezet de lijn intensiteit profiel voor de maximale gemiddelde scan (40 in vivo, 100 postmortale). De links en rechts in vivo LGN duidelijk 6 pieken van intensiteit overeen met de zes lagen. Om ervoor te zorgen dat dit niet gewoon een valse resultaat ten gevolge van lawaai, we gemeten drie lijnprofiel per LGN op verschillende horizontale posities, het observeren van de dezelfde pieken in elk. In het LGN, de gebieden tussen lagen minder cellichamen en wordt verwacht minder dicht en th zijn erefore tonen lagere PD intensiteit. In de post mortem hersenen, was er geen verschil in intensiteit die kan worden toegeschreven aan lagen (figuur 7). Representatieve resultaten van een in vivo en een post mortem hersenen na de bovenstaande protocol in MRI overname worden vergeleken.
Figuur 2. Vergelijking van de SNR voor het nummer PD gewogen gemiddelden postmortem en in vivo hersenbeelden. De SNR is verbeterd door het aantal gemiddelden in zowel postmortem scans (grijs weergegeven) en in vivo scans (zwart weergegeven) . Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4. PD Slice selectie grenzen. Sagittal weergave van een anatomische afbeelding in een levende menselijke hersenen het weergeven van de slice selectie grens (witte lijnen) bijvoeging van de thalamus met de LGN en de hersenstam. De slice selectie grenslijn werd gebruikt als een sjabloon voor het verzamelen van de afbeelding PD plaat bestaat uit 18 plakjes, elk 1 mm dik, in levende mensen en ook de postmortem hersenen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5. In vivo Brain afbeeldingen (A) coronale slice van vrouwelijke (leeftijd 27) gemiddelden 5 PD volume scans:. Acquisitie tijd = 179 s, 512 matrix, bandbreedte = 40 Hz / px, TR = 3,25 s, TE = 32 ms, 18 plakjes, 0.3 & #215; 0,3 × 1 mm 3 voxels [0,15 x 0,15 x 0,5 mm 3 voxels bemonsterde]. Duidelijke afbakening van de LGN en andere subcorticale structuren wordt waargenomen. (B) coronale plak van dezelfde hersenen bij 40 PD volumes gemiddeld in dezelfde sessie (totaal verwerving ~ 2 uur), met dezelfde beeldparameters als in (A). Witte schaal bars in de ingezoomde weergave voor (A) en (B) zijn 10 mm, en witte pijlen geven de locatie van de rechter en linker LGN. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6. Postmortem Brain afbeeldingen (A) coronale plak van postmortem hersenen verworven in 1 PD volume scan:. Acquisitie tijd = 179 seconden, 512 matrix, bandbreedte = 40 Hz / px, TR= 3.25 sec, TE = 32 ms, 18 plakjes, 0,3 × 0,3 × 1 mm 3 voxels [0,15 x 0,15 x 0,5 mm 3 voxels upsampled]. Duidelijke afbakening van de subcorticale structuren wordt waargenomen. White schaalbalk is 10 mm, en witte pijlen duiden de locatie van de rechter en linker LGN. (B) coronale plak postmortem hersenen gemiddeld in 100 PD (~ 5 uur scantijd) volumes met dezelfde slice recept als in A. Ingezoomd uitzicht, met duidelijke afbakening van subcorticale structuren: anterior pulvinar nucleus (Apul), CA1-CA3 velden van de hippocampus, laterale geniculate nucleus (LG), mediale geniculate nucleus (MG), pulvinar (Pul), nucleus reticularis thalami (Rt), ventrale posterior thalamus nucleus (VPL). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze studie beschrijft een geoptimaliseerd protocol in acquisitie en analysetechniek om hoge-resolutie PD gewogen beelden van subcorticale regio's te verkrijgen. Een aantal aftastlijnen parameters getest en gemodificeerd met de belangrijkste plaatsen met betrekking tot matrixgrootte, voxelafmeting en bandbreedte om de SNR te verhogen en het aantal acquisities, een cruciale stap in het kunnen subcorticale structuren met hoge resolutie te bepalen verlagen. In combinatie met het vinden van de optimale parameters in levende mensen, dit onderzoek testte de absolute beperkingen van de MRI scanner onder ideale omstandigheden, zonder de zorg van bewegingsartefacten en patiënt tijdsdruk door het scannen van een postmortem brain. In toekomstige studies, kan deze afbeelding in hoge resolutie worden gebruikt als een sjabloon voor het snijden en kleuren van de specimen.
Eerdere studies hebben geschikt ontspanning tijden en optimale protocollen beschreven voor hoge-resolutie PD structurele beeldvorming vanformaline gefixeerde post-mortem hersenen voor een 1,5 T 3,13. De parameters in dit onderzoek werden geoptimaliseerd, hetgeen de verminderde scanduur, optimaal voor klinische omgeving. We met succes lijn intensiteit profielen melden in het maximum in vivo gemiddelde scan van de linker en rechter LGN. We uitgezet de lijn intensiteit profiel voor de maximale gemiddelde scan (40 in vivo, 100 postmortale). De links en rechts in vivo LGN duidelijk 6 pieken van intensiteit overeen met de zes lagen. Om uit te sluiten lawaai, we gemeten drie lijnprofiel metingen per LGN.
Recente menselijke MRI studies hebben gemeld atrofie in het LGN bij glaucoom populaties waarbij de hoogten van de LGN verluidt gedaald vergeleken met controles 7, alsmede een afname in LGN volume werd gemeld in de glaucoom groep 8. Beide studies zijn beperkt in hun beelden waren niet zo duidelijk als die wordt verworven voor de beoordeling in onze studie. Hoewel tHij LGN lagen niet zo duidelijk waargenomen in postmortem hersenen na verwerving 100 volumes van de optimale protocol (~ 5 uur scan duur), verschillende mogelijkheden kan verklaren waarom de LGN lagen werden onvoldoende in de post mortem gemiddelde. Zo kan onvoldoende SNR en / of interlaminaire contrast zijn, te veel vervaging van de volume-volume vullen teveel vervaging van 1 mm schijfdikte, fixatieproces en mogelijk als gevolg van de degeneratie van de LGN wijten glaucoom 7,8 in dit post-mortem hersenen. Verder kwantitatieve analyse van de controle in vivo hersenen gevonden rechts en links LGN volumes 167,94 mm 3 en 168,13 mm respectievelijk 3, terwijl de hele hersenvolume was 1364,47 cm 3. Post Mortem rechts en links LGN volumes waren 73,11 mm 3 en LGN 85 mm 3, terwijl het hele volume hersenen was 909,62 cm 3. Er bleek geen dif zijnrentie in de vorm van het LGN post mortem vergelijking met in vivo. LGN volume en volledige hersenen analyse werd uitgevoerd op basis van methoden die eerder gerapporteerd 9.
Hoewel onze studie bleek optimale parameters in de medische instellingen met een plakje selectie plaat binnen de regio van belang zijn, zou een beperking van onze techniek onder de beeldvorming van de hele hersenen in vivo aangezien het scan duur zou toenemen. Bijvoorbeeld, een PD-gewogen beeld van de gehele hersenen verzameld met dezelfde parameters 128 segmenten in 1 volume 21 min nemen ~ te verzamelen, voor volledige hersenen hoge resolutie afbeelding van een postmortem hersenen. Echter, met een minimum van 5 gemiddelden nodig voor in vivo detectie, ~ 105 min scantijd nodig.
Concluderend kan de beeldvormende werkwijzen in deze studie beschreven worden herhaald voor toekomstige experimenten in het menselijke subcortex en die van de hoogste kwaliteit in vergelijking met andere beeldvormende modalitven zoals CT en PET. Inclusief de LGN van het visuele systeem, kunnen andere toekomstige onderzoeken op subcorticale structuren zoals multi-zintuiglijke subcorticale structuren zoals de pulvinar en auditieve verwerking structuren zoals de mediale geniculate nucleus, inferior colliculus en cochleaire nucleus worden onderzocht.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Magnetom Trio 3T MRI | Siemens (Erlangen, Germany). | ||
| Vacuum cushion hand | Siemens | Mat No: 4765454 | Manufactured by: Johannes-Stark-Stk. 8 D-92224 Amberg |
References
- Devlin, J. T., et al. Reliable identification of the auditory thalamus using multi-modal structural analyses. NeuroImage. 30 (4), 1112-1120 (2006).
- Fellner, F., et al. True proton density and T2-weighted turbo spin-echo sequences for routine MRI of the brain. Neuroradiology. 36 (8), 591-597 (1994).
- Schumann, C. M., Buonocore, M. H., Amaral, D. G. Magnetic resonance imaging of the post-mortem autistic brain. J Autism Dev Disord. 31 (6), 561-568 (2001).
- Tovi, M., Ericsson, A. Measurements of T1 and T2 over time in formalin-fixed human whole-brain specimens. Acta Radiol. 33 (5), 400-404 (1992).
- Fujita, N., et al. Lateral geniculate nucleus: anatomic and functional identification by use of MR imaging. Am J Neuroradiol. 22 (9), 1719-1726 (2001).
- Bridge, H., Thomas, O., Jbabdi, S., Cowey, A. Changes in connectivity after visual cortical brain damage underlie altered visual function. Brain. 131 (6), 1433-1444 (2008).
- Gupta, N., et al. Atrophy of the lateral geniculate nucleus in human glaucoma detected by magnetic resonance imaging. Br J Opthalmol. 93 (1), 56-60 (2009).
- Dai, H., et al. Assessment of lateral geniculate nucleus atrophy with 3T MR imaging and correlation with clinical stage of glaucoma. Am J Neuroradiol. 32 (7), 1347-1353 (2011).
- McKetton, L., Kelly, K. R., Schneider, K. A. Abnormal lateral geniculate nucleus and optic chiasm in human albinism. J Comp Neurol. 522 (11), 2680-2687 (2014).
- Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images. NeuroImage. 17 (2), 825-841 (2002).
- Dietrich, O., Raya, J. G., Reeder, S. B., Reiser, M. F., Schoenberg, S. O. Measurement of signal-to-noise ratios in MR images: influence of multichannel coils, parallel imaging, and reconstruction filters. J Magn Reson Imaging. 26 (2), 375-385 (2007).
- Andrews, T. J., Halpern, S. D., Purves, D. Correlated size variations in human visual cortex, lateral geniculate nucleus, and optic tract. J Neurosci. 17 (8), 2859-2868 (1997).
- Pfefferbaum, A., Sullivan, E. V., Adalsteinsson, E., Garrick, T., Harper, C. Postmortem MR imaging of formalin-fixed human brain. NeuroImage. 21 (4), 1585-1595 (2004).
