Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

הדמיה מתקדמת דיפוזיה בהיפוקמפוס של חולדות עם פגיעה מוחית טראומטית מתון

Published: August 14, 2019 doi: 10.3791/60012
Automatic Translation
1, 1, 1
1Infinity lab, Medical Imaging and Signal Processing Group, Ghent University

Summary

המטרה הכוללת של הליך זה היא להשיג מידע מיקרוקונסטרוקטיבי כמותי של ההיפוקמפוס בחולדה עם פציעה מוחית טראומטית מתון. פעולה זו מתבצעת באמצעות מתקדם דיפוזיה-משוקלל תהודה מגנטית פרוטוקול הדמיה האזור של הריבית ניתוח מבוססי מפות דיפוזיה פרמטרית.

Abstract

פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) היא הסוג הנפוץ ביותר של פציעה במוח נרכש. מאז חולים עם פגיעה מוחית טראומטית מראים שינויים עצומים ו טרוגניות (גיל, מין, סוג של טראומה, פתווגיות אפשריות אחרות, וכו '), מודלים בעלי חיים לשחק תפקיד מפתח בגורמים להתיר כי הם מגבלות במחקר קליני. הם מספקים הגדרה סטנדרטית ומבוקרת כדי לחקור את המנגנונים הביולוגיים של פציעה ותיקון לאחר TBI. עם זאת, לא כל המודלים בעלי חיים לחקות את האופי מפוזר ועדין של mTBI ביעילות. לדוגמה, ההשפעה הנפוצה בשימוש בקליפת המוח (CCI) ופציעה לרוחב הקשה של נוזלים (LFPI) מודלים לעשות שימוש בפתיחת גולגולת כדי לחשוף את מוחו ולגרום לטראומה מוקד נרחב, אשר אינם נראים בדרך כלל ב mTBI. לכן, מודלים ניסיוניים אלה אינם תקפים כדי לחקות mTBI. לכן, מודל המתאים צריך לשמש כדי לחקור mTBI. ירידה משקל Marmarou מודל לחולדות גורמת שינויים מיקרובניים דומים ליקויים קוגניטיביים כפי שנראה בחולים הסובלים טראומה קלה; לפיכך, מודל זה נבחר עבור פרוטוקול זה. טומוגרפיה ממוחשבת קונבנציונאלי הדמיה תהודה מגנטית (MRI) סריקות בדרך כלל לא להראות נזק בעקבות פציעה קלה, כי mTBI מעורר לעתים קרובות רק פציעות מעודן ומפוזר. עם MRI משוקלל הדיפוזיה, ניתן לחקור תכונות microקונסטרוקטיבית של רקמת המוח, אשר יכול לספק תובנה יותר לשינויים מיקרוסקופיים בעקבות טראומה קלה. לכן, המטרה של מחקר זה היא להשיג מידע כמותי של האזור הנבחר של הריבית (כלומר, ההיפוקמפוס) לעקוב אחר התקדמות המחלה לאחר קבלת מתון ומפוזר פציעה במוח.

Introduction

פגיעה מוחית טראומטית (TBI) צברה יותר תשומת לב בשנים האחרונות, כפי שהוא הפך להיות ברור כי פציעות המוח האלה יכולים לגרום לחיים קוגניטיבית, פיזית, רגשית, והשלכות חברתיות1. למרות המודעות ההולכת וגוברת, TBI מתון (mTBI, או זעזוע מוח) הוא עדיין לעתים קרובות לא דיווחו ולא אובחן. MTBI כבר המכונה מגיפה שקט, ואנשים עם היסטוריה של mTBI להראות שיעורי גבוה יותר של שימוש בסמים או בעיות פסיכיאטריות2. מספר חולים עם mTBI ללכת לא מאובחנים כל שנה בשל האופי מפוזר ועדין של הפציעות, אשר לעתים קרובות אינם גלויים על טומוגרפיה ממוחשבת קונבנציונאלי (CT) או תהודה מגנטית (MRI) סריקות. חוסר הראיות הרדיולוגי של פגיעה במוח הוביל לפיתוח של טכניקות דימות מתקדמות יותר כמו MRI דיפוזיה, אשר רגישים יותר לשינויים microמבבניים3.

Mri דיפוזיה מאפשר ב vivo מיפוי של המיקרו מבנה, וטכניקה זו mri שימש בהרחבה במחקרים tbi4,5,6. מתוך דיפוזיה הטנסור, אנאיזוטרופיה החלקי (FA) והטשטוש הממוצע (MD) מחושבים על שינוי בכמת בארגון המיקרו-מבני שלאחר הפציעה. ביקורות אחרונות ב mtbi דו ח מטופלים מגביר ב-FA ופוחתת ב-MD בעקבות פציעה, אשר יכול להיות מעיד על נפיחות סיבי7. בניגוד לכך, העליות ב-MD וירידות ב-FA מצויים גם הם הציעו שיבושים בלתי מנוצלים במבנה של מסגרת הבאה בעקבות היווצרות בצקת, ניוון סיבי, או חוסר יישור סיבים/הפרעה8. ממצאים מעורבים אלה ניתן להסביר חלקית על ידי טרוגניות קליני משמעותי של mTBI נגרמת על ידי סוגים שונים של השפעה וחומרה (למשל, סיבוב האצת, טראומה בכוח קהה, הפיצוץ פציעה או שילוב של לשעבר). עם זאת, כרגע אין קונצנזוס ברור לגבי הפתולוגיה הבסיסית בסיס ביולוגי/הסלולר השינויים ההצמדה בארגון מיקרוקונסטרוקטיבי.

דגמי בעלי חיים מספקים הגדרה סטנדרטית ומבוקרת לחקירת מנגנונים ביולוגיים של פציעה ותיקון לאחר TBI בפירוט רב יותר. מספר דגמים ניסיוניים עבור tbi פותחו ומייצגים היבטים שונים של האדם tbi (למשל, מוקד לעומת טראומה או טראומה הנגרמת על ידי כוחות הסיבוב)9,10. בשימוש נפוץ מודלים בעלי חיים כוללים את ההשפעה הנשלטת בקליפת הגוף (CCI) ופציעה הקשה נוזל לרוחב (lfpi) מודלים11,12. למרות שהפרמטרים הניסיוניים יכולים להיות מבוקרים היטב, מודלים אלה עושים שימוש בפתיחת גולגולת כדי לחשוף את המוח. כריתת הגולגולת או שברי הגולגלות אינם נראים בדרך כלל ב mTBI; לכן, מודלים ניסיוניים אלה אינם תקפים כדי לחקות mTBI. האצת מודל ההשפעה שפותחה על ידי Marmarou ואח '13 עושה שימוש במשקל כי הוא ירד מגובה מסוים על ראשו של העכברוש, אשר מוגן על ידי קסדה. מודל זה בעלי חיים גורם דומה שינויים מיקרובניים וליקויים קוגניטיביים כפי שנראה בחולים הסובלים טראומה קלה. לכן, מודל זה marmarou ירידה במשקל מתאים לחקור בסמנים הדמיה לפזר mtbi14,15.

דו ח זה מדגים את היישום של MRI מתקדם דיפוזיה במודל עכברוש mTBI באמצעות משקל מרארו להוריד את הדגם. הראשון המוצג הוא איך לגרום טראומה קלה ומפוזר, ניתוח באמצעות דיפוזיה הדמיה טנסור (DTI) מודל מסופק אז. מידע ביולוגי ספציפי מתקבל עם שימוש במודלים דיפוזיה מתקדמות יותר [i.e., דיפוזיה קורטוזיס דימות (DKI) ושלמות מערכת החומר הלבן (WMTI) מודל]. באופן ספציפי, טראומה קלה נגרם ושינויים זעירים מוערכים לאחר מכן בהיפוקמפוס באמצעות MRI קונבנציונאלי משוקלל-T2 ופרוטוקול דימות מתקדם דיפוזיה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

הפרוטוקול אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים באוניברסיטת גנט (ECD 15/44Aanv), וכל הניסויים נערכו בהתאם להנחיות הנציבות האירופית (הוראה 2010/63/האיחוד האירופי).

1. הכנת בעלי חיים והקסדה מצורף

  1. שוקלים נקבה Wistar H עכברוש (± 250 g או 12 שבועות של גיל) ו מורדם בחדר אינדוקציה קטן מלא בתערובת של isofלאנה (5%) ו-O2 עבור לפחות 1 דקות.
  2. הכנס את החולדה עם 0.05 מ"ג/ק"ג בופרינורין תת-עורי בצוואר, להחזיר אותו לכלוב הבית, ולאפשר טרום-משככי כאבים לפחות 30 דקות כדי לקחת אפקט.
    הערה: במהלך 30 דקות המתנה, האתר הכירורגי יכול להיות מוכן.
  3. מניחים משטח חימום שנשמר ב-37 ° c מתחת לשדה הכירורגי. מניחים את הכלים כירורגי עקר על השדה כירורגי כי היה חיטוי עם 70% אתנול.
  4. מניחים את החולדה בחדר האינדוקציה ומעכלה את החולדה עד שהיא אינה מגיבה בכף היד או בצביטה בזנב.
  5. מניחים את החולדה על השדה כירורגי ולהוסיף קטטר בווריד זנב לרוחב. לאחר מכן, לגלח את ראשו של העכברוש, להסיר את הפרווה עודף לחטא את הקרקפת ואת שאר האזור כירורגי עם כלורוקסאיטין.
  6. הכנס 100 μL של 2% לידוקאין באופן מקומי בקרקפת.
  7. הפוך את החתך באמצע קו באמצעות בגודל אזמל 11 כדי לחשוף את הגולגולת, הסרת כל ממברנות עודפים עם מספריים קטנים. למשוך את העור באמצעות ספקולום עינית עם התפשטות מקסימלית של 1 ס מ.  בנוסף, להסיר את הקרום על ידי לשפשף בעדינות ניצן כותנה סטרילית על פני הגולגולת עד הקרום אינו נוכח עוד.
  8. שים טיפה אחת של דבק רקמות על הגולגולת ואחד על דיסק מתכתי מעוקר (קוטר של 10 מ"מ ו 3 מ"מ עובי), אשר משמש כקסדה. הדבק את הדיסק בערך שליש לפני וכשני שלישים מאחורי הברגמה. הניחו לדבק להתייבש במשך 1 דקות.

2. אינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית (TBI)

  1. מניחים את העכברוש על המיטה מותאמת אישית עם מזרן קצף של קבוע קפיץ מסוים (ראה שולחן חומרים). הצב את העכברוש ישירות תחת צינור פלסטיק שקוף עם משקל פליז 450 g עם הקסדה אופקית ככל האפשר. . נתק את העכברוש מההרדמה
  2. משוך את המשקל עד 1 מ' ושחרר כאשר מוכן. ודא כי ניסויים השני נוכח להעביר את העכברוש הרחק מצינור הפלסטיק מיד לאחר הפגיעה כדי למנוע השפעה שנייה.
    הערה: החולדות הפצועות מקבלות את אותה הפרוצדורה הניסיונית (שלבים 1.1 – 2.7), פרט לשלב 2.2.
  3. מחדש לצרף את העכברוש להרדמה ולהזריק 1 מ ל של פתרון פיזיולוגי (0.9% הנאל) דרך הקטטר כדי להפחית את ההלם האנטי דינמי.
    הערה: ייתכן שהעכברוש יפסיק לנשום בקצרה בגלל הפגיעה. לדחוס בעדינות את החזה אם העכברוש לא נושם באופן ספונטני אחרי 2 s כדי לעודד את רפלקס הנשימה.
  4. הסר את הקסדה על ידי משיכת בעדינות מהגולגולת. להסיר את הדבק שנותר מן הגולגולת והעור ולסגור את החתך עם תפר כירורגי. החל ג'ל כאבים מקומי באמצעות קצה המוליך סטרילי.
  5. הניחו את החולדה על המיטה של סורק ה-CT. אשר את המיקום הנכון באמצעות סריקת סייר. כוונן את שדה התצוגה כדי לאפשר הדמיה של הראש כולו במיקום מיטה אחד. במינון נמוך סריקת CT. כדי לשלול שברים בגולגולת
    הערה: שבר בגולגולת הוא מcriterium להמתת חסד.
  6. מניחים את החולדה בכלוב נקי על משטח חימום (37 ° c). לעקוב אחר הזמן כדי להחזיר את ההכרה. ברגע שעכברוש מסוגל לשבת זקוף, החולדה יכולה לחזור לכלוב הבית.
  7. ניהול מנה שנייה של 0.05 מ"ג/ק"ג בופרנורצין יום אחד לאחר האינדוקציה TBI.

3. דימות תהודה מגנטית דיפוזיה (MRI)

הערה: הדמיה משוקלל באמצעות דיפוזיה מבוצעת לפני ויום אחד לאחר האינדוקציה טראומה.

  1. מלאו את החולדה בחדר אינדוקציה קטן מלא בתערובת של איזוofלבנה (5%) ו-O2. כאשר העכברוש אינו מגיב כפה או הזנב להפחית את ההרדמה ל 2% עם שיעור הזרימה של 500 mL/min. להעביר את החיה למיטה הסורק במצב ראש-הנטייה הראשונה.
  2. הצב את העכברוש במחזיק הראש עם בר השיניים וחרוט האף, מסירת ההרדמה, והחלק את הראש קדימה עד מרכז המוח הוא ברמה של מרכז הסליל של האמ. אר. איי. החלת משחת שימון על העיניים בכמויות קטנות כדי למנוע נזק כלשהו לקרנית. תיקונים בראש עם פיסת נייר קטנה כדי למנוע תנועה במהלך הסריקה.
  3. מניחים משטח לחץ מתחת לבית החזה של החולדה כדי לפקח על הנשימה ולכסות את החולדה עם במחזור חימום מים חמים שמיכה ולעטוף בועה כדי לשמור על העכברוש חם. לפני הסריקה, בדוק את צג הנשימה כדי לוודא שהאות ברור ללא רעש ושמחזור הנשימה עקבי. . מקמו את משטח הלחץ, אם יש צורך
    הערה: יש לשמור על קצב הנשימה בין נשימה אחת לכל 1200 – 1700 ms על-ידי התאמת רמת ההרדמה בין 1 ל-2%.
  4. החליקו את סליל הווליום. מעל הראש כוונן את הכוונון ואת הקבלים התואמים של הסליל לתדר הנכון עכבה לפי ההוראות שסופקו על ידי הספק סליל. מראש את מיטת הסורק לתוך הסורק משעמם להתחיל סריקה.
  5. השג סריקת סייר ברירת מחדל של שלושה מטוסים ("tripilot") כדי להבטיח מיקום נכון.
    1. טען את רצף התלת-פיילוט לבקרת הסריקה על-ידי לחיצה על סריקה חדשה ובחירה ברצף התלת-פיילוט מרשימת הפרוטוקולים. לאחר מכן, לחץ על לחצן הרמזור כדי להתחיל בסריקה.
    2. כאשר הסריקה מסיימת, טען את הסריקה בתצוגת התמונה וודא כי 1) הראש שוכב ישר ו -2) המוח ממוקם במרכז המגנט והסליל. התאימו את מיקום הראש ו/או מיטת הסורק, במידת הצורך, ורכשו סריקת מטריטיס חדשה.
  6. התאם את השדה המגנטי המקומי באמצעות פרוטוקול שימומינג אוטומטי של הסדר השני: טען את פרוטוקול shim של הסדר השני לפקד הסריקה כמתואר בשלב 3.5.1. לאחר מכן, לחץ על הכרטיסייה Acq | התאמות נוכחיות | התאמה ספציפית לפעולת השירות עבור ' הומוגניות של השדה המקומי ' בחלון ' כלי בקרת ספקטרומטר ' כדי להפעיל shimming אוטומטי.
  7. טען הדמיה חדשה של T2 מהירה עם רצף ממוקד הדים (נדיר) לתוך הפקד סריקה כמתואר בשלב 3.5.1.
    1. לרכוש תמונות משוקללים T2 באמצעות הגדרות ברירת המחדל, למעט הפרמטרים הבאים:
    2. פתח את הכרטיסיה עריכת סריקה וכוונן את זמן החזרה (TR) ואת זמן הדהוד (TE) ל-5,500 ms ו-37 ms, בהתאמה. כמו כן, לשנות את שדה התצוגה ואת גודל המטריצה כדי לאפשר רזולוציה גבוהה יותר במישור של 109 יקרומטר x 109 יקרומטר (ברירת המחדל ברזולוציה = 156 יקרומטר x 156 יקרומטר). ודא שעובי הפרוסה הוא 600 μm, מספר הפרוסות מוגדר ל-45, והפקטור הנדיר מוגדר כ-8.
    3. פתח את עורך הגיאומטריה ומקם את חבילת הפרוסה בתנוחה הנכונה, כולל הבולבוס של המוח והמוח החלק.
  8. טען שלוש רצף מישורי echo-הד משוקלל בתלת-מימדי (DtiEpi) מהתיקיה B_DIFFUSION לפרוטוקול בקרת סריקה כמתואר בשלב 3.5.1.
    הערה: שימוש בשלוש דיפוזיה שונות "פגזים", הדמיית דיפוזיה (dti) מודל4,16, דיפוזיה קורטוזיס הדמיה (dti) דגם17, ושלמות המערכת חומר לבן (wmti) דגם18 ניתן להערכה. מומלץ להשתמש לפחות שלושה ערכי b שונים, עם ערך b הגבוה ביותר בעל מקסימום של 3000 s/mm2 עם לפחות 15 כיוונים במרווחים שווים לכל מעטפת הדמיה17.
    1. רוכשים תמונות משוקללים של דיפוזיה (DWIs) באמצעות הגדרות ברירת מחדל, מלבד ההגדרות הבאות:
    2. פתח את הכרטיסיה ' עריכת סריקה ' והתאם את הפרמטרים הגיאומטריים מתחת לכרטיסיה ' גיאומטריה '. התאם את שדה התצוגה וגודל המטריצה ל-105 x 105 כדי להבטיח רזולוציה של 333 יקרומטר x 333 יקרומטר.
    3. הגדר את כיוון הפרוסה ל-צירית ואת מספר הפרוסות ל-25, וכתוצאה מכך עובי פרוסה של 500 יקרומטר ומרחק בין פרוסות של 600 יקרומטר. לשנות את כיוון הבדיקה לשמאל ימין.
    4. לחץ על הכרטיסיה חדות כדי לכוונן את זמן הדהוד ל-24 ms וזמן חזרה ל-6,250 ms.
    5. הגדר את רוחב הפס ל-250,000 Hz והפעל את הדיכוי השמן. התאם את מספר הממוצעים לאחד.
    6. לחץ על הכרטיסייה מחקר ושנה את מספר הממוצעים (מקטעי אפי) ל -4.
    7. לחץ על הכרטיסייה דיפוזיה בתוך הכרטיסיה מחקר. בצע שלב זה בנפרד עבור כל אחד משלושת הפגזים של הדיפוזיה.
      1. התאם את מספר כיווני הדיפוזיה ל-32 עבור המעטפת הראשונה, 46 עבור המעטפת השניה ו-64 עבור המעטפת השלישית.
      2. התאימו את הכיוונים במעבר הצבע עם קובצי כיוונים מותאמים אישית.
      3. שנה את מספר התמונות B0 ל-5 עבור המעטפת הראשונה, 5 עבור המעטפת השניה ו-7 עבור המעטפת השלישית.
      4. להתאים את ערך b לכיוון 800 s/mm2 עבור המעטפת הראשונה, 1500 s/mm2 עבור המעטפת השנייה, ו 2000 s/mm2 עבור המעטפת השלישית.
        הערה: התאמת ההנחיות למעבר הצבע באמצעות קובץ כיווני מעבר הדרגתי מותאם אישית ניתן לבצע באופן ידני על-ידי הגדרת האפשרות הזן כיווני דיפוזיה ככן או אוטומטית באמצעות המאקרו DTI_SET_DIRECTIONS.
    8. פתח את עורך הגיאומטריה ולמקם את שדה התצוגה בין הבולבוס ואת המוח הקטן המכיל רק את המוח כדי להפחית את החפץ והסריקה זמן. מיקום שש רצועות הרוויה של 5 מ"מ מחוץ למוח כדי להפחית את הממצאים על ידי לחיצה על הרוויה והזזת הלהקות במיקום המועדף באמצעות פסי הגלילה.
      הערה: ניתן לזהות את הבולבוס ואת המוח החלק המבוסס על ציוני דרך אנטומיים ושלוש תמונות של סריקת הטריטיס.
  9. השג את הרצפים המיובאים על-ידי לחיצה על סמל הרמזור. באמצעות ההגדרות של הפרמטרים המתוארים לעיל, זמן הרכישה של סריקה נדירה T2 הוא 12 דקות, של פגז DWI הראשון 15 דקות, של פגז DWI השני 21 דקות של הפגז השלישי 30 דקות. זמן הרכישה הכולל הוא כ-80 דקות (במערכת ערוץ מקלט יחיד).
  10. בסיום פרוטוקול הסריקה, הסירו את בעל החיים ממיטת הסורק, והניחו את בעל החיים בכלוב נקי עם משטח חימום ב-37 ° c. החזר את בעל החיים אל הכלוב הביתי כאשר הוא חוזר להכרתו.

4. עיבוד תמונה

הערה: בסעיפים הבאים, עיבוד תמונות הדיפוזיה מתואר ב-MRtrix3, לחקור19 ו-Amide software20 שהם תיבות כלים פתוחות לגישה. עם זאת, ניתן לבצע את השלבים לעיבוד מקדים בתיבות כלים אחרות (לדוגמה, FSL, מדינת מדיריה, DTIStudio).

  1. העבר את הנתונים הנרכשים ממסוף הרכישה על-ידי ייצוא קובץ 2dseq.
  2. המר את קבצי 2dseq (קבצי DWI גולמיים) לתבנית. mif, המהווה את העיצוב הסטנדרטי של MRtrix3, כדי לאפשר שלבים נוספים לעיבוד מקדים ב-MRtrix3. כמו-כן, יש לשרשר את שלושת פגזי הדיפוזיה באמצעות הפקודות הבאות במעטפת:
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_T2. mih (עבור תמונות משוקלל T2)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi1. mih (עבור מעטפת הדיפוזיה הראשונה)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi2. mih (עבור מעטפת הדיפוזיה השניה)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi3. mih (עבור מעטפת הדיפוזיה השלישית)
    mrcat ratID_dwi1. m אם ratID_dwi2 ratID_dwi3. mif ratID_dwi. m כאשר מדובר ב-. אם. אם
  3. לבצע תיקון רעש ותיקון מצלצל גיבס על dwis ב MRtrix321,22. כמו כן, המר את תמונות DWI המתוקן ואת התמונה T2 לתבנית NIFTI באמצעות הפקודות הבאות:
    דדנאז ratID_dwi. מ. ratID_dwi_denoised
    mrdegibbs ratID_dwi_denoised. mif ratID_dwi_denoised_gr. m
    mrconvert ratID_dwi_denoised_gr. מ. המוסד לביטוח למידה
    mrconvert ratID_T2. mif ratID_T2.
  4. בצע תיקון עבור העיוותים הנוכחיים של אפי, תנועה ואדי:
    1. המר את תמונות NIFTI לקובץ. mat על-ידי לחיצה על חישוב קובץ DTI*. mat | המר נתונים גולמיים לקובץ DTI*. mat. שינוי שינויי הטנסור השקלו ליניארי וערך b לנאן. התאימו את גודל voxel ל-0.333 0.333 0.6, מספר התמונות שאינן של DWI ל-17, מספר התמונות של DWI ל-142, וגודל המטריצה ל-105 105 25.
      הערה: על-ידי הגדרת ערך b ל-NaN, לחקור את הנתונים כערכת נתונים קורטוזיס.
    2. לחץ על הכרטיסייה הגדרות כדי לכוונן את ההגדרות עבור תיקון אפינפרין (זה מכובה כברירת מחדל). בחר בתיקון SM/EC/אפינפרין, הירשם גם לנתונים אחרים? ולחץ על כן, כדי לעשות את התיקון אפינפרין (לא נוקשה). ציין את הסיומת של התמונה האנטומית T2 המתאימה לערכת נתוני הדיפוזיה.
      הערה: לחקור תיקון לעיוותים באמצעות רישום תמונה בין התמונה האנטומית הבלתי מעוותת לבין תמונת הדיפוזיה.
    3. לחצו על הכרטיסייה ' תוספים ' ובחרו ' תיקון ' לתנועה בנושא & עיוותים באמצעות EC/אפינפרין ובחרו בקובץ נתוני הדיפוזיה שעובדו מראש משלב 2.3. ודא שהתמונה T2 נמצאת באותה תיקיה ויש לה בסיס זהה לשם קובץ הנתונים דיפוזיה (לדוגמה, rat1. המוסד לביטוח לביטוח העצמי של DWI ו-rat1_T2. המוסד ה עבור התמונה האנטומית). שלב זה יפיק קובץ "מקורי" (* מקורי. mat) ו-"השתנה" (* trafo. mat).
  5. לחשב את מדדי DTI עבור כל עכברוש על ידי לחיצה על תוספים ולייצא דברים ל *. המוסד לביטוח ובחירת מפות פרמטרית של המודל dti: anisotropy החלקי (פא), ממוצע הדיסיביות (MD), מפזרים רדיסיביות (RD), ו מפזרים צירית (AD; מסומן כ "הגדול ביותר בעיית L1").
  6. בנוסף, לייצא את המפות פרמטרית עבור המודל קורטוזיס (MK, AK, ו-"מודל") ו-WMTI המודל (AWF, AxEAD, RadEAD ו נזיקין). עיבוד תמונות דיפוזיה יגרום 12 מפות פרמטרית (איור 1, איור 2, איור 3) כי ניתן להשתמש עבור ניתוח מיקרוקונסטרוקטיבי נוסף.
  7. צור קובץ מסכה עבור ההיפוקמפוס של כל עכברוש באמצעות MRtrix3.
    1. טען את תמונת ה-FA של העכברוש במציג MRtrix על ידי לחיצה על כלי ועורך רועי.
    2. צור ROI חדש על ידי לחיצה על כפתור "+" ולחץ על Edit כדי לצייר את ההחזר על כל פרוסה הכוללת את ההיפוקמפוס (איור 4). כדי למחוק אזורים לא רצויים מהROI שצויר, לחץ על לחצן העכבר הימני.
    3. בעת השלמת ציור ההחזר, שמור את תמונת המסיכה על-ידי לחיצה על לחצן שמור.
      הערה: קובץ מסכה זה יהיה קובץ תמונה NIFTI בינארי עם voxels של ערך 1 המכיל את רקמת ההיפוקמאל, ו voxels הנותרים יהיו ערכים של 0. כדי לתקנן את האזור של ההיפוקמפוס על פני חולדות, מפות פרמטרית ניתן לרשום עם תבנית ספציפית למחקר עם אזורים מוגדרים מראש של ריבית הכוללת23 או אטלס המוח עכברוש.
  8. כדי לחלץ את מדדי דיפוזיה של ההיפוקמפוס של העכברוש, להשתמש בקובץ המסיכה שנוצר של שלב 4.6 ולפתוח את התוכנה Amide.
    1. פתח את מפות פרמטרית ואת תמונת המסיכה של העכברוש.
    2. כדי להוסיף את ההחזר של קובץ המסיכה לתוך ' אמיד ', בחר בתמונת הקובץ של המסיכה, לחץ על ' עריכה ' | הוסף ROI | 3D ברה ולחץ על ההחזר המוצג בתמונת המסיכה. תן לROI שם בעל משמעות וודא שאמצעי אחסון זה מכיל רק voxels בעל ערך אחד.
    3. כדי לחשב את הערכים הרעים של מדדי הדיפוזיה בהיפוקמפוס, לחץ על כלים | לחשב את הסטטיסטיקה ROI ולציין את התמונות ו-ROI שיש לכלול. לאחר לחיצה על הפעל, יופיע מסך אחר עם ערכים מחושבים שניתן להשתמש בהם לניתוח סטטיסטי נוסף. ניתן לשמור או להעתיק קובץ זה לתבנית נתונים מועדפת (לדוגמה, קובץ. xlsx או. csv).

5. אנליזה סטטיסטית

הערה: בסעיפים הבאים, אנו מתארים עיבוד של תמונות דיפוזיה בסטטיסטיקה SPSS 24; עם זאת, ניתן לבצע את הניתוח הסטטיסטי בתיבות כלים סטטיסטיות אחרות.

  1. טען את הנתונים בתבנית הרחבה בקובץ SPSS *.
  2. כדי לבדוק אם יש הבדלים סטטיסטיים בין שתי הקבוצות עבור כל נקודת זמן (כלומר, בסיסית או לאחר פציעה של יום אחד), לחץ על ' נתח ' | בדיקות לא פרמטרית | תהליכי דו-שיח של מדור קודם | 2 דגימות עצמאיות בדיקות. טען את המשתנים שיש לבדוק וציין את הקבוצות (כלומר, TBI וקבוצות מתחזות). לציין את מאן-ויטני U כסוג הבדיקה.
  3. כדי לבדוק אם יש הבדלים סטטיסטיים בין שתי נקודות הזמן בתוך כל קבוצה, יש לפצל את קובץ הנתונים. עבור אל נתונים, פצל קובץ וציין קבוצות השוואה. לאחר מכן, לחץ על לנתח, בדיקות לא פרמטרית, תיבות דו-שיח מדור קודם, 2 בדיקות הקשורות, לטעון את המשתנים שיש צורך להשוות ולציין Wilcoxon כסוג בדיקה.
    הערה: כדי לתקן השוואות מרובות, ערכי p מותאמים לכל מודל דיפוזיה באמצעות תיקון Bonferroni [i.e., p-ערך מחולק על ידי מספר הפרמטרים לעומת (DTI 4, DTI 3, ו WMTI 4)]. באופן ספציפי יותר, p < 0.0125 נחשב משמעותי עבור דגמי DTI ו-WMTI, ו-p < 0.016 נחשב משמעותי עבור דגם DTI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

במחקר, כל עכברי TBI (n = 10) שרדו את ההשפעה והצליחו להתאושש ההשפעה וההרדמה בתוך 15 דקות לאחר הניתוק מן ההרדמה23. על תמונות CT, לא היתה כל ראיה של שברים בגולגולת ואת התמונות T2 לא הראו חריגות כגון דימום, החדרים מוגדלים, או היווצרות בצקת באתר החבלה 1 יום לאחר טראומה (איור 5). כך, בהתבסס על אלה בדיקות חזותיות של התמונות האנטומיות, נגעים מוקד גדול לא זוהו, המאשר את האופי מפוזר ומתון של הפציעה.

האיכות של הרישום (לא נוקשה) השלב בין התמונה T2 ואת ערכת הנתונים דיפוזיה (שלב 4.4) נבדק על ידי הוספת כיסוי של התמונה T2 למפת ה-FA המקודדים בצבע (איור 6). לאחר מכן, המפות הפרמטרית של הפא, MD, AD ו-RD חושבו (איור 1) ונטענו לתוכנה של Amide. בהתבסס על מפת ה-FA, התשואה הכוללת את מבנה ההיפוקאמאל (איור 4). ערכים סטטיסטיים של מדדי הדיפוזיה חושבו בממוצע על כל הvoxels באזור הריבית והערכים הממוצע של כל מדד DTI יוצאו לניתוח נוסף. ניתן לבצע בדיקת איכות נוספת של נתוני הדיפוזיה על-ידי בדיקת החלק החיצוני של מדדי DTI. לדוגמה, ערכי הפא בהיפוקמפוס צריכים להיות סביב 0.15; לכן, הערכים של < 0.10 (המציין דיפוזיה איזוטרופי) או > 0.30 (הערכים נראים בחומר לבן) ניתן להתייחס כערכים ביולוגית סבירה. נקודות נתונים אלה צריכות להידחות מניתוח נוסף. כמו כן, הערכים הרעים עבור AK, הח ו-MK של המודל הקורטוזיס דיפוזיה, כמו גם ה-AWF, אקראש, הרמת והנזיקין של מודל WMTI חושבו (איור 2, איור 3).

במחקר שלנו, ניתוח מדדים DTI חשף ערכי ה-FA משמעותי מוגברת (p = 0.007), והקטנת ערכי הדיסיביות (MD ו-RD) (p = 0.007 ו-p = 0.007, בהתאמה) לאחר ההשפעה בקבוצת mTBI (איור 7). אלה פוחתת ב RD ו-MD היו שונים באופן משמעותי מן הקבוצה המזויף (p = 0.005 ו p = 0.004, בהתאמה). מדדי קורטוזיס דיפוזיה הראו ירידה משמעותית ב-(p = 0.005) בעקבות ההשפעה, אך אין שינויים ב-AK או MK (איור 8). באמצעות מודל WMTI, RadEAD (p = 0.007) ו נזיקין (p = 0.007) הציג ירידה משמעותית ועלייה, בהתאמה, בקבוצה mTBI 1 יום לאחר ההשפעה (איור 9C, D). הערכים בקבוצה המזויפים לא הראו שינויים משמעותיים.

Figure 1
איור 1: מפות פרמטרית מייצגות עבור אנאיזוטרופיה החלקי (פא), משמעות התפוצה (MD), הדיסיביות (AD), ומפזרים רדיסיביות (RD). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: מפות פרמטרית מייצגות לקורטוזיס משמעות (MK), מקורטוזיס צירית (AK) וקורטוזיס רדיאלי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: מפות פרמטרית מייצגות לשבר המים האקאליות (AWF), צירית והתפוצתית מוקדית נוספת (אקסון, רמת) וtortuosity (נזיקין). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: יצירת מסיכה ב-MRtrix3. ROI מצויר סביב ההיפוקמפוס על כל הפרוסות המכילות את הנפח של ההיפוקמפוס, ואת אמצעי האחסון נשמר כקובץ מסיכה. זה יכול להיעשות עבור כל עכברוש בנפרד או באמצעות מחקר ספציפי קובץ מסיכת תבנית שאליה כל אחת ממפות פרמטרית ניתן לרשום. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: תמונות CT ו-T2 משוקלל של בעלי חיים מייצגים ייצוגית 1 יום לאחר הפגיעה. תמונות ה-CT (השורה העליונה) לא מראים שברים בגולגולת. על תמונות T2 משוקלל (בשורה התחתונה) אין דימום, החדרים מוגדלים, או היווצרות בצקת הוכחו. של הערה, היווצרות בצקת נראה בבירור כמו אזור היפראינטנסיבי סביב אזור הפצע מתוך התערבות כירורגית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: מפת ה-FA המקודדת בצבעים של ערכת נתוני הדיפוזיה מצופה בתמונה האנטומית לאחר תיקון עבור אפינפרין, תנועה, ותיקון הנוכחי של אדי ב לחקור. מוצג הוא תיקון רע ושיתוף רישום על הדוגמאות השמאלי והטוב בצד ימין. יש להבטיח כי קידוד הצבע הוא נכון: הכיוון השמאלי הימני באדום (g., קורפוס callosum), הכיוון הקדמי האחורי בירוק, והנחות-מעולה בכחול (למשל, cingulum). בנוסף, תמונת ה-FA מקודדת בצבע צריכה להיות מיושרת באופן מושלם עם התמונה האנטומית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 7
איור 7: שינויים בדיפוזיה מדדי טנסור של ההיפוקמפוס עבור התחזות (n = 10) ו-mTBI חיות (n = 10). לאחר הפגיעה, חלה עלייה משמעותית ב-FA (א) ובירידה משמעותית בתפוצצות (ב) ובדיסיביות מוקדית (D) בבעלי חיים בעלי מצחבי (b, D). לא נצפו הבדלים משמעותיים עבור מפזרים צירית (C) בחולדות הmtbi. בעלי החיים המזויפים לא הראו כל שינויי DTI משמעותיים (* p < 0.0125). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 8
איור 8: שינויים בקורטוזיס מדדי דיפוזיה של ההיפוקמפוס עבור התחזות (n = 10) ו mTBI חיות (n = 10). בעקבות ההשפעה, הייתה ירידה משמעותית ב-(ג) של בעלי החיים הmtbi, אך אין שינויים ב-AK (ב) או ח"כ (א). בעלי החיים המזויפים לא הראו שינויים (* p < 0.0166). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 9
איור 9: שינויים במערכת החומר הלבן מדדים שלמות של ההיפוקמפוס עבור התחזות (n = 10) ו mTBI חיות (n = 10). לאחר הפגיעה, הייתה ירידה משמעותית ב-RadEAD (C) ובגידול משמעותי בנזיקין (ד) של בעלי החיים הmtbi, אך אין שינוי ב-awf או באקראש (a, B). בעלי החיים המזויפים לא הראו שינויים (* p < 0.0125). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מאז mTBI לעתים קרובות היא תוצאה של פציעה מפוזר ועדינה שאינה מראה חריגות ב-CT ו סריקות MRI קונבנציונאלי, הערכה של נזק microstructural בניים לאחר טראומה קלה נשאר אתגר. לכן, יש צורך בטכניקות דימות מתקדמות יותר כדי להמחיש את המידה המלאה של הטראומה. היישום של הדמיה תהודה מגנטית במחקר TBI צברה עניין רב יותר במהלך העשור האחרון, איפה דיפוזיה הדמיה טנסור משמש לעתים קרובות ביותר5. מגבלה של מודל dti היא ההנחה של תהליך דיפוזיה של גאוס שאינו הנחה מדויקת למיקרו מבנה המוח (המורכב מרשת מורכבת של אקסונים ותאים עם ממברנות הפועלים כמחסומים), וכתוצאה מכך מדדי dti שאינם ספציפיים ל המיקרו מבנה הביולוגי24. הדמיה קורטוזיס דיפוזיה היא הרחבה של דגם DTI ומנסה לאפיין את מידת הדיפוזיה הבלתי-גאוסיאנית17. זה עשוי לספק מידע נוסף על טרוגניות רקמות או מורכבות.

למרות, החיסרון של מודלים DTI ו-DTI הוא שהם רק ייצוג של אות דיפוזיה, אשר מאפיין את פרופיל העקירה של מים היכולת הפרותית אך אינו ספציפי למיקרו מבנה6. מצד שני, מודל השלמות של מערכת החומר הלבן מבוסס על טנסור קורטוזיס היא טכניקת מיפוי מיקרומבני המשלבת מידע ביולוגי פריורי (הנחות) לתוך המודל18. הוא מייחס את אות הדיפוזיה לתאי הרקמה ויכול להעריך תכונות ביולוגיות ישירות יותר. אלה מודלים ביופיזיים יכולים ובכך להציע מידע חדש לתיאור חריגות לאחר mTBI ולהתגבר על בעיה זו לא ספציפיות6. שימוש אלה שלושה מודלים שונים, שינויים microstructural בניים ותהליכים ביולוגיים היו מסוגלים להיות דמיינו בעקבות mTBI בפירוט רב יותר, במיוחד באמצעות משקל מרארו להוריד את הדגם.

ירידה במשקל Marmarou מודל קל לשימוש ודורש רק ניתוח קטין; עם זאת, מומלץ להעביר את החולדה הרחק מצינור הזכוכית מיד לאחר הפגיעה הראשונה כדי להימנע ממנה שנייה. בנוסף, זה נדרש לפעמים כדי לעזור לחולדה להחזיר את רפלקס הנשימה שלה לאחר הפגיעה. פרוטוקול MRI ארוך למדי, עם זמן הרכישה הכולל של סביב 80 דקות, הוא נסבל היטב על ידי שני חולדות המזויף ו-mTBI. למרות שבמהלך הסריקה חשוב לעקוב אחר מחזור הנשימה ולהתאים את ההרדמה אם בעל החיים שינה עמוק מדי או בקלילות. חשוב גם להשאיר את החיה חמה הן במהלך ואחרי הרכישה עד שעכברוש יהיה ער לחלוטין כדי למנוע היפותרמיה.

ב-MRI דיפוזיה מתקדם, חפצי תנועה יש להימנע ככל האפשר. פתרון פשוט כדי להפחית את התנועה במהלך הסריקה היא לעשות שימוש בשורת השיניים ולקבוע את הראש עם פיסת נייר קטנה או שני ברים האוזן, אם זמין. זה מבטיח כי הראש לא יזוז למעלה ולמטה בכל פעם שהעכברוש לוקח נשימה.

באמצעות פרוטוקולים מתקדמים של MRI דיפוזיה, התמונות שנרכשו חייב לעבור דרך כמה (טרום) שלבים עיבוד, בעיקר באמצעות כלי תוכנה שונים, לפני שהם יכולים לשמש לניתוח נוסף. חיסרון של שימוש בכלי תוכנה שונים כדי לעבד את התמונות משוקלל דיפוזיה היא כי (לעתים קרובות) כל כלי משתמש בתבנית נתונים משלו כדי לקודד את טבלת הכיוונים מעבר הצבע. MRtrix3 מאחסן את מידע מעבר הצבע יחד עם התמונה משוקללת בקובץ. mif, בעוד שלחקור את השימוש בקובץ נפרד (B-matrix) כדי לאחסן את הכיוונים של מעבר הצבע. לכן, חשוב לבדוק שכיוונים של מעבר הצבע מועברים בצורה נכונה מ-MRtrix3 לחקור את הקישור. זה יכול להיעשות על ידי בדיקת זה קידוד צבע נכון על צבע מקודד בתמונות פא [i.e., שמאל לימין בכיוון אדום (למשל, קורפוס callosum), הכיוון האחורי הקדמי בירוק, וכיוון נחות מעולה בכחול (למשל, cingulum)]. הצבעים מקודד הצבע יכול לשמש גם כדי לבדוק את האיכות של תהליך שיתוף לא נוקשה הרישום בין תמונות משוקלל משוקללים ותמונות מבניות T2 משוקלל.

באמצעות לחקור, מפות פרמטרית חולצו באמצעות מודלים DTI, DTI ו-WMTI. מודל DTI סיפק מפות פרמטרית ל-MD, AD, RD ו-FA, בעוד שמודל DTI מספק מפות פרמטרית עבור MK, AK ו-,. למרות שארבעה מדדים של מודל WMTI חושבו (כלומר, AWF, אקראש, רמת, נזיקין), לא ניתן היה להוציא את התפוצעות הפנים (בתוך החקירות). ניתן להשיג את החקירות באמצעות כלי MATLAB המסופק על ידי המפתחים של דגם WMTI25. כדי לעשות זאת, יש להעביר שוב את התמונות המשוקללים והנתונים של מעבר הצבע מלחקור את Matlab. שלב זה מועדים שוב לשגיאות הנוגעות לקידוד של מידע מעבר צבע. בנוסף, יש להעריך ולחשב שוב את הקורטוזיס טנסור והפרמטרים של WMTI.

עיבוד מקדים של התמונות הנרכשים, הערכה של הטננים, וחישוב המפות הפרמטרית דורש תקופה ארוכה של זמן מיחשוב. תיקונים עבור אפינפרין, motion, ו אדי הנוכחי נדרש ~ 40 דקות לכל הנתונים בשרת עם שמונה ליבות ו-16 GB זיכרון RAM. באמצעות ניתוח ROI, ערכים ממוצע בתוך ההיפוקמפוס חושבו לפני ו 1 יום לאחר הפגיעה. שינויים במדדים DTI, DTI ו-WMTI כללו לאחר מכן בקבוצת mTBI. עם זאת, במדדים של DKI ו-AWF של מודל WMTI, השתנות בין הנושאים הגדולים נצפתה, מה שגרם לשינוי בלתי צפוי בערכי הבסיס בין הקבוצות המתחזות והקבוצה. זה כנראה התוצאה של voxels המכיל ערכים ביולוגית בלתי סבירה (outliers) בתוך האזור נחקר יכול להיות מסוננים במחקרים עתידיים לפני החישוב של ערכי ממוצע ב-Amide.

לסיכום, פרוטוקול זה מדגים את הכדאיות של MRI מתקדם דיפוזיה עבור חקירת ובדיקת שינויים מיקרו מבניים בהיפוקמפוס במודל חולדה של mTBI. באמצעות שלוש מודלים דיפוזיה שונים, מידע משלים ניתן לקבל על התהליכים הביולוגיים הבסיסיים התורמים לתנאים לאחר mTBI. זה מייצג צעד קדימה בפיתוח של סמנים עבור mTBI כי עשוי להיות רגיש מספיק כדי לזהות שינויים מיקרו מבניים ספציפיים בשלב המוקדם לאחר השפעה מתונה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין קונפליקטים של עניין לגלות.

Acknowledgments

המחברים רוצים להודות לקרן המחקר-פלנדרס (FWO) לתמיכה בעבודה זו (מספר מענק: G027815N).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Induction of trauma
0.9% NaCl physiologic solution B Braun 394496
brass weight 450g custom made custom made diamter 18mm and 210 mm height
catheter Terumo Versatus-W 26G
ethilon II Ethicon EH7824 FS-3, 4-0, 3/8, 16mm
Matrass Foam to Size Type E
Plexiglas tube ISPA Plastics 416564 M1 PMMA XT GOO tube 25x19 mm (inner diamter 19 mm, minimal length of 1.50 m)
Preclinical CT scanner Molecubes X-cube
Steel helmet custom made custom made diameter 10 mm and 3 mm thickness
Vetbond Tissue Adhesive 3M 1469SB
Vetergesic (buprenorphin) EcuPhar VETERG20 0.05 mk/kg
Xylocaine 2% gel AstraZeneca Xylocaine 2% gel
Xylocaine (lidocain 2%) Aspen/AstraZeneca Xylocaine 2% gel 100 μl injection
Diffusion MRI
Preclinical MRI acquisition software Bruker Biospin MRI GmbH Z400_PV51_CENTOS55 ParaVision 5.1 MRI software
Preclinical MRI scanner Bruker Biospin MRI GmbH PharmaScan 70/16 7T MRI scanner
Quadrature volume coil Bruker Biospin MRI GmbH RF RES 300 1H 075/040 QSN TR Model No: 1P T13161C3
Small animal physiological monitoring unit Rapid Biomedical EKGHR02-0571-043C01 Unit for respiratory monitoring
Water-based heating unit Thermo Fisher Scientific Haake S 5P Model No: 1523051
Anaesthesia
Anaesthesia movable unit Veterenary technics BDO - Medipass, Ijmuiden
isoflurane: Isoflo Zoetis B506
Oxygen generator Veterenary technics 7F-3 BDO - Medipass, Ijmuiden
Diffusion image processing
Amide http://amide.sourceforge.net Version 1.0.5. Medical Imaging Data Examiner Toolbox (Loening AM, Gambhir SS, " AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis", Molecular Imaging, 2(3):131-137, 2003)
ExploreDTI http://www.exploredti.com Version 4.8.6 Toolbox for (pre-)processing and analysis of diffusion weighted MR images (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J, and Jones DK. ExploreDTI: a graphical toolbox for processing, analyzing, and visualizing diffusion MR data. In: 17th Annual Meeting of Intl Soc Mag Reson Med, p. 3537, Hawaii, USA, 2009)
MRtrix3 http://www.mrtrix.org Version 3.0_RC3-86-g4b523b41 Toolbox for (pre-)processing and analysis of diffusion weighted MR images

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Carroll, L. J., et al. Systematic Review of the Prognosis After Mild Traumatic Brain Injury in Adults. Cognitive, Psychiatric, and Mortality Outcomes: Results of the International Collaboration on Mild Traumatic Brain Injury Prognosis. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 95 (3), S152-S173 (2014).
  2. Buck, P. W. Mild Traumatic Brain Injury: A Silent Epidemic in Our Practices. Health & Social Work. 36 (4), 299-302 (2011).
  3. Bodanapally, U. K., Sours, C., Zhuo, J., Shanmuganathan, K. Imaging of Traumatic Brain Injury. Radiologic Clinics of North America. 53 (4), 695-715 (2015).
  4. Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. MR diffusion tensor spectroscopy and imaging. Biophysical Journal. 66 (1), 259-267 (1994).
  5. Hulkower, M. B., Poliak, D. B., Rosenbaum, S. B., Zimmerman, M. E., Lipton, M. L. A Decade of DTI in Traumatic Brain Injury: 10 Years and 100 Articles Later. American Journal of Neuroradiology. 34 (11), 2064-2074 (2013).
  6. Hutchinson, E. B., Schwerin, S. C., Avram, A. V., Juliano, S. L., Pierpaoli, C. Diffusion MRI and the detection of alterations following traumatic brain injury. Journal of Neuroscience Research. 96 (4), 612-625 (2018).
  7. Wallace, E. J., Mathias, J. L., Ward, L. Diffusion tensor imaging changes following mild, moderate and severe adult traumatic brain injury: a meta-analysis. Brain Imaging and Behavior. , 1-15 (2018).
  8. Rutgers, D. R., et al. White Matter Abnormalities in Mild Traumatic Brain Injury: A Diffusion Tensor Imaging Study. American Journal of Neuroradiology. 29 (3), 514-519 (2008).
  9. Bondi, C. O., et al. Found in translation: Understanding the biology and behavior of experimental traumatic brain injury. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 58, 123-146 (2015).
  10. Shultz, S. R., et al. The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 76, 396-414 (2017).
  11. Osier, N. D., Dixon, C. E. The Controlled Cortical Impact Model: Applications, Considerations for Researchers, and Future Directions. Frontiers in Neurology. 7 (AUG), (2016).
  12. Lyeth, B. G. Historical Review of the Fluid-Percussion TBI Model. Frontiers in Neurology. 7 (DEC), 1-7 (2016).
  13. Marmarou, A., Foda, M. A. A. -E., van den Brink, W., Campbell, J., Kita, H., Demetriadou, K. A new model of diffuse brain injury in rats. Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).
  14. Heim, L. R., et al. The Invisibility of Mild Traumatic Brain Injury: Impaired Cognitive Performance as a Silent Symptom. Journal of Neurotrauma. 34 (17), 2518-2528 (2017).
  15. Zohar, O., Rubovitch, V., Milman, A., Schreiber, S., Pick, C. G. Behavioral consequences of minimal traumatic brain injury in mice. Acta Neurobiol Exp (Wars. 71 (1), 36-45 (2011).
  16. Pierpaoli, C., Basser, P. J. Toward a quantitative assessment of diffusion anisotropy. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 36 (6), 893-906 (1996).
  17. Jensen, J. H., Helpern, J. A. MRI quantification of non-Gaussian water diffusion by kurtosis analysis. NMR in Biomedicine. 23 (7), 698-710 (2010).
  18. Fieremans, E., Jens, H., Jensen, J. A. H. White matter characterization with diffusional kurtosis imaging. NeuroImage. 58, 177-188 (2011).
  19. Leemans, A. Explore DTI. , (2019).
  20. Loening, A. M., Gambhir, S. S. AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis. Molecular Imaging. 2 (3), 131-137 (2003).
  21. Veraart, J., et al. Denoising of diffusion MRI using random matrix theory. NeuroImage. 142, 394-406 (2016).
  22. Veraart, J., Fieremans, E., Novikov, D. S. Diffusion MRI noise mapping using random matrix theory. Magnetic Resonance in Medicine. 76 (5), 1582-1593 (2016).
  23. Braeckman, K., et al. Dynamic changes in hippocampal diffusion and kurtosis metrics following experimental mTBI correlate with glial reactivity. NeuroImage: Clinical. 21 (August 2018), 101669 (2019).
  24. Jones, D. K., Knösche, T. R., Turner, R. White matter integrity, fiber count, and other fallacies: The do's and don'ts of diffusion MRI. NeuroImage. 73, 239-254 (2013).
  25. Matlab code DKI and WMTI model. , Available from: https://github.com/NYU-DiffusionMRI/Diffusion-Kurtosis-Imaging (2019).

Tags

מדעי המוח סוגיה 150 פגיעה מוחית טראומטית דימות תהודה גנטית דיפוזיה הדמיה טנסור פרה-קליני עכברוש היפוקמפוס
הדמיה מתקדמת דיפוזיה בהיפוקמפוס של חולדות עם פגיעה מוחית טראומטית מתון
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Braeckman, K., Descamps, B.,… More

Braeckman, K., Descamps, B., Vanhove, C. Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (150), e60012, doi:10.3791/60012 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter