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Neuroscience

हल्के अभिघातजन्य मस्तिष्क की चोट के साथ चूहों के हिप्पोकैम्पस में उन्नत प्रसार इमेजिंग

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

Summary

इस प्रक्रिया का समग्र लक्ष्य हल्के दर्दनाक मस्तिष्क की चोट के साथ एक चूहे में हिप्पोकैम्पस की मात्रात्मक सूक्ष्म संरचनात्मक जानकारी प्राप्त करना है। यह एक उन्नत प्रसार भारित चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग प्रोटोकॉल और क्षेत्र के ब्याज आधारित पैरामीट्रिक प्रसार नक्शे के विश्लेषण का उपयोग किया जाता है।

Abstract

हल्के दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (एमटीबीआई) अर्जित मस्तिष्क की चोट का सबसे आम प्रकार है। दर्दनाक मस्तिष्क की चोट के साथ रोगियों के बाद से एक जबरदस्त परिवर्तनशीलता और विषमता दिखाने के लिए (उम्र, लिंग, आघात के प्रकार, अन्य संभव रोगों, आदि), पशु मॉडल नैदानिक अनुसंधान में सीमाओं रहे हैं कि कारकों को जानने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं. वे टीबीआई के बाद चोट और मरम्मत के जैविक तंत्र की जांच करने के लिए एक मानकीकृत और नियंत्रित सेटिंग प्रदान करते हैं। हालांकि, नहीं सभी पशु मॉडल प्रभावी ढंग से MTBI के फैलाना और सूक्ष्म प्रकृति की नकल. उदाहरण के लिए, आमतौर पर इस्तेमाल किया नियंत्रित cortical प्रभाव (सीसीआई) और पार्श्व द्रव टक्कर चोट (LFPI) मॉडल मस्तिष्क का पर्दाफाश और व्यापक फोकल आघात है, जो आमतौर पर MTBI में नहीं देखा जाता है प्रेरित करने के लिए एक craniotomy का उपयोग करें. इसलिए, इन प्रयोगात्मक मॉडल mTBI नकल करने के लिए मान्य नहीं हैं. इस प्रकार, एक उपयुक्त मॉडल MTBI की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए. चूहों के लिए Marmarou वजन ड्रॉप मॉडल इसी तरह के सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन और संज्ञानात्मक हानि के रूप में रोगियों को जो हल्के आघात को बनाए रखने में देखा लाती है; इसलिए, इस प्रोटोकॉल के लिए इस मॉडल का चयन किया गया था. पारंपरिक गणना टोमोग्राफी और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) स्कैन आमतौर पर एक हल्के चोट के बाद कोई नुकसान नहीं दिखा, क्योंकि MTBI अक्सर केवल सूक्ष्म और फैलाना चोटों लाती है. प्रसार भारित एमआरआई के साथ, मस्तिष्क के ऊतकों के सूक्ष्म संरचनात्मक गुणों की जांच करना संभव है, जो हल्के आघात के बाद सूक्ष्म परिवर्तन में अधिक अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है। इसलिए, इस अध्ययन का लक्ष्य एक चयनित क्षेत्र के ब्याज की मात्रात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए है (यानी, हिप्पोकैम्पस) एक हल्के और फैलाना मस्तिष्क की चोट प्राप्त करने के बाद रोग प्रगति का पालन करने के लिए.

Introduction

दर्दनाक मस्तिष्क की चोट (टीबीआई) हाल के वर्षों में और अधिक ध्यान प्राप्त किया है, के रूप में यह स्पष्ट हो गया है कि इन मस्तिष्क की चोटों आजीवन संज्ञानात्मक में परिणाम कर सकते हैं, शारीरिक, भावनात्मक, और सामाजिक परिणाम1. इस बढ़ती जागरूकता के बावजूद, हल्के TBI (mTBI, या concussion) अभी भी अक्सर underreported और undiagnosed है. एमटीबीआई को एक मूक महामारी के रूप में संदर्भित किया गया है, और एमटीबीआई के इतिहास वाले व्यक्तियों में मादक द्रव्यों के सेवन या मानसिक समस्याओं की उच्च दर2दिखाई दी है। एमटीबीआई के साथ कई रोगियों को चोटों के फैलाना और सूक्ष्म प्रकृति के कारण हर साल undiagnosed जाना, जो अक्सर पारंपरिक गणना टोमोग्राफी (सीटी) या चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) स्कैन पर दिखाई नहीं दे रहे हैं। मस्तिष्क की चोट के रेडियोलॉजिकल साक्ष्य की कमी के कारण अधिक उन्नत इमेजिंग तकनीकों जैसे प्रसार एमआरआई का विकास हुआ है, जो सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तनों के प्रति अधिक संवेदनशीलहैं 3.

प्रसार एमआरआई माइक्रोस्ट्रक्चर के विवो मानचित्रण में अनुमति देता है, और इस एमआरआई तकनीक का इस्तेमाल टीबीआई अध्ययन4,5,6में बड़े पैमाने पर किया गया है . प्रसार प्रदिश से, आंशिक एनिसोट्रोपी (एफए) और मतलब diffusivity (एमडी) चोट के बाद सूक्ष्म संरचनात्मक संगठन में परिवर्तन की मात्रा निर्धारित करने के लिए गणना कर रहे हैं. एमटीबीआई रोगियों की रिपोर्ट में हाल की समीक्षा एफए में बढ़ जाती है और चोट के बाद एमडी में कम हो जाती है, जो एक्सोनल सूजन का संकेत हो सकता है7. इसके विपरीत, एमडी में वृद्धि और एफए में कमी भी पाया जाता है और एडीमा गठन, axonal अध: पतन,या फाइबर misalignment / इन मिश्रित निष्कर्षों आंशिक रूप से प्रभाव और गंभीरता के विभिन्न प्रकार (उदा., रोटेशन-एक्सेलरेशन, कुंद बल आघात, विस्फोट चोट या पूर्व के संयोजन) के कारण mTBI के महत्वपूर्ण नैदानिक विषमता द्वारा समझाया जा सकता है। तथापि, वर्तमान में सूक्ष्म संरचनात्मक संगठन में अंतर्निहित विकृति और जैविक/सेल्यूलर आधार के बारे में कोई स्पष्ट सहमति नहीं है।

पशु मॉडल अधिक विस्तार से TBI के बाद चोट और मरम्मत के जैविक तंत्र की जांच करने के लिए एक मानकीकृत और नियंत्रित सेटिंग प्रदान करते हैं. TBI के लिए कई प्रयोगात्मक मॉडल विकसित किया गया है और मानव TBI के विभिन्न पहलुओं का प्रतिनिधित्व (उदाहरण के लिए, फोकल बनाम फैलाना आघात या घूर्णन बलों की वजह से आघात)9,10. आम तौर पर इस्तेमाल किया पशु मॉडल नियंत्रित cortical प्रभाव (सीसीआई) और पार्श्व तरल पदार्थ टक्कर चोट (LFPI) मॉडल11,12शामिल हैं. हालांकि प्रयोगात्मक मानकों को अच्छी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है, इन मॉडलों मस्तिष्क का पर्दाफाश करने के लिए एक craniotomy का उपयोग करें. क्रैनियोटॉमी या खोपड़ी फ्रैक्चर आमतौर पर एमटीबीआई में नहीं देखे जाते हैं; इसलिए, इन प्रयोगात्मक मॉडल mTBI नकल करने के लिए मान्य नहीं हैं. Marmarou एट अल द्वारा विकसित प्रभाव त्वरण मॉडल 13 एक वजन है कि चूहे के सिर पर एक निश्चित ऊंचाई से गिरा दिया है, जो एक हेलमेट द्वारा संरक्षित है का उपयोग करता है. इस जानवर मॉडल इसी तरह के microstructural परिवर्तन और संज्ञानात्मक हानि के रूप में रोगियों को जो हल्के आघात को बनाए रखने में देखा लाती है. इसलिए, इस Marmarou वजन ड्रॉप मॉडल फैलाना MTBI14,15के लिए इमेजिंग biomarkers की जांच करने के लिए उपयुक्त है.

इस रिपोर्ट Marmarou वजन ड्रॉप मॉडल का उपयोग कर एक mTBI चूहा मॉडल में उन्नत प्रसार एमआरआई के आवेदन को दर्शाता है. पहले दिखाया गया है कि कैसे एक हल्के और फैलाना आघात प्रेरित करने के लिए, और प्रसार प्रदिश इमेजिंग (डीटीआई) मॉडल का उपयोग कर विश्लेषण तो प्रदान की जाती है. विशिष्ट जैविक जानकारी अधिक उन्नत विसरण मॉडल के उपयोग के साथ प्राप्त की जाती है [यानी, प्रसार kurtosis इमेजिंग (DKI) और सफेद बात पथ अखंडता (WMTI) मॉडल]. विशेष रूप से, हल्के आघात दिया जाता है और microstructural परिवर्तन तो पारंपरिक T2 भारित एमआरआई और एक उन्नत प्रसार इमेजिंग प्रोटोकॉल का उपयोग हिप्पोकैम्पस में मूल्यांकन कर रहे हैं.

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Protocol

प्रोटोकॉल खेंट विश्वविद्यालय में पशु आचार समिति द्वारा अनुमोदित किया गया है (ECD 15/44Aanv), और सभी प्रयोगों यूरोपीय आयोग के दिशा निर्देशों के अनुसार आयोजित किया गया (प्रत्यक्ष 2010/63/EU).

1. पशु तैयारी और हेलमेट लगाव

  1. एक महिला Wistar एच चूहे वजन ($ 250 ग्राम या 12 उम्र के सप्ताह) और एक छोटे से प्रेरण ioflurane के मिश्रण से भरा कक्ष में एनेस्थेटाइज़ (5%) और कम से कम 1 मिनट के लिए हे 2.
  2. गर्दन में 0.05 मिलीग्राम/किलोग्राम buprenorphine subcutaneously के साथ चूहे इंजेक्शन, यह घर पिंजरे में वापस, और कम से कम 30 मिनट के लिए पूर्व खाली analgesia एक प्रभाव लेने के लिए अनुमति देते हैं.
    नोट: 30 मिनट प्रतीक्षा के दौरान, शल्य साइट तैयार किया जा सकता है.
  3. सर्जिकल क्षेत्र के अंतर्गत 37 डिग्री सेल्सियस पर रखा एक हीटिंग पैड रखें। 70% इथेनॉल के साथ कीटाणुरहित किया गया था कि शल्य क्षेत्र पर बाँझ शल्य चिकित्सा उपकरणों रखें।
  4. प्रेरण कक्ष में चूहे वापस प्लेस और चूहे anesthetize जब तक यह एक पंजा या पूंछ चुटकी के लिए गैर-प्रतिक्रियाशील है.
  5. शल्य चिकित्सा क्षेत्र पर चूहे प्लेस और पार्श्व पूंछ नस में एक कैथेटर डालने. इसके बाद, चूहे के सिर को दाढ़ी, अतिरिक्त फर को हटाने और खोपड़ी और क्लोरोहेक्सिडीन के साथ शल्य चिकित्सा क्षेत्र के बाकी कीटाणुरहित।
  6. खोपड़ी में स्थानीय रूप से 2% लिडेकेन के 100 $L इंजेक्शन।
  7. खोपड़ी को बेनकाब करने के लिए खोपड़ी के आकार 11 का उपयोग करके एक मिडलाइन चीरा बनाएं, छोटे कैंची के साथ किसी भी अतिरिक्त झिल्ली को हटा। 1 सेमी के अधिकतम प्रसार के साथ एक नेत्र speculum का उपयोग कर त्वचा को वापस लें।  इसके अतिरिक्त, धीरे खोपड़ी भर में एक बाँझ कपास कली रगड़ द्वारा periosteum निकालें जब तक periosteum अब मौजूद नहीं है.
  8. खोपड़ी पर ऊतक गोंद की एक बूंद और बाँझ धातु डिस्क (10 मिमी और 3 मिमी मोटाई के व्यास) पर एक रखो, जो हेलमेट के रूप में कार्य करता है। डिस्क को लगभग एक-तिहाई पहले और दो-तिहाई ब्रीग्मा के पीछे गोंद करें। गोंद 1 मिनट के लिए सूखी करने के लिए अनुमति दें।

2. दर्दनाक मस्तिष्क की चोट का प्रेरण (टीबीआई)

  1. कुछ वसंत स्थिरांक के फोम गद्दे के साथ कस्टम-निर्मित बिस्तर पर चूहे को रखें (सामग्री की तालिकादेखें)। संभव के रूप में क्षैतिज के रूप में हेलमेट के साथ एक 450 ग्राम पीतल वजन के साथ एक पारदर्शी प्लास्टिक ट्यूब के तहत सीधे चूहे की स्थिति। संज्ञाहरण से चूहे को हटाना।
  2. 1 मीटर तक वजन खींचो और जब तैयार जारी. सुनिश्चित करें कि एक दूसरे प्रयोगकर्ता एक दूसरे प्रभाव को रोकने के लिए प्रभाव के तुरंत बाद चूहे को प्लास्टिक ट्यूब से दूर ले जाने के लिए मौजूद है।
    नोट: शर्म से घायल चूहों एक ही प्रयोगात्मक प्रक्रिया प्राप्त (चरणों 1.1-2.7), चरण 2.2 के अलावा.
  3. चूहे को संज्ञाहरण के लिए पुन: संलग्न करें और हेमोडायनामिक सदमे को कम करने के लिए कैथेटर के माध्यम से 1 एमएल शारीरिक समाधान (0.9% NaCl) इंजेक्ट करें।
    नोट: यह संभव है कि चूहे प्रभाव की वजह से सांस लेना बंद कर देता है। यदि चूहा सांस लेने के पलटा को प्रोत्साहित करने के लिए 2 s के बाद सहज रूप से सांस नहीं लेता है तो छाती को धीरे से संपीड़ित करें।
  4. धीरे से यह खोपड़ी से खींच कर हेलमेट निकालें. खोपड़ी और त्वचा से किसी भी शेष गोंद निकालें और शल्य सीवन के साथ चीरा बंद करें। एक बाँझ applicator टिप का उपयोग कर स्थानीय analgesia जेल लागू करें.
  5. चूहे को सीटी स्कैनर के बिस्तर पर रखें। स्काउट स्कैन का उपयोग कर सही स्थिति की पुष्टि करें। एक बिस्तर की स्थिति के भीतर पूरे सिर की इमेजिंग सक्षम करने के लिए देखने के क्षेत्र को समायोजित करें। खोपड़ी फ्रैक्चर से इनकार करने के लिए एक सामान्य उद्देश्य, कम खुराक सीटी स्कैन को प्रशासित करें।
    नोट: खोपड़ी फ्रैक्चर इच्छामृत्यु के लिए एक criterium है.
  6. चूहे को एक साफ पिंजरे में एक हीटिंग पैड (37 डिग्री सेल्सियस) पर रखें। चेतना हासिल करने के लिए समय की निगरानी करें। एक बार चूहा सीधा बैठने में सक्षम है, चूहे घर पिंजरे में वापस किया जा सकता है.
  7. टीबीआई प्रेरण के एक दिन बाद 0.05 मिलीग्राम/किलोग्राम buprenorphine की एक दूसरी खुराक प्रशासन।

3. प्रसार चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई)

नोट: प्रसार भारित इमेजिंग आघात प्रेरण के बाद पहले और 1 दिन से पहले किया जाता है।

  1. इस्फोल्रेन के मिश्रण से भरे एक छोटे से प्रेरण कक्ष में चूहे को एनेस्थेटाइज करें (5%) और हे2. जब चूहा पंजा या पूंछ चुटकी के लिए गैर-प्रतिक्रियाशील होता है तो 500 एमएल/मिनट की प्रवाह दर के साथ संज्ञाहरण को 2% तक कम कर देते हैं। जानवर को सिर-प्रथम प्रवण स्थिति में स्कैनर बिस्तर पर स्थानांतरित करें।
  2. दांत पट्टी और नाक शंकु के साथ सिर धारक में चूहे की स्थिति, संज्ञाहरण देने, और मस्तिष्क के केंद्र तक सिर आगे स्लाइड चौपाया मात्रा एमआरआई कुंडली के केंद्र के स्तर पर है. कॉर्निया को किसी भी नुकसान को रोकने के लिए छोटी मात्रा में आंखों के लिए चिकनाई मरहम लागू करें। स्कैनिंग के दौरान आंदोलन से बचने के लिए टेप का एक छोटा सा टुकड़ा के साथ सिर को ठीक करें।
  3. श्वसन की निगरानी और चूहे को गर्म रखने के लिए एक घूम गर्म पानी हीटिंग कंबल और बुलबुला लपेटो के साथ चूहे को कवर करने के लिए चूहे के छाती के नीचे एक दबाव पैड रखें। स्कैनिंग से पहले, यह सुनिश्चित करने के लिए श्वसन मॉनिटर की जांच करें कि सिग्नल शोर के बिना स्पष्ट है और श्वसन चक्र संगत है। यदि आवश्यक हो तो दबाव पैड को स्थानांतरित करें।
    नोट: श्वसन दर 1%-2% के बीच संज्ञाहरण के स्तर को समायोजित करके प्रति 1,200-1,700 एमएस के बीच 1 सांस के बीच रखा जाना चाहिए।
  4. सिर पर चतुष्कोण आयतन कुंडली स्लाइड करें। कुंडल विक्रेता द्वारा प्रदान किए गए निर्देशों के अनुसार उचित आवृत्ति और प्रतिबाधा के लिए कुंडली की ट्यूनिंग और मिलान capacitors समायोजित करें. स्कैनिंग शुरू करने के लिए स्कैनर बोर में स्कैनर बिस्तर अग्रिम।
  5. सही स्थिति सुनिश्चित करने के लिए एक डिफ़ॉल्ट तीन विमान स्काउट स्कैन ("tripilot") प्राप्त करें।
    1. नई स्कैन पर क्लिक करके और प्रोटोकॉल सूची से tripilot अनुक्रम का चयन करके स्कैन नियंत्रण में tripilot अनुक्रम लोड करें। अगला, स्कैन प्रारंभ करने के लिए ट्रैफ़िक लाइट बटन क्लिक करें.
    2. जब स्कैन समाप्त हो गया है, छवि प्रदर्शन में स्कैन लोड और सुनिश्चित करें कि 1) सिर सीधे झूठ बोल रही है और 2) मस्तिष्क चुंबक और कुंडली के केंद्र में तैनात है. यदि आवश्यक हो तो सिर और/या स्कैनर बिस्तर की स्थिति को समायोजित करें, और एक नया ट्राइपायलट स्कैन प्राप्त करें।
  6. एक स्वचालित द्वितीय क्रम shimming प्रोटोकॉल का उपयोग कर स्थानीय चुंबकीय क्षेत्र समायोजित करें: चरण 3.5.1 में वर्णित के रूप में स्कैन नियंत्रण में दूसरे क्रम शिम प्रोटोकॉल लोड। अगला, AcQ टैब पर क्लिक करें | वर्तमान समायोजन ] स्वचालित shimming प्रारंभ करने के लिए स्पेक्ट्रोमीटर नियंत्रण उपकरण विंडो में स्थानीय क्षेत्र Homogeneity के लिए विधि विशिष्ट समायोजन।
  7. चरण 3.5.1 में वर्णित के रूप में स्कैन नियंत्रण में Recentriced Echoes (रे) अनुक्रम के साथ एक नया T2 रैपिड इमेजिंग लोड.
    1. निम्न पैरामीटर को छोड़कर डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स का उपयोग करके T2 भारित छवियों का अधिग्रहण करें:
    2. संपादित करें स्कैन टैब खोलें और पुनरावृत्ति समय (TR) और गूंज समय (TE) को क्रमशः 5,500 ms और 37 ms. इसके अलावा, 109 डिग्री x 109 m (डिफ़ॉल्ट रिज़ॉल्यूशन ] 156 डिग्री x 156 $m) के उच्च विमान रिज़ॉल्यूशन के लिए अनुमति देने के लिए दृश्य और मैट्रिक्स आकार के क्षेत्र को संशोधित करें। सुनिश्चित करें कि स्लाइस मोटाई 600 डिग्री है, स्लाइस की संख्या 45 पर सेट है, और RARE कारक 8 पर सेट है.
    3. ज्यामिति संपादक खोलें और मस्तिष्क और सेरिबैलम के बल्बस सहित सही स्थिति में टुकड़ा पैकेज जगह है.
  8. चरण 3.5.1 में वर्णित के रूप में स्कैन नियंत्रण प्रोटोकॉल में B$DIFFUSION फ़ोल्डर से तीन नए इको-प्लेनार प्रसार-भारित स्पिन-इको अनुक्रम (DtiEpi) लोड करें।
    नोट: तीन अलग प्रसार "खोलों" का उपयोग करना, प्रसार प्रदिश इमेजिंग (डीटीआई) मॉडल4,16, प्रसार kurtosis इमेजिंग (DKI) मॉडल17, और सफेद पदार्थ पथ अखंडता (WMTI) मॉडल18 सभी का अनुमान लगाया जा सकता है. यह कम से कम तीन अलग अलग बी मूल्यों का उपयोग करने के लिए सिफारिश की है, उच्चतम बी मूल्य के साथ एक अधिकतम होने 3000 s/mm2 के साथ कम से कम 15 समान रूप से स्थान दिशाओं इमेजिंग खोल17प्रति .
    1. निम्न सेटिंग्स के अलावा, डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स का उपयोग कर प्रसार भारित छवियाँ (DWIs) प्राप्त करें:
    2. स्कैन संपादित करें टैब खोलें और ज्यामितीय पैरामीटरों को ज्यामितीय टैब के अंतर्गत समायोजित करें. दृश्य और मैट्रिक्स आकार के क्षेत्र को 105 x 105 में समायोजित करें ताकि 333 m x 333 m का रिज़ॉल्यूशन सुनिश्चित किया जा सके.
    3. अक्षीय और स्लाइस की संख्या 25 के लिए टुकड़ा अभिविन्यास सेट, 500 डिग्री मीटर की एक टुकड़ा मोटाई और 600 डिग्री मीटर की interslice दूरी में जिसके परिणामस्वरूप. रीडआउट दिशा को बाएँ-दाएँ में संशोधित करें.
    4. प्रतिध्वनि समय को 24 ms और पुनरावृत्ति समय को 6,250 ms पर समायोजित करने के लिए कंट्रास्ट टैब क्लिक करें.
    5. 250,000 हर्ट्ज के लिए बैंडविड्थ सेट और वसा दमन पर बारी. औसत की संख्या को एक में समायोजित करें.
    6. शोध टैब पर क्लिक करें और औसत (EPI खंडों) की संख्या को 4 में बदलें.
    7. शोध टैब के भीतर प्रसार टैब पर क्लिक करें. इस चरण को तीनों प्रसार कोशों में से प्रत्येक के लिए अलग-अलग करें.
      1. पहले खोल के लिए 32, दूसरे खोल के लिए 46, और तीसरे खोल के लिए 64 करने के लिए प्रसार दिशाओं की संख्या समायोजित करें।
      2. कस्टम ग्रेडिएंट दिशाओं फ़ाइलों के साथ ग्रेडिएंट दिशाओं को समायोजित करें.
      3. पहले खोल के लिए 5 करने के लिए B0 छवियों की संख्या बदलें, दूसरे खोल के लिए 5, और तीसरे खोल के लिए 7.
      4. पहले खोल के लिए 800 s/mm2 करने के लिए दिशा प्रति बी-मान समायोजित करें, दूसरे खोल के लिए 1500 s/mm2, और 2000 s/
        नोट: एक कस्टम ग्रेडिएंट दिशाओं फ़ाइल के साथ ग्रेडिएंट दिशाओं समायोजित मैन्युअल रूप से किया जा सकता है दर्ज करें प्रसार दिशाएँ हाँ करने के लिए या स्वचालित रूप से DTI$SET$DIRECTIONS मैक्रो का उपयोग करके सेट करके।
    8. ज्यामिति संपादक खोलें और artifact और स्कैन समय को कम करने के लिए केवल सेरेब्रम युक्त बल्बस और सेरिबैलम के बीच देखने के क्षेत्र जगह है। स्थिति मस्तिष्क के बाहर 5 मिमी के छह संतृप्ति बैंड संतृप्ति पर क्लिक करके कलाकृतियों को कम करने और स्क्रॉल सलाखों का उपयोग कर पसंदीदा स्थिति में बैंड फिसलने.
      नोट: बल्बस और सेरिबैलम शारीरिक स्थलों और tripilot स्कैन के तीन छवियों के आधार पर पहचाना जा सकता है.
  9. यातायात प्रकाश प्रतीक पर क्लिक करके आयातित दृश्यों का अधिग्रहण. ऊपर वर्णित मापदंडों की सेटिंग्स का उपयोग करना, T2-रे स्कैन के अधिग्रहण समय 12 मिनट है, पहले DWI खोल 15 मिनट की, दूसरी DWI खोल 21 मिनट की और तीसरे खोल 30 मिनट की. कुल अधिग्रहण समय लगभग 80 मिनट (एक एकल रिसीवर चैनल प्रणाली पर) है.
  10. स्कैनिंग प्रोटोकॉल के पूरा होने पर, स्कैनर बिस्तर से जानवर को हटा दें, और 37 डिग्री सेल्सियस पर एक हीटिंग पैड के साथ एक साफ पिंजरे में जानवर जगह है। यह होश में आ जाता है जब घर पिंजरे में जानवर लौटें।

4. छवि प्रसंस्करण

नोट: निम्नलिखित अनुभागों में, प्रसार छवियों के प्रसंस्करण MRtrix3 में वर्णित है, ExploreDTI19 और Amide सॉफ्टवेयर20 जो खुले पहुँच toolboxes हैं. हालांकि, preprocessing चरण अन्य उपकरण बॉक्स में किया जा सकता (उदा., FSL, MedInria, DTIStudio).

  1. 2dseQ फ़ाइल निर्यात करके अधिग्रहण कंसोल से अधिग्रहीत डेटा स्थानांतरित करें।
  2. 2dseQ फ़ाइलें (raw DWI फ़ाइलें) को .mif स्वरूप में कनवर्ट करें, जो MRtrix3 का मानक स्वरूपण है, ताकि MRtrix3 में आगे पूर्वप्रक्रमण चरणों के लिए अनुमति दी जा सके. इसके अलावा, खोल में निम्नलिखित आदेशों का उपयोग करतीने प्रसार कोशों को concatenate:
    convert[bruker pdata/1/2dseQ ratID]T2.mih (T2-भारित छवियों के लिए)
    convert[bruker pdata/1/2dseQ ratID]dwi1.mih (प्रथम विसरण खोल के लिए)
    convert[bruker pdata/1/2dseQ ratID]dwi2.mih (दूसरी प्रसार कवच के लिए)
    convert[bruker pdata/1/2dseQ ratID]dwi3.mih (तीसरे प्रसार खोल के लिए)
    mrcat ratID]dwi1.mif ratID]dwi2.mif ratID]dwi3.mif ratID]dwi.mif
  3. शोर सुधार और गिब्स MRtrix321,22में DWIs पर सुधार बज प्रदर्शन . साथ ही, निम्न आदेशों का उपयोग करके सही DWI छवियों और T2 छवि को NIFTI स्वरूप में कनवर्ट करें:
    dwidenoise ratID]dwi.mif ratID[dwi]denoised.mif
    mrdegibbs ratID[dwi]denoised.mif ratID]dwi[denoised]gr.mif
    mrconvert ratID[dwi]denoised]gr.mif ratID.nii
    mrconvert ratID]T2.mif ratID]T2.nii
  4. अन्वेषण में EPI, गति और एड़ी वर्तमान विकृतियों के लिए सुधार प्रदर्शन:
    1. DTI*.mat फ़ाइल परिकलित करें क्लिक करके NIFTI छवियों को .mat फ़ाइल में कनवर्ट करें | कच्चे डेटा को DTI*.mat फ़ाइलमें कनवर्ट करें | विसरण प्रदस आकलन तौले गए रैखिक तथा b-मान को NaN में परिवर्तित करें। 0.333 0.333 0.6, गैर DWI छवियों की संख्या 17 करने के लिए voxel आकार समायोजित करें, 142 करने के लिए DWI छवियों की संख्या, और मैट्रिक्स आकार करने के लिए 105 105 25.
      नोट: b-मान NaN करने के लिए सेट करके, ExploreDTI एक kurtosis डेटा सेट के रूप में डेटासेट संबंध होगा।
    2. EPI सुधार के लिए सेटिंग्स को समायोजित करने के लिए सेटिंग्स टैब पर क्लिक करें (यह डिफ़ॉल्ट रूप से बंद कर दिया है). SM/EC/EPI सुधार का चयन करें, अन्य डेटा पर भी रजिस्टर करें? और ईपीआई सुधार (गैर-rigid) करने के लिए हाँपर क्लिक करें। विसरण डेटा सेट के संगत शारीरिक T2 छवि का प्रत्यय निर्दिष्ट करें।
      नोट: ExANDTI undistorted शारीरिक छवि और प्रसार छवि के बीच छवि पंजीकरण का उपयोग कर EPI विकृतियों के लिए सही है।
    3. Plugins टैब पर क्लिक करें और विषय गति और ईसी / ईपीआई विकृतियों के लिए सुधार का चयन करें और चरण 2.3 से preprocessed प्रसार डेटा फ़ाइल का चयन करें. सुनिश्चित करें कि T2 छवि एक ही फ़ोल्डर में है और प्रसार डेटा फ़ाइल नाम के रूप में एक ही आधार है (उदाहरण के लिए, DWI के लिए rat1.nii और rat1-T2.nii शारीरिक छवि के लिए). यह चरण एक "मूल" (*native.mat) और "रूपांतरण" फ़ाइल (*trafo.mat) जनरेट करेगा।
  5. *.nii करने के लिए Plugins और निर्यात सामान पर क्लिक करके प्रत्येक चूहे के लिए डीटीआई मैट्रिक्स की गणना और DTI मॉडल के पैरामीट्रिक नक्शे का चयन: आंशिक एनिसोट्रोपी (एफए), मतलब diffusivity (एमडी), रेडियल diffusivity (आरडी), और अक्षीय diffusivity (एडी; "सबसे बड़ा eigenvalue L1") के रूप में चिह्नित.
  6. इसके अतिरिक्त, kurtosis मॉडल (एमके, एके, और आर के) और WMTI मॉडल (AWF, AxEAD, RadEAD और TORT) के लिए पैरामीट्रिक नक्शे निर्यात। विसरण छवियों के प्रक्रमण का परिणाम 12 पैरामीट्रिक मानचित्रों में होगा (चित्र 1, चित्र 2, चित्र 3) जिसका उपयोग आगे सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है।
  7. MRtrix3 का उपयोग कर प्रत्येक चूहे के हिप्पोकैम्पस के लिए एक मुखौटा फ़ाइल बनाएँ।
    1. उपकरण और ROI संपादकपर क्लिक करके MRtrix दर्शक में चूहे की एफए छवि लोड करें।
    2. "+" बटन पर क्लिक करके एक नया ROI बनाएँ और हिप्पोकैम्पस (चित्र 4) शामिल प्रत्येक स्लाइस पर ROI आरेखित करने के लिए संपादित करें दबाएँ. ROI द्वारा ड्रा किए गए अवांछित क्षेत्रों को मिटाने के लिए, दायाँ माउस बटन दबाएं.
    3. ROI का आरेखण पूरा होने पर, सहेजें बटन क्लिक करके मास्क छवि सहेजें.
      नोट: यह मुखौटा फ़ाइल एक बाइनरी NIFTI छवि फ़ाइल मान के voxels के साथ होगा 1 हिप्पोकैम्पस ऊतक युक्त, और शेष voxels 0 के मान होगा. चूहों में हिप्पोकैम्पस के क्षेत्र को मानकीकृत करने के लिए, पैरामीट्रिक मानचित्रों को एक अध्ययन विशिष्ट टेम्पलेट के साथ पंजीकृत किया जा सकता है जिसमें ब्याज के पूर्वनिर्धारित क्षेत्रों के साथ23 या चूहे मस्तिष्क एटलस को परिभाषित किया जा सकता है।
  8. चूहे के हिप्पोकैम्पस के प्रसार मैट्रिक्स निकालने के लिए, चरण 4.6 के बनाया मुखौटा फ़ाइल का उपयोग करें और Amide सॉफ्टवेयर खुला.
    1. चूहे के पैरामीट्रिक नक्शे और मुखौटा छवि खोलें।
    2. मुखौटे फ़ाइल का ROI को Aamide में जोड़ने के लिए, मास्क फ़ाइल छवि का चयन करें, संपादित करें क्लिक करें | ROI जोड़ें | 3 डी Isocontour और मुखौटा छवि में प्रदर्शित रॉय पर क्लिक करें. ROI को एक सार्थक नाम दें और पुष्टि करें कि इस खंड में केवल एक का मान रखने वाले voxels होने चाहिए.
    3. हिप्पोकैम्पस में प्रसार मैट्रिक्स के माध्य मानों की गणना करने के लिए, उपकरण क्लिक करें | ROI आंकड़ों की गणना करें और उन चित्रों और ROI को इंगित करें, जिन्हें शामिल किया जाना चाहिए. निष्पादितक्लिक करने के बाद, एक और स्क्रीन गणना मूल्यों है कि आगे सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है के साथ पॉप जाएगा. इस फ़ाइल को या तो किसी पसंदीदा डेटा स्वरूप (उदा., .xlsx या .csv फ़ाइल) में सहेजा या कॉपी किया जा सकता है.

5. सांख्यिकीय विश्लेषण

नोट: निम्नलिखित वर्गों में, हम SPSS सांख्यिकी 24 में प्रसार छवियों के प्रसंस्करण का वर्णन; हालांकि, सांख्यिकीय विश्लेषण अन्य सांख्यिकीय toolboxes में किया जा सकता है.

  1. एक SPSS *.sav फ़ाइल में विस्तृत स्वरूप में डेटा लोड करें।
  2. प्रत्येक समय बिंदु के लिए दो समूहों के बीच सांख्यिकीय अंतर ों के लिए परीक्षण करने के लिए (यानी, आधार रेखा या 1 दिन के बाद चोट), विश्लेषण करें क्लिक करें | Nonparametric परीक्षण | विरासत संवाद ] 2 स्वतंत्र नमूने परीक्षण| जिन चरों का परीक्षण किया जाना चाहिए उन्हें लोड करें और समूहों (यानी TBI और sham groups) निर्दिष्ट करें. परीक्षण प्रकार के रूप में मान-व्हिटनी यू इंगित करें।
  3. प्रत्येक समूह के भीतर 2 समय बिंदु के बीच सांख्यिकीय अंतर के लिए परीक्षण करने के लिए डेटा फ़ाइल विभाजित करने की आवश्यकता है। डेटा पर जाएँ, फ़ाइल विभाजित करें और तुलना समूहों को इंगित करें. अगला, विश्लेषण पर क्लिक करें, Nonparametric परीक्षण, विरासत संवाद, 2 संबंधित नमूनेपरीक्षण, चर है कि तुलना की जरूरत है लोड और परीक्षण प्रकार के रूप में Wilcoxon संकेत मिलता है.
    नोट: एकाधिक तुलना के लिए सही करने के लिए, p-मान Bonferroni सुधार का उपयोग कर प्रत्येक प्रसार मॉडल के लिए समायोजित कर रहे हैं [यानी, p-मान की तुलना में मापदंडों की संख्या से विभाजित (DTI 4, DKI 3, और WMTI 4)]। अधिक विशेष रूप से, p और lt; 0.0125 DTI और WMTI मॉडल के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, और p और lt; 0.016 DKI मॉडल के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है.

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Representative Results

अध्ययन में, सभी टीबीआई चूहे (एन जेड 10) प्रभाव से बच गए और संज्ञाहरण23से अलगाव के बाद 15 मिनट के भीतर प्रभाव और संज्ञाहरण से उबरने में सक्षम थे। सीटी छवियों पर, खोपड़ी फ्रैक्चर का कोई सबूत नहीं था और टी 2 छवियों में किसी भी असामान्यताओं जैसे खून बह रहा है, बढ़े हुए वेंट्रिकल्स, या aema गठन के रूप में किसी भी असामान्यताओं नहीं दिखा था contusion साइट पर 1 दिन आघात के बाद (चित्र 5). इस प्रकार, शारीरिक छवियों के इन दृश्य निरीक्षण के आधार पर, बड़े फोकल घावों का पता नहीं लगाया गया था, चोट के फैलाना और हल्के प्रकृति की पुष्टि.

T2 छवि और प्रसार डेटा सेट (चरण 4.4) के बीच coregistration (गैर-rigid) कदम की गुणवत्ता रंग-एनकोडेड एफए मानचित्र के लिए T2 छवि का ओवरले जोड़कर जांच की गई थी (चित्र 6) . फिर, एफए, एमडी, ई., और आरडी पैरामीट्रिक मानचित्रों की गणना की गई (चित्र 1) और एएमाइड सॉफ्टवेयर में लोड किया गया। एफए मानचित्र के आधार पर हिप्पोकैम्पस संरचना सहित एक आरओआई तैयार की गई थी (चित्र 4)। प्रसार मैट्रिक्स के सांख्यिकीय मूल्यों ब्याज के क्षेत्र के भीतर सभी voxels पर औसत गणना की गई और प्रत्येक DTI मीट्रिक के माध्य मूल्यों को आगे विश्लेषण के लिए निर्यात किया गया. प्रसार डेटा की एक अन्य गुणवत्ता की जांच डीटीआई मैट्रिक्स में outliers निरीक्षण द्वारा किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, हिप्पोकैम्पस में एफए मान 0.15 के आसपास होना चाहिए; अतः, मानों को जैविक रूप से अपूर्वमान मान माना जा सकता है। इन डेटाबिंदुओं को आगे के विश्लेषण से अस्वीकार कर दिया जाना चाहिए. इसके अलावा, प्रसार kurtosis मॉडल के AK, आर के लिए औसत मूल्यों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से AWF, AxEAD, RadEAD, और WMTI मॉडल के TORT की गणना की गई (चित्र 2, चित्र 3) .

हमारे अध्ययन में, डीटीआई मैट्रिक्स के विश्लेषण से महत्वपूर्ण वृद्धि हुई एफए मूल्यों (च ़ 0.007) और घटी diffusivity मान (MD और RD) (p $ 0.007 और p ] 0.007, क्रमशः) का पता चला जो एमटीबीआई समूह में प्रभाव के बाद था (चित्र 7)। आरडी और एमडी में ये घट-घटें शम समूह (च 0ण्005 तथा च र् 0ण्004, क्रमशः) से काफी भिन्न थीं। प्रसार कुर्तासिस मैट्रिक्स में एक महत्वपूर्ण कमी से पता चला आर के (च र् 0.005) प्रभाव के बाद लेकिन एके या एमके में कोई परिवर्तन नहीं (चित्र 8)। WMTI मॉडल का उपयोग करते हुए, RadEAD (च $ 0.007) और TORT (p $ 0.007) प्रभाव के बाद mTBI समूह 1 दिन में क्रमशः एक महत्वपूर्ण कमी और वृद्धि प्रदर्शित (चित्र 9C, डी)। शम समूह के मूल्यों में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं दिखाया गया।

Figure 1
चित्र 1: भिन्नात्मक एनिसोट्रॉपी (एफए) के लिए प्रतिनिधि पैरामीट्रिक मानचित्र, मतलब विसरावर्सी (एमडी), अक्षीय विसरणशीलता (एडी), और रेडियल विसरणशीलता (आरडी)। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: मतलब kurtosis (एमके), अक्षीय kurtosis (एके), और रेडियल kurtosis (आरके) के लिए प्रतिनिधि पैरामीट्रिक नक्शे. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3: एक्सोनल जल अंश (AWF), अक्षीय और रेडियल अतिरिक्त एक्सोनल diffusivity (एक्सईएडी, RadEAD), और tortuosity (TORT) के लिए प्रतिनिधि पैरामीट्रिक नक्शे. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4: MRtrix3 में एक मुखौटा बनाना| एक रॉय हिप्पोकैम्पस की मात्रा युक्त सभी स्लाइस पर हिप्पोकैम्पस के आसपास तैयार की है, और मात्रा एक मुखौटा फ़ाइल के रूप में सहेजा जाता है। यह या तो व्यक्तिगत रूप से प्रत्येक चूहे के लिए किया जा सकता है या एक अध्ययन विशिष्ट टेम्पलेट मुखौटा फ़ाइल का उपयोग करके जो करने के लिए प्रत्येक पैरामीट्रिक नक्शे सह पंजीकृत किया जा सकता है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5: सीटी और T2 एक प्रतिनिधि MTBI जानवर के भारित छवियों 1 प्रभाव के बाद दिन. सीटी छवियों (शीर्ष पंक्ति) किसी भी खोपड़ी भंग नहीं दिखा। T2-भारित छवियों पर (नीचे पंक्ति) कोई खून बह रहा है, बढ़े हुए निलय, या एडीमा गठन का प्रदर्शन किया गया. ध्यान दें, एडीमा गठन शल्य चिकित्सा हस्तक्षेप से घाव क्षेत्र के आसपास एक अति तीव्र क्षेत्र के रूप में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्र 6: रंग इनकोडिंग एफए मानचित्र प्रसार डेटा सेट के EPI, गति, और अन्वेषण में एड़ी वर्तमान सुधार के लिए सुधारके बाद शारीरिक छवि के साथ मढ़ा। दिखाया गया है एक बुरा सुधार और सह पंजीकरण पर छोड़ दिया और सही पर अच्छा उदाहरण है. यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि रंग एन्कोडिंग सही है: लाल रंग में बाएं-दाएं दिशा (उदा., कॉर्पस कैलोसम), हरे रंग में पूर्वकाल-पश्च दिशा, और नीले रंग में अवर-श्रेष्ठ दिशा (उदा., सिंकुलम)। इसके अतिरिक्त, रंग इनकोडिंग एफए छवि पूरी तरह से शारीरिक छवि के साथ संरेखित किया जाना चाहिए। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्र 7: शैम के लिए हिप्पोकैम्पस के विसरण प्रदिश मैट्रिक्स में परिवर्तन (द र् 10) और एमटीबीआई जंतु (द र् 10)। इसके प्रभाव के बाद , एफए (ए) में महत्वपूर्ण वृद्धि हुई और एम टी बी आई पशुओं (बी , डी) में माध्य विसरणशीलता (बी) और रेडियल विसरणशीलता (डी) में महत्वपूर्ण कमी आई . एमटीबीआई चूहों में अक्षीय विसरणशीलता (सी) के लिए कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया. शर्म जानवरों किसी भी महत्वपूर्ण DTI परिवर्तन नहीं दिखाया (* पी और lt; 0.0125). कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 8
चित्र 8: शैम के लिए हिप्पोकैम्पस के विसरण कुर्तासिस मैट्रिक्स में परिवर्तन (द $ 10) और एमटीबीआई जंतु (द र् 10)। प्रभाव के बाद , एमटीबीआई जानवरों के आर के (सी) में काफी कमी आई लेकिन एके (बी) या एमके (ए) में कोई परिवर्तन नहीं हुआ . शर्म जानवरों कोई परिवर्तन नहीं दिखाया (* पी और lt; 0.0166). कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 9
चित्र 9: सफेद पदार्थ पथ अखंडता मैट्रिक्स में परिवर्तन हिप्पोकैम्पस के लिए शमी (n $ 10) और mTBI जानवरों (द $ 10)। प्रभाव के बाद, एमडीएडी (सी) में काफी कमी आई और एमटीबीआई जानवरों के टीआरटी (डी) में महत्वपूर्ण वृद्धि हुई लेकिन एडब्ल्यूएफ या एक्सईएडी (ए, बी) में कोई परिवर्तन नहीं हुआ। शर्म जानवरों कोई परिवर्तन नहीं दिखाया (* पी और lt; 0.0125). कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

चूंकि एमटीबीआई अक्सर एक फैलाना और सूक्ष्म चोट का परिणाम है जो सीटी और पारंपरिक एमआरआई स्कैन पर कोई असामान्यताओं से पता चलता है, हल्के आघात के बाद सूक्ष्म संरचनात्मक क्षति का मूल्यांकन एक चुनौती बनी हुई है। इसलिए, और अधिक उन्नत इमेजिंग तकनीक आघात की पूरी हद तक कल्पना करने के लिए आवश्यक हैं। टीबीआई अनुसंधान में प्रसार चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग के आवेदन पिछले दशक के दौरान अधिक रुचि प्राप्त की है, जहां प्रसार प्रदिश इमेजिंग सबसे अक्सर5प्रयोग किया जाता है. DTI मॉडल की एक सीमा एक गाऊसी प्रसार प्रक्रिया है कि मस्तिष्क microstructure के लिए एक सटीक धारणा नहीं है की धारणा है (एक्सोन और बाधाओं के रूप में अभिनय झिल्ली के साथ कोशिकाओं के एक जटिल नेटवर्क का गठन), DTI मैट्रिक्स गैर विशिष्ट में जिसके परिणामस्वरूप अंतर्निहित जैविक सूक्ष्म संरचना24. प्रसार kurtosis इमेजिंग डीटीआई मॉडल का एक विस्तार है और गैर-गाऊसी प्रसार17की डिग्री की विशेषता के लिए प्रयास करता है। यह ऊतक विषमता या जटिलता के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान कर सकते हैं.

हालांकि, डीटीआई और डीकेआई मॉडलों का एक दोष यह है कि वे केवल प्रसार संकेत का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो संबलित जल विस्थापन प्रोफाइल की विशेषता है लेकिन माइक्रोस्ट्रक्चर6के लिए विशिष्ट नहीं है। दूसरी ओर, कुर्टोसिस प्रदिश पर आधारित सफेद पदार्थ पथ अखंडता मॉडल एक सूक्ष्म संरचनात्मक मानचित्रण तकनीक है जिसमें मॉडल18में एक प्राथमिक जैविक जानकारी (अनुमान) को शामिल किया गया है। यह ऊतक डिब्बों के लिए प्रसार संकेत का श्रेय और जैविक विशेषताओं और अधिक सीधे आकलन कर सकते हैं. इस प्रकार ये जैवभौतिक मॉडल एमटीबीआई के बाद असामान्यताओं का वर्णन करने के लिए नई जानकारी प्रदान कर सकते हैं और इस गैर-विशिष्टता के मुद्दे को दूर करसकते हैं 6. इन तीन अलग अलग मॉडलों का उपयोग करना, microstructural परिवर्तन और जैविक प्रक्रियाओं को और अधिक विस्तार में MTBI निम्नलिखित कल्पना कर रहे थे, विशेष रूप से Marmarou वजन ड्रॉप मॉडल का उपयोग करके.

Marmarou वजन ड्रॉप मॉडल का उपयोग करने के लिए आसान है और केवल मामूली सर्जरी की आवश्यकता है; हालांकि, एक दूसरे प्रयोगकर्ता को पहले प्रभाव के तुरंत बाद चूहे को कांच की नली से दूर ले जाने की सिफारिश की जाती है ताकि दूसरे से बचा जा सके। इसके अतिरिक्त, यह कभी कभी चूहे प्रभाव के बाद अपनी सांस पलटा हासिल करने में मदद करने के लिए आवश्यक है. बल्कि लंबे समय एमआरआई प्रोटोकॉल, लगभग 80 मिनट की कुल अधिग्रहण समय के साथ, दोनों शर्म और mTBI चूहों द्वारा अच्छी तरह से सहन किया है. हालांकि, स्कैनिंग के दौरान, यह साँस लेने के चक्र की निगरानी और संज्ञाहरण समायोजित करने के लिए महत्वपूर्ण है अगर जानवर बहुत गहरा या हल्के से सो रहा है. यह भी चूहा पूरी तरह से हाइपोथर्मिया से बचने के लिए जाग रहा है जब तक दोनों के दौरान और अधिग्रहण के बाद दोनों पशु गर्म रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

उन्नत प्रसार एमआरआई में, आंदोलन कलाकृतियों के रूप में संभव के रूप में ज्यादा से बचा जाना चाहिए। स्कैनिंग के दौरान आंदोलन को कम करने के लिए एक सरल समाधान एक दांत पट्टी का उपयोग करें और टेप या दो कान सलाखों का एक छोटा सा टुकड़ा के साथ सिर fixate, यदि उपलब्ध है. यह सुनिश्चित करता है कि सिर ऊपर और नीचे हर बार चूहे एक सांस लेता है कदम नहीं होगा.

उन्नत प्रसार एमआरआई प्रोटोकॉल का उपयोग करना, अधिग्रहीत छवियों कई (पूर्व) प्रसंस्करण चरणों के माध्यम से पारित करना होगा, ज्यादातर विभिन्न सॉफ्टवेयर उपकरणों का उपयोग कर, इससे पहले कि वे आगे के विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. प्रसार-भारित छवियों को संसाधित करने के लिए विभिन्न सॉफ्टवेयर उपकरणों का उपयोग करने का एक दोष यह है कि (अक्सर) प्रत्येक उपकरण ढाल दिशाओं तालिका सांकेतिक रेखाओं को सांकेतिक रूप देने के लिए अपने स्वयं के डेटा स्वरूप का उपयोग करता है। MRtrix3 .mif फ़ाइल में प्रसार भारित छवि के साथ ग्रेडिएंट जानकारी को संग्रहीत करता है, जबकि एक्सप्लोरडीटीई ग्रेडिएंट दिशाओं को संग्रहीत करने के लिए एक अलग फ़ाइल (बी-मैट्रिक्स) का उपयोग करता है। इसलिए, यह ग्रेडिएंट दिशाएँ सही रूप से MRtrix3 से ExploreDTI करने के लिए स्थानांतरित कर रहे हैं कि जाँच करने के लिए महत्वपूर्ण है। यह जाँच करके किया जा सकता है कि रंग एन्कोडिंग रंग एन्कोडेड एफए छवियों पर सही है [यानी, लाल रंग में बाएँ-दाएँ दिशा (उदा., कॉर्पस Callosum), हरे रंग में पूर्वकाल-पोस्टर दिशा, और नीले रंग में अवर-बेहतर दिशा (उदा,cingulum)]। रंग इनकोडिंग एफए छवियों को भी प्रसार भारित छवियों और संरचनात्मक T2 भारित छवियों के बीच गैर-rigid सह पंजीकरण प्रक्रिया की गुणवत्ता की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

अन्वेषण, पैरामीट्रिक नक्शे DTI, DKI, और WMTI मॉडल का उपयोग कर निकाले गए थे. डीटीआई मॉडल ने एमडी, एडी, आरडी और एफए के लिए पैरामीट्रिक मानचित्र प्रदान किए, जबकि डीकेआई मॉडल एमके, एके और आरके के लिए पैरामीट्रिक मानचित्र प्रदान करता है। हालांकि WMTI मॉडल के चार मैट्रिक्स की गणना की गई (यानी, AWF, AxEAD, RadEAD, TORT), यह अन्वेषण ात्मकता के भीतर इंट्रा-एक्सोनल diffusivity (IAD) निकालने के लिए संभव नहीं था. आईएडी WMTI मॉडल25के डेवलपर्स द्वारा प्रदान की एक MATLAB उपकरण का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है. ऐसा करने के लिए, प्रसार भारित छवियों और ढाल जानकारी फिर से ExploreDTI से Matlab में स्थानांतरित किया जाना चाहिए. यह चरण फिर से ग्रेडिएंट जानकारी के एन्कोडिंग से संबंधित त्रुटियों के लिए प्रवण है। इसके अतिरिक्त, kurtosis प्रदिश और WMTI पैरामीटर का अनुमान लगाया और फिर से गणना की जानी चाहिए.

अधिग्रहीत छवियों के पूर्व प्रक्रमण, प्रदिशों का आकलन, और पैरामीट्रिक मानचित्रों की गणना के लिए कंप्यूटिंग समय की लंबी अवधि की आवश्यकता होती है। EPI, गति, और भँवर वर्तमान के लिए सुधार आठ कोर और 16 जीबी रैम के साथ एक सर्वर पर सेट डेटा प्रति $ 40 मिनट की आवश्यकता है। ROI विश्लेषण का उपयोग करके, हिप्पोकैम्पस के भीतर अर्थ मानों की गणना प्रभाव के पहले और 1 दिन बाद की गई थी. इसके बाद डीटीआई, डीकेआई और डब्ल्यूएमटीआई मीट्रिक में परिवर्तन ों की मात्रा एमटीबीआई समूह में की गई। हालांकि, DKI मैट्रिक्स और WMTI मॉडल के AWF में, बड़े अंतर-विषय परिवर्तनशीलता देखा गया था, जो शर्म और mTBI समूहों के बीच आधाररेखा मूल्यों में एक अप्रत्याशित अंतर के परिणामस्वरूप. यह सबसे अधिक संभावना जांच क्षेत्र के भीतर जैविक रूप से असंभव मूल्यों (बाहरी) युक्त voxels का परिणाम है और बाहर भविष्य के अध्ययन में बाहर फ़िल्टर किया जा सकता है Amide में मतलब मूल्यों की गणना से पहले.

अंत में, इस प्रोटोकॉल की जांच और mTBI के एक चूहा मॉडल में हिप्पोकैम्पस में सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन की मात्रा के लिए उन्नत प्रसार एमआरआई की व्यवहार्यता को दर्शाता है. तीन अलग-अलग प्रसार मॉडलों का उपयोग करते हुए, पूरक जानकारी अंतर्निहित जैविक प्रक्रियाओं के बारे में प्राप्त की जा सकती है जो एमटीबीआई के बाद स्थितियों में योगदान करती हैं। यह एमटीबीआई के लिए बायोमार्कर के विकास में एक कदम आगे का प्रतिनिधित्व करता है जो हल्के प्रभाव के बाद प्रारंभिक चरण में विशिष्ट सूक्ष्मसंरचनात्मक परिवर्तनों की पहचान करने के लिए पर्याप्त संवेदनशील हो सकता है।

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Disclosures

लेखकों के हित का कोई संघर्ष नहीं है खुलासा करने के लिए.

Acknowledgments

लेखकों अनुसंधान फाउंडेशन का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं - Flanders (FWO) इस काम का समर्थन करने के लिए (अनुदान संख्या: 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

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References

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तंत्रिका विज्ञान अंक 150 दर्दनाक मस्तिष्क की चोट agnetic अनुनाद इमेजिंग प्रसार प्रदिश इमेजिंग पूर्व नैदानिक चूहा हिप्पोकैम्पस
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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).

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