Yöntem makalesi

Hafif Travmatik Beyin Hasarı Olan Sıçanların Hipokampuslarında İleri Difüzyon Görüntüleme

DOI:

10.3791/60012

⸱

14 Ağustos 2019

 ,  , 
1Infinity lab, Medical Imaging and Signal Processing Group, Ghent University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu işlemin genel amacı hafif travmatik beyin hasarı olan bir sıçanda hipokampus kantitatif mikroyapısal bilgi elde etmektir. Bu gelişmiş difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme protokolü ve parametrik difüzyon haritalarının ilgi alanı tabanlı analizi kullanılarak yapılır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hafif travmatik beyin hasarı (mTBI) edinilmiş beyin hasarının en sık görülen türüdür. Travmatik beyin hasarı olan hastalar muazzam bir değişkenlik ve heterojenlik (yaş, cinsiyet, travma türü, diğer olası patolojiler, vb) gösterdiğinden, hayvan modelleri klinik araştırmalarda sınırlamalar olan faktörlerin çözülmesinde önemli bir rol oynamaktadır. TBI'den sonra yaralanma ve onarımın biyolojik mekanizmalarını araştırmak için standart ve kontrollü bir ortam sağlarlar. Ancak, tüm hayvan modelleri etkili mTBI yaygın ve ince doğasını taklit. Örneğin, yaygın olarak kullanılan kontrollü kortikal etki (CCI) ve lateral sıvı perküsyon hasarı (LFPI) modelleri beyni ortaya çıkarmak ve yaygın olarak mTBI'de görülmeyen yaygın fokal travmaya neden olmak için kraniyotomi kullanırlar. Bu nedenle, bu deneysel modeller mTBI taklit etmek için geçerli değildir. Bu nedenle, mTBI araştırmak için uygun bir model kullanılmalıdır. Sıçanlar için Marmarou kilo damla modeli hafif travma sürdüren hastalarda görüldüğü gibi benzer mikroyapısal değişiklikler ve bilişsel bozukluklar neden olur; bu nedenle, bu model bu protokol için seçildi. Konvansiyonel bilgisayarlı tomografi ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) taramaları genellikle hafif bir yaralanma sonrasında herhangi bir hasar göstermez, çünkü mTBI genellikle sadece ince ve yaygın yaralanmalara neden olur. Difüzyon ağırlıklı MRG ile beyin dokusunun mikroyapısal özelliklerini araştırmak mümkündür, bu da hafif travma sonrası mikroskobik değişiklikler hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, hafif ve yaygın beyin hasarı elde edildikten sonra hastalığın ilerlemesini takip etmek için seçilen bir ilgi bölgesi (yani, hipokampus) kantitatif bilgi elde etmektir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Travmatik beyin hasarı (TBI) son yıllarda daha fazla dikkat kazanmıştır, bu beyin yaralanmaları yaşam boyu bilişsel neden olabilir olduğu ortaya çıkmıştır gibi, fiziksel, duygusal, ve sosyal sonuçları1. Bu artan farkındalığa rağmen, hafif TBI (mTBI, veya beyin sarsıntısı) hala sık sık underreported ve tanısı konmamış. MTBI sessiz bir salgın olarak anılacaktır ve mTBI öyküsü olan bireyler madde bağımlılığı veya psikiyatrik sorunlar2daha yüksek oranlarda göstermektedir. MTBI'li bazı hastalar, genellikle konvansiyonel bilgisayarlı tomografi (BT) veya manyetik rezonans görüntüleme (MRG) taramalarında görülemeyen yaralanmaların yaygın ve ince doğası nedeniyle her yıl tanı konulamamaktadır. Beyin hasarının radyolojik kanıt bu eksikliği difüzyon MRG gibi daha gelişmiş görüntüleme tekniklerinin gelişmesine yol açmıştır, hangi mikroyapısal değişikliklere daha duyarlı3.

Difüzyon MRG mikroyapının in vivo haritalama sağlar, ve bu MRI tekniği TBI çalışmalarda yaygın olarak kullanılmıştır4,5,6. Difüzyon tensorundan, fraksiyonel aizotropi (FA) ve ortalama difüzivite (MD) yaralanma sonrası mikroyapısal organizasyondaki değişimi ölçmek için hesaplanır. mTBI hastalarında son değerlendirmeleri FA artışlar rapor ve yaralanma sonrası MD azalır, hangi aksonal şişlik göstergesi olabilir7. Aksine, MD artışlar ve FA azalır da bulunur ve ödem oluşumu, aksonal dejenerasyon, ya da lif yanlış hizalama / bozulma8aşağıdaki parankimal yapıda bozulmalar underlie önerilmiştir 8 . Bu karışık bulgular, farklı etki ve şiddet türlerinin (örneğin, rotasyon-ivmelenme, künt kuvvet travması, patlama yaralanması veya eskisinin kombinasyonu) kaynaklanan mTBI'nin önemli klinik heterojenliği ile kısmen açıklanabilir. Ancak, şu anda mikroyapısal organizasyonda değişikliklerin altında yatan patoloji ve biyolojik/hücresel temel hakkında net bir fikir birliği bulunmamaktadır.

Hayvan modelleri, TBI'den sonra biyolojik yaralanma ve onarım mekanizmalarını daha ayrıntılı olarak araştırmak için standart ve kontrollü bir ortam sağlar. TBI için çeşitli deneysel modeller geliştirilmiştir ve insan TBI farklı yönlerini temsil (örneğin, odak vs diffüz travma veya travma rotasyonel kuvvetlerin neden olduğu)9,10. Yaygın olarak kullanılan hayvan modelleri kontrollü kortikal etki (CCI) ve lateral sıvı perküsyon yaralanması (LFPI) modelleri11,12içerir. Deneysel parametreler iyi kontrol edilebilir rağmen, Bu modeller beyin ortaya çıkarmak için bir kraniyotomi kullanmak. Kraniyotomiler veya kafatası kırıkları mTBI'de yaygın olarak görülmez; bu nedenle, bu deneysel modeller mTBI taklit etmek için geçerli değildir. Marmarou ve ark.13 tarafından geliştirilen darbe ivme modeli, belirli bir yükseklikten bir kask tarafından korunan farenin kafasına bırakılan bir ağırlığı kullanır. Bu hayvan modeli hafif travma sürdüren hastalarda görüldüğü gibi benzer mikroyapısal değişiklikler ve bilişsel bozukluklar neden olur. Bu nedenle, bu Marmarou kilo damla modeli diffüz mTBI14için görüntüleme biyobelirteçleri araştırmak için uygundur,15.

Bu rapor, Marmarou kilo düşürme modelini kullanarak bir mTBI sıçan modelinde ileri difüzyon MRG uygulamasını göstermektedir. İlk olarak hafif ve diffüz travmanın nasıl indüklenebildiğini gösteren difüzyon tensor görüntüleme (DTI) modeli kullanılarak analiz yapılır. Daha gelişmiş difüzyon modelleri [yani difüzyon kurtoz görüntüleme (DKI) ve beyaz madde yolu bütünlüğü (WMTI) modeli] kullanımı ile spesifik biyolojik bilgiler elde edilir. Özellikle, hafif travma ve mikroyapısal değişiklikler sonra hipokampus konvansiyonel T2 ağırlıklı MRG ve gelişmiş difüzyon görüntüleme protokolü kullanılarak değerlendirilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokol Gent Üniversitesi Hayvan Etik Komitesi (ECD 15/44Aanv) tarafından onaylanmıştır ve tüm deneyler Avrupa Komisyonu'nun yönergelerine uygun olarak yapılmıştır (Direktif 2010/63/EU).

1. Hayvan hazırlama ve kask eki

  1. Bir dişi Wistar H sıçan (± 250 g veya 12 haftalık yaş) tartın ve isofluran karışımı (%5) ile dolu küçük bir indüksiyon odasında anestezi ve O2 en az 1 dakika.
  2. Fareye boyuna 0.05 mg/kg buprenorfin enjekte edin, ev kafesine geri verin ve en az 30 dakika boyunca önleyici analjeziye izin verin.
    NOT: 30 dk bekleme sırasında cerrahi bölge hazırlanabilir.
  3. Cerrahi alanın altına 37 °C'de tutulan bir ısıtma yastığı yerleştirin. Sterilize edilmiş cerrahi aletleri %70 etanol ile dezenfekte edilen cerrahi alana yerleştirin.
  4. Fareyi indüksiyon odasına geri yerleştirin ve fareyi bir pati veya kuyruk kıskacına yanıt vermeyene kadar anestezi edin.
  5. Cerrahi alana sıçan yerleştirin ve lateral kuyruk ven bir kateter takın. Sonra, sıçan başını tıraş, aşırı kürk kaldırmak ve kafa derisi ve klorohexidine ile cerrahi alanın geri kalanı dezenfekte.
  6. Kafa derisine %2 lidokain inklünes inn.
  7. Küçük makas ile herhangi bir fazla membranlar kaldırarak, kafatası ortaya çıkarmak için bir neşter boyutu 11 kullanarak bir orta hat kesi olun. 1 cm maksimum yayılmış bir oküler spekulum kullanarak cilt geri çekin.  Ayrıca, periosteum artık mevcut olana kadar yavaşça kafatası boyunca steril bir pamuk tomurcuk sürtünme tarafından periost kaldırın.
  8. Kafatasına bir damla doku tutkalı ve kask görevi gören sterilize edilmiş metalik diske (10 mm ve 3 mm kalınlık çapı) bir damla doku tutkalı koyun. Diski yaklaşık üçte bir önce ve üçte ikisini bregma'nın arkasına yapıştırın. Tutkal 1 dakika kurumasını bekleyin.

2. Travmatik beyin hasarı indüksiyonu (TBI)

  1. Belirli yay sabitbir köpük yatak ile özel yapım yatakta sıçan yerleştirin (Malzeme Tablosubakınız). Fareyi, kaskı mümkün olduğunca yatay bir şekilde 450 g pirinç ağırlığıyla şeffaf bir plastik tüpün altına yerleştirin. Fareyi anesteziden ayırın.
  2. Ağırlığı 1 m'ye kadar çekin ve hazır olduğunuzda bırakın. İkinci bir darbeyi önlemek için fareyi darbeden hemen sonra plastik tüpten uzaklaştırmak için ikinci bir deneycinin bulunduğundan emin olun.
    NOT: Sahte yaralı sıçanlar 2.2.
  3. Hemodinamik şoku azaltmak için fareyi anesteziye yeniden takın ve kateter aracılığıyla 1 mL fizyolojik solüsyon (%0.9 NaCl) enjekte edin.
    NOT: Farenin etkisi nden dolayı nefes almayı kısa bir süre durması mümkündür. Fare solunum refleksini teşvik etmek için 2 sn sonra kendiliğinden nefes almazsa toraksı yavaşça sıkıştırın.
  4. Kaskı kafatasından yavaşça çekerek çıkarın. Kafatası ve deriden kalan herhangi bir tutkal çıkarın ve cerrahi dikiş ile kesi kapatın. Steril aplikatör ucu kullanarak lokal analjezi jeluygulayın.
  5. Fareyi CT tarayıcısının yatağına yerleştirin. İzci tonu kullanarak doğru konumu onaylayın. Bir yatak pozisyonu içinde tüm baş görüntüleme sağlamak için görüş alanını ayarlayın. Kafatası kırıklarını ekarte etmek için genel bir amaç, düşük doz BT taraması uygulayın.
    NOT: Kafatası kırığı ötenazi için bir kriterdir.
  6. Fareyi temiz bir kafese ısıtma yastığı (37 °C) üzerine yerleştirin. Bilincini geri kazanmak için zamanı izleyin. Bir kez sıçan dik oturabilir, sıçan ev kafesi geri döndürülebilir.
  7. TBI indüksiyonundan bir gün sonra 0.05 mg/kg buprenorfin ikinci bir doz uygulayın.

3. Difüzyon manyetik rezonans görüntüleme (MRG)

NOT: Difüzyon ağırlıklı görüntüleme travma indüksiyonundan önce ve 1 gün sonra yapılır.

  1. Isofluran karışımı ile dolu küçük bir indüksiyon odasında sıçan anestezik (%5) ve O2. Sıçan bir pençe veya kuyruk kıskaç yanıt vermiyor sayılsa 500 mL/dk akış hızı ile anesteziyi %2'ye düşürün.
  2. Anesteziyi sağlayarak fareyi baş tutucuya diş çubuğu ve burun konisi ile yerleştirin ve beynin merkezi quadrature volume MRI bobininin merkezinde olana kadar başı öne doğru kaydırın. Korneada herhangi bir zarar görmesini önlemek için az miktarda gözlere yağlayıcı merhem uygulayın. Tarama sırasında hareket önlemek için küçük bir bant parçası ile baş sabitleyin.
  3. Solunum izlemek ve sıçan sıcak tutmak için dolaşan sıcak su ısıtma battaniye ve kabarcık şal ile sıçan kapağı için sıçan toraks altında bir basınç yastığı yerleştirin. Taramadan önce, sinyalin gürültü olmadan temiz olduğundan ve solunum döngüsünün tutarlı olduğundan emin olmak için solunum monitörünü kontrol edin. Gerekirse basınç yastığını değiştirin.
    NOT: Anestezi düzeyi %1-2 arasında ayarlanarak solunum hızı 1.200-1.700 ms'de 1 nefes arasında tutulmalıdır.
  4. Quadrature hacim bobinini başın üzerinde kaydırın. Bobinin ayar ve eşleşen kapasitörlerini uygun frekansa ve empedansa bobin satıcısı tarafından sağlanan talimatlara göre ayarlayın. Tarama başlatmak için tarayıcı delik içine tarayıcı yatak ilerletin.
  5. Doğru konumlandırmayı sağlamak için varsayılan üç düzlemli izci tonu ("üç pilot") edinin.
    1. Yeni Scan'ı tıklatarak ve protokol listesinden üç pilot sırasını seçerek üç pilot sırasını Scan Denetimi'ne yükleyin. Ardından, tbmmayı başlatmak için trafik ışığı düğmesini tıklatın.
    2. Tsama bittiğinde, görüntüyü titretin ve 1) kafanın düz ve 2) beynin mıknatıs ve bobinin ortasına yerleştirildiğinden emin olun. Gerekirse başın ve/veya tarayıcı yatağının konumunu ayarlayın ve yeni bir üç pilottuzun tarar.
  6. Otomatik bir ikinci sıra şimleme protokolü kullanarak yerel manyetik alanı ayarlayın: ikinci dereceden şim protokolünü adım 3.5.1'de açıklandığı gibi Scan Denetimi'ne yükleyin. Ardından, Acq sekmesine tıklayın | Güncel Ayarlamalar | Spektrometre Kontrol Aracı penceresinde ki Yerel Alan Homojenliği için otomatik shimming başlatmak için yönteme özgü ayarlama.
  7. Adım 3.5.1'de açıklandığı gibi Yeniden Odaklanmış Yankılar (RARE) dizisiyle yeni bir T2 Rapid görüntülemeyi Scan denetimine yükleyin.
    1. Aşağıdaki parametreler dışında varsayılan ayarları kullanarak T2 ağırlıklı görüntüler edinin:
    2. Titre tonu sekmesini açın ve yineleme süresini (TR) ve yankı süresini (TE) sırasıyla 5.500 ms ve 37 ms olarak ayarlayın. Ayrıca, 109 μm x 109 μm (varsayılan çözünürlük = 156 μm x 156 μm) daha yüksek bir düzlem içi çözünürlüğe izin verecek şekilde görüş alanını ve matris boyutunu değiştirin. Dilim kalınlığının 600 μm, dilim sayısının 45, RARE faktörünün ise 8 olarak ayarlandıklarından emin olun.
    3. Geometri editörü açın ve beyin ve beyincik bulbus da dahil olmak üzere doğru pozisyonda dilim paketi yerleştirin.
  8. Adım 3.5.1'de açıklandığı gibi B_DiIFFUSION klasöründen üç yeni yankı-düzlemsel difüzyon ağırlıklı spin-echo dizisi (DtiEpi) Teşrin Denetimi protokolüne yükleyin.
    NOT: Üç farklı difüzyon "kabukları" kullanılarak, difüzyon tensor görüntüleme (DTI) model4,16, difüzyon kurtoz görüntüleme (DKI) modeli17, ve beyaz madde yolu bütünlüğü (WMTI) modeli18 tüm tahmin edilebilir. En yüksek b değeri en fazla 3000 s/mm2 olan ve görüntüleme kabuğu başına en az 15 eşit aralıklı yöne sahip en az üç farklı b değeri kullanılması tavsiye edilir17.
    1. Aşağıdaki ayarların dışında varsayılan ayarları kullanarak difüzyon ağırlıklı görüntüler (DWIs) edinin:
    2. Titret sekmesini açın ve Geometri sekmesi altındaki geometrik parametreleri ayarlayın. 333 μm x 333 m çözünürlük sağlamak için görüş alanını ve matris boyutunu 105 x 105 olarak ayarlayın.
    3. Dilim yönünü eksenel ve dilim sayısını 25'e ayarlayın ve bu da dilim kalınlığının 500 μm ve dilimler arası 600 m'lik bir mesafe ye sahip olmasını sağlar. Okuma yönünü sol-sağa değiştirin.
    4. Yankı süresini 24 ms'e, tekrarlama süresini ise 6.250 ms'e ayarlamak için Kontrast sekmesini tıklatın.
    5. Bant genişliğini 250.000 Hz'e ayarlayın ve yağ bastırmayı açın. Ortalama sayısını bire ayarlayın.
    6. Araştırma sekmesine tıklayın ve ortalamasayısını (EPI segmentleri) 4'e değiştirin.
    7. Araştırma sekmesindeki Difüzyon sekmesine tıklayın. Üç difüzyon kabuğunun her biri için bu adımı ayrı ayrı gerçekleştirin.
      1. Difüzyon yönünün sayısını ilk kabuk için 32, ikinci kabuk için 46 ve üçüncü kabuk için 64 olarak ayarlayın.
      2. Özel degrade yön dosyaları ile degrade yönergeleri ayarlayın.
      3. İlk kabuk için B0 görüntü sayısını 5, ikinci kabuk için 5 ve üçüncü kabuk için 7 olarak değiştirin.
      4. Yön başına b değerini ilk kabuk için 800 s/mm 2, ikinci kabuk için 1500 s/mm2 ve üçüncü kabuk için 2000 s/mm2 olarak ayarlayın.
        NOT: Degrade yönergeleri özel bir degrade yönler dosyasıyla ayarlamak, DTI_SET_DIRECTIONS makrosu kullanılarak Difüzyon Yönergelerini Evet'e veya otomatik olarak gir'e ayarlayarak el ile yapılabilir.
    8. Geometri editörü açın ve artifakı ve taşkınlık süresini azaltmak için sadece serebrum içeren bulbus ve beyincik arasındaki görüş alanını yerleştirin. Doygunluğa tıklayarak ve kaydırma çubuklarını kullanarak tercih edilen konumdaki bantları kaydırarak yapıları azaltmak için beynin dışına 5 mm'lik altı doygunluk bandı yerleştirin.
      NOT: Bulbus ve serebellum anatomik işaretleri ve tripilot tarama üç görüntüleri dayalı tespit edilebilir.
  9. Trafik ışığı simgesine tıklayarak alınan sekansları edinin. Yukarıda açıklanan parametrelerin ayarlarını kullanarak, T2-RARE talimi nin edinim süresi 12 dk, ilk DWI kabuğu15 dk, ikinci DWI kabuğu 21 dk ve üçüncü kabuk 30 dk'dır. Toplam satın alma süresi yaklaşık 80 dakikadır (tek bir alıcı kanal sisteminde).
  10. Tarama protokolü tamamlandığında, hayvanı tarayıcı yatağından çıkarın ve hayvanı 37 °C'de ısıtma yastığı ile temiz bir kafese yerleştirin. Bilinci yerine geldiğinde hayvanı kafese geri döndürün.

4. Görüntü işleme

NOT: Aşağıdaki bölümlerde, difüzyon görüntülerinin işlenmesi açık erişim araç kutuları olan MRtrix3, ExploreDTI19 ve Amide software20'de açıklanmıştır. Ancak, ön işleme adımları diğer araç kutularında (örneğin, FSL, MedInria, DTIStudio) gerçekleştirilebilir.

  1. 2dseq dosyasını dışa aktararak edinme konsolundan elde edilen verileri aktarın.
  2. MRtrix3'te daha fazla ön işleme adımı için 2dseq dosyalarını (ham DWI dosyaları) MRtrix3'ün standart biçimlendirmesi olan .mif biçimine dönüştürün. Ayrıca, kabuktaki aşağıdaki komutları kullanarak üç difüzyon mermisini biraraya topuz:
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_T2.mih (T2 ağırlıklı görüntüler için)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi1.mih (ilk difüzyon kabuğu için)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi2.mih (ikinci difüzyon kabuğu için)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi3.mih (üçüncü difüzyon kabuğu için)
    mrcat ratID_dwi1.mif ratID_dwi2.mif ratID_dwi3.mif ratID_dwi.mif
  3. MRtrix321,22DWIs gürültü düzeltme ve Gibbs zil düzeltme gerçekleştirin. Ayrıca, aşağıdaki komutları kullanarak düzeltilmiş DWI görüntülerini ve T2 görüntüsünü NIFTI biçimine dönüştürün:
    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. ExploreDTI'de EPI, hareket ve Eddy akım bozulmaları için düzeltme yapın:
    1. DTI*.mat dosyasını hesapla'yı tıklatarak NIFTI görüntülerini .mat dosyasına dönüştürün | Ham verileri DTI*.mat dosyasına dönüştürün. Difüzyon tensörü tahminini doğrusal ve b-değerini NaN olarak tartmak üzere değiştirin. Voxel boyutunu 0,333 0,333 0,6, DWI olmayan görüntü sayısını 17'ye, DWI görüntü sayısını 142'ye ve matris boyutunu 105 105 25'e ayarlayın.
      NOT: ExploreDTI, b değerini NaN olarak ayarlayarak veri kümesini kurtoz veri seti olarak kabul edecektir.
    2. EPI düzeltme ayarlarını ayarlamak için Ayarlar sekmesine tıklayın (bu varsayılan olarak kapatılır). SM/EC/EPI düzeltmesini seçin, diğer verilere de kaydolun? Difüzyon veri kümesine karşılık gelen anatomik T2 görüntüsünün sonekini belirtin.
      NOT: ExploreDTI, bozulmamış anatomik görüntü ile difüzyon görüntüsü arasındaki görüntü kaydını kullanarak EPI bozulmalarını düzeltir.
    3. Eklentiler sekmesine tıklayın ve konu hareketi & EC/EPI bozulmaları için Düzeltme'yi seçin ve önceden işlenmiş difüzyon veri dosyasını adım 2.3'ten seçin. T2 görüntüsünün aynı klasörde olduğundan ve difüzyon veri dosyası adı ile aynı tabanda olduğundan emin olun (örn. dwi için rat1.nii ve anatomik görüntü için rat1_T2.nii). Bu adım bir "yerel" (*native.mat) ve "dönüştürülmüş" dosya (*trafo.mat) oluşturur.
  5. Eklentileri tıklatarak ve DTI modelinin parametrik haritalarını seçerek ve DTI modelinin parametrik haritalarını seçerek her sıçan için DTI ölçümlerini hesaplayın: fraksiyonel anizotropi (FA), ortalama difüzivite (MD), radyal difüzöre (RD) ve eksenel difüzivite (AD; "en büyük eigenvalue L1" olarak belirtilmiştir).
  6. Ayrıca, kurtoz modeli (MK, AK ve RK) ve WMTI modeli (AWF, AxEAD, RadEAD ve TORT) için parametrik haritaları dışa aktarın. Difüzyon görüntülerinin işlenmesi, daha fazla mikroyapısal analiz için kullanılabilecek 12 parametrik haritaya (Şekil1, Şekil 2, Şekil3) neden olacaktır.
  7. MRtrix3 kullanarak her sıçanın hipokampus için bir maske dosyası oluşturun.
    1. Araç ve YGdüzenleyicisini tıklatarak farenin FA görüntüsünü MRtrix görüntüleyiciye yükleyin.
    2. "+" düğmesine tıklayarak yeni bir YG oluşturun ve hipokampus içeren her dilimin roi'sini çizmek için Düzenleme tuşuna basın (Şekil 4). Çizilen YG'den istenmeyen alanları silmek için sağ fare düğmesine basın.
    3. YG'nin çizimi tamamlandığında, Kaydet düğmesini tıklatarak maske görüntüsünü kaydedin.
      NOT: Bu maske dosyası hipokampal doku içeren değer 1 voxels ile ikili bir NIFTI görüntü dosyası olacak ve kalan voxels 0 değerleri olacaktır. Sıçanlar arasında hipokampus bölgesistandartlaştırmak için, parametrik haritalar ilgi önceden tanımlanmış bölgeleri ile bir çalışma özel şablon ile birlikte kaydedilebilir23 veya sıçan beyin atlası.
  8. Sıçan hipokampusdifüzyon ölçümleri ayıklamak için, adım 4.6 oluşturulan maske dosyasını kullanın ve Amide yazılımı açın.
    1. Farenin parametrik haritalarını ve maske görüntüsünü açın.
    2. Maske dosyasının YG'sini Amide'ye eklemek için maske dosyası görüntüsünü seçin, Örün | ROI Ekle | 3D Isocontour ve maske resimde görüntülenen Yatırım Getirisi tıklayın. YG'ye anlamlı bir ad verin ve bu birimin yalnızca bir değere sahip voxel'ler içermesi gerektiğini onaylayın.
    3. Hipokampustaki difüzyon ölçümlerinin ortalama değerlerini hesaplamak için Araçlar | YG Istatistiklerini hesaplayın ve eklenmesi gereken görüntüleri ve YG'yi belirtin. Yürüt'ü tıklattıktan sonra, başka bir ekran daha fazla istatistiksel analiz için kullanılabilecek hesaplanmış değerlerle açılır. Bu dosya kaydedilebilir veya tercih edilen bir veri biçimine kopyalanabilir (örn. .xlsx veya .csv dosyası).

5. İstatistiksel analiz

NOT: Aşağıdaki bölümlerde, spss istatistik 24'te difüzyon görüntülerinin işlenmesini açıklıyoruz; ancak, istatistiksel analiz diğer istatistiksel araç kutularında yapılabilir.

  1. Verileri geniş formattaki bir SPSS *.sav dosyasına yükleyin.
  2. Her zaman noktası için iki grup arasındaki istatistiksel farklılıkları test etmek için (örneğin, temel veya 1 günlük yaralanma sonrası) Analiz Et | Parametrik olmayan testler | Eski Diyaloglar | 2 Bağımsız Örnekler Testleri. Test edilmesi gereken değişkenleri yükleyin ve grupları (yani TBI ve sahte grupları) belirtin. Test türü olarak Mann-Whitney U'yu belirtin.
  3. Her gruptaki 2 zaman noktası arasındaki istatistiksel farklılıkları sınamak için veri dosyasının bölünmesi gerekir. Verilere Git, Dosyayı Böl ve Grupları Karşılaştır'ıbelirt. Ardından, Analiz, Parametrik Olmayan testler, Eski Diyaloglar, 2 İlgili ÖrneklerTestleri'ni tıklatın, karşılaştırılması gereken değişkenleri yükleyin ve Test türü olarak Wilcoxon'u belirtin.
    NOT: Birden fazla karşılaştırmayı düzeltmek için, bonferroni düzeltmesi [yani, p-değeri karşılaştırıldığında parametre sayısına bölünerek (DTI 4, DKI 3 ve WMTI 4)] kullanılarak her difüzyon modeli için p değerleri ayarlanır. Daha spesifik olarak, p < 0.0125 DTI ve WMTI modelleri için önemli olarak kabul edilir, ve p < 0.016 DKI modeli için önemli olarak kabul edilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çalışmada, tüm TBI sıçanlar (n = 10) etkisi atlattı ve anestezi 23 ayrılmasından sonra 15 dakikaiçinde etkisi ve anestezi kurtarmak başardık. BT görüntülerinde kafatası kırıklarına dair bir bulgu yoktu ve T2 görüntülerinde travmadan 1 gün sonra kontüzyon bölgesinde kanama, genişlemiş ventriküller veya ödem oluşumu gibi anormallikler saptanmadı (Şekil5). Bu nedenle, anatomik görüntülerin bu görsel kontrollerine dayanarak, büyük fokal lezyonlar tespit edilmemiştir, yara...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

mTBI genellikle BT ve konvansiyonel MRG taramalarında anormallik olmayan yaygın ve ince bir yaralanmanın sonucu olduğundan, hafif bir travma sonrası mikroyapısal hasarın değerlendirilmesi zor olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, travmanın tam boyutunu görselleştirmek için daha gelişmiş görüntüleme tekniklerine ihtiyaç vardır. TBI araştırmalarında difüzyon manyetik rezonans görüntüleme uygulaması son on yılda daha fazla ilgi kazanmıştır, difüzyon tensor görüntüleme en sık kullanılan5. DTI modelinin...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların ifşa etmesi gereken çıkar çatışmaları yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar Araştırma Vakfı teşekkür etmek istiyorum - Flanders (FWO) Bu çalışmayı desteklemek için (Hibe numarası: G027815N).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Travma indüksiyonu
% 0.9 NaCl fizyolojik çözeltiB Braun394496
pirinç ağırlık 450gözel yapımözel yapımçap 18mm ve 210 mm yüksekliğinde
kateterTerumoVersatus-W26G
ethilon IIEthiconEH7824FS-3, 4-0, 3/8, 16mm
Boyuta GöreMatrassKöpük Tip E
Pleksiglas tüpISPA Plastik416564M1 PMMA XT GOO tüp 25x19 mm (iç çap 19 mm, minimum uzunluk 1,50 m)
Klinik öncesi BT tarayıcıMolecubesX-cube
Çelik kasközel yapımözel yapımçap 10 mm ve 3 mm kalınlık
Vetbond Doku Yapıştırıcı3M1469SB
Veterjezik (buprenorfin)EcuPharVETERG200.05 mk/kg
Ksilokain %2 jelAstraZenecaKsilokain %2jel
Ksilokain (lidokain %2)Aspen/AstraZenecaKsilokain %2 jel100 & mu; l enjeksiyon
Difüzyon MRI< / güçlü>
Preklinik MRI edinme yazılımıBruker Biospin MRI GmbHZ400_PV51_CENTOS55ParaVision 5.1 MRI yazılımı
Klinik öncesi MRI tarayıcıBruker Biospin MRI GmbHPharmaScan 70/167T MRI tarayıcı
Dörtlü hacim bobiniBruker Biospin MRI GmbHRF RES 300 1H 075/040 QSN TRmodel numarası: 1P T13161C3
Küçük hayvan fizyolojik izleme ünitesiHızlı BiyomedikalEKGHR02-0571-043C01Solunum izleme
ünitesi Su bazlı ısıtma ünitesiThermo Fisher ScientificHaake S 5Pmodel numarası: 1523051
Anestezi
Anestezi hareketli ünitesiVeterinerlikBDO - Medipass, Ijmuiden
izofluran: IsofloZoetisB506
Oksijen jeneratörü Veterinerlikteknikleri7F-3BDO - Medipass, Ijmuiden
Difüzyon görüntü işleme
Amidehttp://amide.sourceforge.netSürüm 1.0.5.Tıbbi Görüntüleme Veri İnceleme Araç Kutusu (Loening, Gambhir SS, " AMID: Multimodalite Tıbbi Görüntü Analizi için Ücretsiz Bir Yazılım Aracı", Moleküler Görüntüleme, 2(3):131-137, 2003)
ExploreDTIu>http://www.exploredti.comVersion 4.8.6Difüzyon ağırlıklı MR görüntülerinin (ön) işlenmesi ve analizi için araç kutusu (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J, and Jones DK. ExploreDTI: difüzyon MR verilerini işlemek, analiz etmek ve görselleştirmek için grafiksel bir araç kutusu. İçinde: 17th Annual Meeting of Intl Soc Mag Reson Med, s. 3537, Hawaii, ABD, 2009)
MRtrix3http://www.mrtrix.orgVersion 3.0_RC3-86-g4b523b41Difüzyon ağırlıklı MR görüntülerinin (ön) işlenmesi ve analizi için araç kutusu
teknikleri<

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Hipokampus AnaliziMR ProtokolS an ModeliDif zyon Tens r G r nt lemeBeyaz Madde YoluFraksiyonal AnizotropiOrtalama Dif zyiviteG r nt leme

İlgili makaleler