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外傷性脳損傷の拡散テンソル画像を用いた
 

外傷性脳損傷の拡散テンソル画像を用いた

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拡散テンソル イメージング-DTI-白質ネットワークの整合性を研究する水の分子の拡散に依存する磁気共鳴の中でテクニックは-皮質および皮質下灰白質の接続軸索束-脳内。

サッカー ボールなどの外的要因が試合中に頭と接触するとき、これらの相互接続構造物を破損ことができます。このような反復的な相互作用より重度の外傷、外傷性脳損傷、略して TBI と呼ばれる可能性があります。

時間をかけて、大脳白質への損傷は、しばしば注意ドメインで特に認知における赤字関連付け。例えば、TBI を持つプレイヤーがよりスタンドのファンによって気を取られに相手チームに反応が遅く可能性があります。

クラウスと同僚によって実行される前の作業に基づいて、このビデオは健康な制御人に比べて脳外傷患者の DTI を使用して整合性を白質を測定する方法を示します。

認知もいきます選択的注意課題を用いた機能、画像データを分析し、定義された領域の拡散値と注意制御との関係を解釈する方法について説明します。

この実験では、参加者の 2 つのグループ-健康な厳しい TBI とコントロールの個人への穏健派と診断された患者-DTI プロトコルを使用して、注意タスクをテストされ、スキャンされます。

最初に、DTI の背後にあるいくつかの原理を説明しましょう: テクニックはほとんど軸索束の膨大な量に平行に常に動いている水の分子の拡散に敏感。このタイプの動きは、異方性拡散と呼ばれます。

水の流れのパスと一緒に、テンソルを計算する拡散の量を測定することができます-方向による楕円体として本質的に示されています。この値は、FA として短縮される小数部の異方性と呼ばれるメソッドを使用してその幅に相対的な長さに基づく定量化されます。

具体的には、FA の値の範囲は 0 ~-等方性、または等しい動き-1、異方性の最大の量を反映します。

精度はすべてボクセル間印加磁界の変化に対応して多くの異なる方向で MRI スキャン中に拡散画像を取得することによって最大化されます。この高解像度は、時間を犠牲にして発生します。

・ ロワや興味の 3 つの領域の値が重要な従属変数が FA で構成されている、知っている: 前方コロナ ラジアタ、脳梁の縦束と梁。

健常者と比較して、FA 値は、白質が僅かに少ない異方性に終って非ローカライズされた方法で危険にさらされると予想される脳外傷、個人で減少すると予想されます。

ただし、1 つの領域-前方コロナ ラジアタ-注意制御に重要な役割を果たしている帯状への接続に関連付けられて。

白質病変と行動のこの機能の関係をさらに探索するには、すべての参加者は、ファンや同僚が開発した注目のネットワーク タスクにテストされます。

このパラダイムでは、参加者に注意を集中する求められます固定に向けて 400 ~ 1600 ms 可変期間について表示される十字の順の矢印の 2 種類: 中央 1 つや 2 つ並ぶグループ ポイント方向で異なる場合があります。

試験の半分は、矢印のすべてが同じ方向にポイントします。これらは、一致すると見なされます。他の半分は、中心の矢印は、並ぶものの反対の方法、これらのケースとして不適合呼ばれます。参加者は、各の新しいセットが表示される時に関連付けられているキーをできるだけ早くことにより矢を分類する求められます。

ここでは、体験型の反応時間の違いは、別の従属変数として計算されます。並ぶ矢印に囚われている人は、注意のコントロール不良を示すより大きい違いのスコアを持っていると予想されます。

この測定における注意機能に関連する地域の具体的には、FA 値に関連付ける否定的予測したがって-前方コロナ ラジアタ- およびない他、したがって特定の白質の機能的意義を示します。

実験の前に最後の 6 ヶ月と神経学的または精神的な障害の歴史を持たない年齢をマッチさせたコントロール内にある厳しい TBI への穏健派と診断されている 20 の成人患者を募集します。

このデモの目的のための 30 分以上の意識喪失やスコアを持つものとして記載されている患者をテスト < グラスゴー昏睡尺度で 13。

そのスキャンの日、彼らを迎えるし、はない閉所恐怖症に苦しむまたは自分の体の任意の金属を持っていることを確認またそれらリスクと研究の利点の詳細に必要な同意フォームの記入があります。

同意を得て後、にスキャニング ルーム入る患者を準備します。事前スキャンの手順の詳細については、このコレクション内の別の MRI プロジェクトを参照してください。

スキャナーで今すぐ患者と穴は、まず高解像度の解剖学的なスキャンを収集します。次に、DTI に最適化 B0イメージを獲得したパルス シーケンスを開始-拡散方向に敏感ではない-64 の異なる方向に複数の拡散強調画像と同様。

シーケンスが完了したら、次の段階の注意ネットワーク タスクを実行するスキャナーとコンピューター実験室の患者を護衛します。

タスクの手順を説明する: 彼らは画面に一連の 5 つの矢印が表示され、センターのいずれかにのみ焦点を当てる必要があります。迅速かつ正確な対応を確保するため、'F' キーで自分の左 index finger と 'J' の右側の 1 つ、キーボードに手を置くことがあります。

左中央の矢印を指して、試験中に 'F' を押すよう指示します。そうでなければ、それは右に直面している、'J' を押します。

100 回の試行を完了する患者を許可する: 各開始後に矢印が表示されます、400 〜 1600 ms の可変期間の画面にそのままクロス固定、中央のものは、不適合または合同を覚えています。

いずれかのキーを押さない場合、矢印を画面で患者が応答するまでまたは 1700 ms の最大の残ることに注意してください。また固定とすべて試用が終了のクロスは、メモは表示されたまま 4 の合計試用期間の s。

注意作業の最後に、研究を締結する患者を報告会し、参加するのにそれらを補います。

スキャナーと行動データが取得された後は、生拡散ファイル最初テンソル画像に変換する必要があります。

前処理を開始、集録中に磁場を変更した結果として raw データで発生する一般的な渦電流の歪み補正を実行します。

動きを補うために線形剛体アフィン変換、それぞれ B0参照する指向性拡散画像の登録を適用します。

さらに、頭蓋骨や脳外ボクセルのテンソルが計算されないことを確保するための他の非神経組織から脳を分離します。

今、各ボクセルに拡散テンソルを計算するすべての 64 の指向性画像を組み合わせるし、バック グラウンドで対応する FA の値を出力します。

その後、高解像度の解剖学的なスキャンをし、グループ レベルでの解析を可能にする、標準的なアトラス空間に拡散画像を登録します。

完成品の前処理の使用 3 ・ ロワを識別する白質アトラス: 前方コロナ ラジアタ、脳梁の縦束と梁。

最後に、各参加者の標準的なアトラス解剖学的画像を登録し、各参加者の脳領域に ROI マスクをワープするこれらを使用します。

データをグラフ化、グループ、個別にそれぞれの投資収益率をプロットして抽出された FA の値を比較します。FA 値の著しく低かった患者の広範な白質損傷を示すすべての 3 ・ ロワの TBI グループに注意してください。

行動データを組み込むには、すべての科目の FA 値に対する不適合と合同試験反応時間の差をプロットします。ピアソンの相関分析、これらの全体的な結果に再び独立して実行の各 ROI。

これは、時間は、地域の 1 つだけ-前方コロナ ラジアタ-負の方向に有意な相関を示した。つまり、FA 値が高いは、長い応答時間に対応した低異方性に対し高速反応時間と関連付けられました。白質と注意制御接続間の機能的なリンクが示唆されました。

今、あなたは、構造と DTI と注意制御タスクを使用して関数を関連付ける方法に精通しているが、研究者は、同様のアプローチを使用して侵害された接続またはそれを保護する方法として、他の集団を勉強する方法を見てみましょう。

正常な老化が認知機能の低下と関連している変更は必ずしも普及してはありません。むしろ、彼らは白質病変に対応し、特に前頭前野内の FA 値を減少する特定の機能に関連して表示されます。したがって、拡散強調画像は、執行機能の加齢変化の早期発見法として使用できます。

DTI によって収集されたデータを使用して、研究者は繊維のラクトと呼ばれる 3 D 技術を使用し、白質管全体の脳全体を再構築できます。脳神経外科を含む多くのドメイン間では、このモデリング手順が役立ちます。

例えば、外科医は腫瘍を取り除く必要がある場合、彼らは正確どこ白質の広大で重要な構造への近さ、有害な影響を避けるためを計画できます。

ゼウスの拡散テンソル画像法入門を見てきただけ。今を分析し、認知影響関連外傷性脳損傷を持つ特定の拡散パターンを解釈する方法と同様、設計および DTI 実験を実施する方法のよい理解が必要です。

見てくれてありがとう!

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