Neuroscience
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가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐의 해마에 있는 향상된 확산 화상 진찰
Chapters
Summary August 14th, 2019
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이 절차의 전반적인 목표는 가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐에 해마의 양적 미세 구조 정보를 얻는 것입니다. 이것은 파라메트릭 확산지도의 고급 확산 가중 자기 공명 영상 프로토콜 및 관심 영역 기반 분석을 사용하여 수행됩니다.
Transcript
이 확산 화상 진찰 프로토콜을 사용하면 해부학 MRI에서 볼 수없는 가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐의 해마의 미세 구조 적 변화를 조사 할 수 있습니다. 이 기술은 CT 또는 해부학 MRI로 검출될 수 없는 온화하고 확산적인 외상을 따르는 두뇌에 있는 변경을 검출할 수 있습니다. 이 기술은 객관적이고 정량적인 방식으로 온화한 외상성 두뇌 상해를 지탱한 후에 복구 프로세스를 더 쉽게 감시할 수 있게 합니다.
이 확산 화상 진찰 및 분석 기술은 또한 전임상 연구 결과에서 뿐 아니라 인간에서 치매와 다발성 경화증과 같은 두뇌에 영향을 미치는 그밖 무질서에서 적용될 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 확산 검사 및 교정 단계의 품질이 높기 때문에 숙련된 기술자 및 분석가의 지침이 제안됩니다. 12 주 된 여성, Wistar H 쥐에 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인 한 후 37섭씨 가열 패드에 동물을 배치하고 측면 꼬리 정맥에 카테터를 삽입합니다.
면도및 소실된 두피에 국소2%리도카인 100마이크로리터를 주입하고 두개골을 드러내기 위해 중간선 절개를 합니다. 작은 가위를 사용하여 여분의 막을 제거하고 골막에 면봉을 문질러 서 골망이 더 이상 존재하지 않을 때까지 두개골을 가로 질러 면 봉오리를 문지른 다음 조직 접착제 한 방울을 사용하여 직경 10mm, 두께 3 mm 두께, 금속 디스크 약 1/3, 브레그마 뒤에 2/3을 부착하십시오. 외상성 뇌 손상 유도의 경우, 특정 스프링 상수의 폼 매트리스가있는 맞춤형 침대에 쥐를 놓고 가능한 한 수평으로 헬멧이있는 450 그램 황동 무게로 투명한 플라스틱 튜브 아래에 쥐를 배치하십시오.
최대 1미터의 무게를 당깁니다. 제2 실험자가 존재하면, 무게를 방출하고 두 번째 실험자가 두 번째 부상을 방지하기 위해 충격 직후 튜브에서 쥐를 이동하게한다. 두개골에서 헬멧을 부드럽게 당기고 거즈를 사용하여 출혈을 막습니다.
봉합사로 피부를 닫고 국소 진통 젤을 절개에 바치게 합니다. CT 스캐너의 침대에 쥐를 놓고 두개골 골절을 배제하기 위해 범용 저용량 CT 스캔을 관리한 다음 동물을 케이지로 되돌리기 전에 완전한 침전까지 모니터링하는 37도 의 깨끗한 케이지에 쥐를 배치합니다. 외상 유도 후 하루 전, 실험 동물의 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인하고 머리 우선, 경향이 위치에 MR 스캐너 침대에 동물을 배치합니다.
이발물 볼륨 코일을 머리 위로 밀어 스캐너 침대를 스캐너 보어로 나갑니다. 올바른 위치 지정을 확인하려면 기본 3평면 정찰 검사를 받으라. 스캔이 완료되면 이미지 디스플레이에 스캔을 로드하고 머리가 똑바로 누워 있고 뇌가 자석과 코일의 중앙에 위치하도록 합니다.
109 x 109 마이크로미터의 더 높은 평면 해상도로 조정해야 하는 필드, 뷰 및 매트릭스 크기를 제외한 기본 설정을 사용하여 T2 가중치 이미지를 획득합니다. 지오메트리 편집기를 열고 슬라이스 패키지를 올바른 위치에 배치하고 뇌의 전구와 소뇌를 포함하여 슬라이스 패키지를 올바른 위치에 배치하고 B_diffusion 폴더에서 세 가지 새로운 에코 평면, 확산 가중, 스핀 에코 시퀀스를 스캔 제어 프로토콜에 로드합니다. 기본 설정을 사용하여 확산 가중 이미지를 획득하고 편집 검색 탭을 엽니다.
슬라이스 방향을 축으로 설정하고 슬라이스 수를 25개로 설정하여 500 마이크로미터의 슬라이스 두께와 600 마이크로미터의 내부 슬라이스 거리를 달성하고 판독 방향을 왼쪽 오른쪽으로 수정합니다. 지오메트리 탭에서 형상 매개 변수를 조정하고 시야 및 매트릭스 크기를 105x105로 조정하여 333 x 333 마이크로미터의 해상도를 보장합니다. 세 개의 확산 쉘 각각에 대한 연구 탭 내의 확산 탭을 클릭하고 첫 번째 쉘의 경우 확산 방향 수를 32, 두 번째 셸의 경우 46개, 세 번째 셸의 경우 64개로 조정합니다.
첫 번째 셸의 B0 이미지 수를 5개, 두 번째 셸의 경우 5개, 세 번째 셸의 경우 7개로 변경하고 사용자 지정 그라데이션 방향 파일로 그라데이션 방향을 조정합니다. 방향별 B 값을 첫 번째 쉘에 대해 제곱된 밀리미터당 800초, 두 번째 쉘에 대해 제곱된 밀리미터당 1, 500초, 세 번째 쉘에 대해 제곱된 밀리미터당 2, 000초로 조정한 다음, 기하편집기를 열고 천체만 을 포함하는 구근과 소뇌 사이의 시야를 배치하여 유물과 스캔 시간을 줄입니다. 스캐닝 프로토콜이 완료되면 동물을 스캐너 침대에서 37°C의 깨끗한 케이지로 옮기고, 완전한 방수까지 모니터링할 수 있습니다.
확산 MRI 이미지 처리를 위해 MRtrix3에서 이미지를 로드하고 소프트웨어 프로그램의 확산 가중 이미지에 대한 노이즈 보정 및 깁스 울림 보정을 수행합니다. T2 이미지에서 수정된 확산 가중 이미지를 표시된 대로 NIFTI 형식으로 변환합니다. 에코 평면 이미징, 모션 및 에디 전류 왜곡에 대한 보정을 수행하려면 ExploreDTI의 플러그인 메뉴에서 주제 모션 EC/EPI 왜곡에 대한 보정을 선택하고 미리 처리된 확산 데이터 파일을 선택합니다.
각 쥐에 대한 확산 텐서 이미징 메트릭을 계산하려면 플러그인을 클릭하고 NIFTI로 물건을 내보낸 다음 확산 텐서 이미징 모델의 파라메트릭 맵을 선택하고 쿠르토시스 및 백색 물질 경도 무결성 모델에 대한 파라메트릭 맵을 내보냅니다. 각 쥐의 해마에 대한 마스크 파일을 만들려면 MRtrix 뷰어에서 쥐의 분수 이방성 이미지를 로드하고 플러스 버튼을 클릭하여 관심 있는 새로운 영역을 만듭니다. 쥐해마의 확산 메트릭을 추출하려면 AMIDE 소프트웨어에서 생성된 마스크 파일을 가져오고 쥐의 파라메트릭 맵과 마스크 이미지를 엽니다.
마스크 파일의 관심 영역을 AMIDE에 추가하려면 마스크 파일 이미지를 선택하고 편집을 클릭하고 관심 영역 과 3D isocontour를 추가하고 관심 지역에 의미있는 이름을 지정합니다. 마스크 이미지에 표시되는 관심 영역을 클릭하고 이 볼륨에 값이 있는 복셀만 포함되어야 하는지 확인합니다. 해마의 확산 메트릭의 평균 값을 계산하려면 도구를 클릭하고 관심 영역 통계를 계산하고 포함될 이미지와 관심 영역을 나타냅니다.
실행 실행을 클릭하면 추가 통계 분석에 사용할 수 있는 계산된 값이 있는 팝업 창이 나타납니다. 이 대표적인 실험에서는 CT 이미징에 의해 평가된 두개골 골절의 증거가 없었으며 T2 이미지는 외상 후 하루 만에 타박상 부위에 이상이 나타나지 않았습니다. T2 이미지와 확산 데이터 세트 사이의 비강성 공동 등록 단계의 품질을 검사하기 위해 T2 이미지의 오버레이가 색상 인코딩된 분수 이소트로피 맵에 추가되었습니다.
분수 이방성 비열성, 평균 확산성, 축 확산성 및 방사형 확산 파라메트릭 맵에 대한 파라메트릭 맵을 계산할 수 있습니다. 관심 영역 내에서 축, 평균 및 방사형 쿠르토시스 값에 대한 평균 값뿐만 아니라 축수 분획, 축 및 방사형 엑스트라 축상 확산및 백색 물질 영역 무결성의 불법성에 대한 값의 계산도 수행될 수 있다. 이 대표적인 실험에서, 확산 텐서 이미징 메트릭의 분석은 분수 이방성 값의 현저한 증가와 온화한 외상성 뇌 손상 그룹에 미치는 영향에 따라 확산값의 감소를 드러냈다.
확산 성구는 또한 축 또는 평균 kurtosis에 있는 변경이 관찰되지 않는 동안 충격에 따라 방사형 kurtosis에 있는 유의한 감소를 보여주었습니다. 백색 물질 경위 무결성 모델을 사용하여, 방사형 엑스트라 축상 확산은 상당한 감소를 표시하고 불법성은 충격 후 하루 온화한 외상성 뇌 손상 그룹의 상당한 증가를 입증했다. 이미지 분석 중에 MRtrix의 데이터 형식이 ExploreDTI로 적절하게 변환되고 가져온지 여부와 각 보정 단계가 올바르게 수행되었는지 확인하는 것이 중요합니다.
ROI 기반 분석 대신 복셀별 분석을 적용하여 뇌의 전체 변화를 조사할 수 있습니다. 이 기술은 신경 이미징 분야에서 매우 귀중하며 치매 및 다발성 경화증과 같은 다른 뇌 질환에도 적용 될 수 있습니다.
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