고해상도 자기 공명 영상에서 대뇌 피질 Microinfarcts 평가

1Department of Neurology, Brain Center Rudolf Magnus, University Medical Center Utrecht, 2Department of Radiology, University Medical Center Utrecht
Medicine

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Summary

생체 7T 자기 공명 영상 프로토콜이 제시된다 높은 해상도, 사후 인간의 뇌 조직에서 미세 혈관 병리의 MR 유도 하 조직 병리학 적 검증을 수행 할 수 있습니다. 또한, 가이드 라인은 대뇌 피질의 생체 7T에 microinfarcts뿐만 아니라 3T 자기 공명 영상의 평가를 위해 제공됩니다.

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van Veluw, S. J., Biessels, G. J., Luijten, P. R., Zwanenburg, J. J. Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images. J. Vis. Exp. (105), e53125, doi:10.3791/53125 (2015).

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Abstract

뇌성 microinfarcts는 사후 인간의 뇌에서 자주 발견하고,인지 기능 저하 및 치매와 관련이 있습니다. 때문에 그들의 작은 크기로 임상 MRI 검사에 그들을 연구하는 도전이다. 이는 최근 피질 microinfarcts 높은 자계 강도 (7T)을 사용 MRI 스캐너로 도시 될 수 있음을 입증 하였다. 이 경험을 바탕으로,이 병변의 비율도 낮은 해상도 3T 자기 공명 영상에서 볼 수 있습니다. 이러한 연구 결과는 가능한 대뇌 피질의 microinfarcts의 조직 병리학 적 검증과 함께, 사후 인간의 뇌 조직의 생체 이미징 뒷받침했다.

여기서 생체 촬상 프로토콜은 MR과는 조직 학적 평가 뇌 미세 혈관 병리 현상을 관찰 검증하기위한 목적으로 제시된다. 또한, 가이드 라인은 모두 생체 7T와 3T MR 영상에서 대뇌 피질의 microinfarcts의 평가를 위해 제공됩니다. 이 지침은 W 연구자를 제공도구 i 번째 추가로인지 기능 저하와 치매의 임상 적 관련성을 해명하기 위해, 더 큰 환자 샘플의 생체 영상에서 대뇌 피질의 microinfarcts 평가하고, 뇌의 작은 혈관 질환의 새로운 바이오 마커 이러한 병변을 설정합니다.

Introduction

환자 연구에서 매우 높은 분야 7 테슬라 (T) MRI의 적용은 빠르게 일을 진행한다. 이 논문은 노화 인간의 뇌에서 뇌 혈관 질환의 맥락에서 7T MRI의 대표적인 응용 프로그램을 소개합니다. 뇌 혈관 질환은 치매 및인지 기능 저하의 주요 원인이다. 치매이 혈관 기여는 흔히 소동맥, 작은 정맥 및 모세 혈관과 뇌의 작은 혈관을 포함한다. 따라서,는 다음과 같이 작은 대뇌 혈관 질환 (SVD) 2로 지칭된다. 즉, 생성 된 조직 손상 - - 작은 대뇌 혈관 종래 MRI, SVD의 결과로 캡처 너무 작아서 가시화 될 수있다. 이 흰색 물질 hyperintensities, 대뇌 microbleeds 및 열공 경색 (3).

SVD의 다른 중요한 증상은 대뇌 microinfarcts (CMIS) 4입니다. 부검 연구 VASC에서 CMIS의 높은 유병률을보고울라 치매와 알츠하이머 병 (5). 그러나, 그들의 작은 크기로 인해 그들은 기존의 MRI 4,5에 탐지되지 (50 μm의에서 수 mm까지). 7T MRI는 종래의 MRI의 검출 한계를 넘어 특정 구조 및 병변의 검출을 가능하게 개선 된 신호 대 잡음 비율 및 콘트라스트, 높은 해상도 이미지를 제공한다. 이 기술은 따라서 CMIS을 검출하기 위해 적용 하였다. 이전 크기 <허혈성 속성과 일치 5mm 및 이미지 특성과 병변에 대한 검사 된 생체 7T MRI 검사에서 많은 수 CMIS을 식별합니다. 이러한 병변은 확실 피질에서 식별 될 수있다. 이 초점 긴 병변은 대뇌 피질로 제한, 7T FLAIR (0.8 mm의 등방성 복셀)에 hyperintense 있었다 (0.7 mm의 등방성 복셀) (T2)에, 대뇌 피질의 표면에서 hyperintense을 확장 할 듯 (T1)에 hypointense (1.0 mm의 등방성 복셀). 이들 병변을 사용하여 피질 CMIS는 것이 확인되었다사후 인간의 뇌 조직 6,7에서 조직 병리학 접근 방식을 MR이 유도.

여기서, 생체 MRI 프로토콜 CMIS 피질의 조직 병리학 적 유효성에 대한 이전의 연구에서 사용하는 것을 제시한다. 둘째, 가이드 라인은 생체 7T MRI에서 대뇌 피질의 CMIS의 평가를 위해 제공됩니다. 마지막으로, 7T에 대뇌 피질의 CMIS의 평가는 더 광범위하게 사용할 수 3T MRI로 번역되었으며, 가이드 라인은 3T 자기 공명 영상에서 대뇌 피질의 CMIS을 식별하는 방법을 제공합니다.

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Protocol

부검 샘플이 프로토콜에 대한 생체 자기 공명 영상의 사용은 지역 규정에 따라이었고, 대학 의료 센터 위트 레흐트 (UMCU)의 지역 기관 심사위원회에 의해 승인했다.

1. 두피 Microinfarcts의 조직 병리학 적 검증 MR-안내

  1. 생체 자기 공명 영상
    1. 뇌 조직을 처리 할 때는 항상 장갑과 적절한 보호 복을 착용 할 것.
    2. 연구 문제를 바탕으로, 적절한, 바람직하게는 10-mm 두께, 포르말린 고정 뇌 슬래브를 선택합니다. 이 논문의 뇌 석판은 UMCU의 신경 병리학 부서에서 유래되었으며, VU 대학 의료 센터 (VUMC)는, 알려진 알츠하이머 병의 병리를 기반으로.
      1. 이전에 절단에, 10 % 포르말린에 담가 적어도 3~4주에 대한 전체 머리를 포르말린은-수정. 두 반구를 포함, 관상 석판에 머리를 잘라.
      2. 사후 스캔의 경우, 예를 들어 세 개의 뇌 SLA에 대한 선택정면, 측두 - 두정엽, 뇌의 후두부에서 찍은 뇌 당 학사,. 현재 프로토콜은 하나의 스캔 세션에서, 두 반구를 포함하는 세 개의 관상 뇌 슬래브의 사용을 위해 최적화된다.
    3. 양쪽 (지느러미와 꼬리)에서 뇌 석판의 사진을 가지고,주의 깊은 메모를 (또는 밑그림을) 자기 공명 영상과 조직학 이후 공동 현지화를 위해, 용기와 스캐너의 석판의 방향으로.
    4. 실온에서 10 % 신선한 포르말린 -이 경우 MR 헤드 코일에 들어가고 하나 - 특수 제작 컨테이너 (그림 1)을 입력합니다. MRI 유체로부터 신호가 바람직하지 않은 경우, 적절한 밀도 대신 포르말린 (예컨대 폼 브린 또는 Galden PFPE와 같은)와 퍼플 루오로 폴리 에테르 (PFP​​E) 윤활제를 사용한다. 포르말린을 처리 할 때 흐름 캐비닛을 사용하여 확인합니다.
    5. 컨테이너의 뇌 석판을 배치 할 때, 기포를 방지해야합니다. shaki 부드럽게하여 기포의 대부분을 제거두 손으로, 조직을 겨, 또는 쉐이커 또는 초음파 목욕을 사용.
    6. 슬래브는 컨테이너 내에 이동 장소 석판 유지 (도 1)보다 작은 용기를 사용하여, 필요한 액체의 양을 제한 할 수 있는지 확인.
    7. 증발을 방지하고 오염 가능성 (도 2)로부터 MR (헤드) 코일을 보호하기 위해, 플라스틱 또는 파라 필름으로 용기를 커버.
    8. 적절한 코일 전신 7T MRI 스캐너를 사용합니다. 이 프로토콜에서 이중 전송 및 32 채널 헤드 코일이 사용됩니다받을 수 있습니다.
    9. 유체의 잠재적 인 유출을 방지하기 위해, 수건이나 수술 underpad에 싸여 헤드 코일의 컨테이너를 놓습니다. 용기를 이동할 수 있는지 확인하고 석판은 수평 위치 (그림 2) 남아.
    10. shimming 적절한 도구를 사용하여 고해상도 스캔 올바른 B0 불균일성의 계획에 대해 사용할 수있는 조사 검사를 실행하고, RF 파워를 교정제조사의 프로토콜에 따라 올바른 플립 각도 (몇 슬라브 전체 헤드의 생체 내 주사에 비해 더 적은 전력을 필요로)을 얻었다.
    11. 설문 조사 스캔의 높은 해상도 인수 계획 뇌 석판이 완전히 시야에 포함되도록 할 수 있습니다. 생체 외 이미징에 최적화되어 표 1에 나타낸 고해상도 인수와 뇌 석판 O / N을 스캔. 여기에 제시된 인수 프로토콜은 0.4 mm의 등방성 해상도, 0.18 mm의 등방성 해상도를 가진 T2 * 강조 영상과 3D FLAIR, T2 및 T1 강조 영상이 포함되어 있습니다.
    12. 말초 신경 자극에 대한 자동화 된 O / N을 실행 최대 날짜, 또는 경고 등의 검사를 방해 할 수 있습니다 자동 소프트웨어 프로세스를 식별하고 스캐너 절차 이들에 의해 중단되지 않습니다 있는지 확인하십시오.
    13. 예를 들어 VPN 연결을 사용하여 스캔을 중단 할 수있다 가능 확인 팝업는 스캐너 O / N을 모니터링합니다.
    14. (현재 프로토콜에서 약 12​​ 시간의 총 스캔 시간 후) 다음 아침을 돌려줍니다. 포르말린에 뇌 석판 보관, 정리.
    15. 외장 하드 디스크에 이미지를 저장합니다.

그림 1
그림 7T MRI에서 사후 검사에 대한 포르말린 고정 뇌 석판 1. 준비. 특수 제작 방풍 컨테이너가 10 % 포르말린 또는 유체에서 MRI 신호가 원하지 않는 경우, 퍼플 루오로 폴리 에테르 (PFPE) 윤활제 중 하나 가득합니다. 세 10 mm 두께의 포르말린 고정 관상 뇌 석판은 컨테이너에 배치됩니다. 작은 용기 대신에 슬래브를 유지하는 데 사용된다. 움직임을 막기 위해 처음에 제 2 용기를 테이프.

그림 2
그림 2. 배치7T 헤드 코일의 특수 제작 컨테이너. 포르말린의 증발을 방지하기 위해 플라스틱 또는 파라 필름 용기 커버. 7T MR 스캐너의 헤드 코일에 수건이나 수술 underpad 안에 컨테이너를, 놓습니다. 용기를 이동할 수 있는지 확인하고 석판은 수평 위치에 남아.

  1. 조직 병리학
    1. 또는 관심의 다른 병변 - - 가능한 대뇌 피질의 CMIS를 확인 획득 된 영상에. 이러한 병변은 조직 학적 분석을위한 대상입니다. 이러한 (때로는 인해 인하 뇌 슬라브의 표면에 표시) 사후 조직 손상 또는 장기 포르말린 저장 유물 등의 유물, 조심 (예를 들어, neuropil 변화를 나타내는 굵은 자기 공명 영상 hypointensities 8).
      참고 : 대뇌 피질의 CMIS의 다른 조직 병리학 적 아형이 다른 MR 특성을 가지고있다. CMI의 하위 유형에 대한 자세한 내용은 독자 생체 (7)을 연구 최근이라고합니다.
    2. AF자기 공명 영상에 가능한 대뇌 피질의 CMIS를 식별 터가, 조직 병리학 적 검증을위한 관심 영역을 샘플링. 조직 병리학와 MRI 이후 매칭을위한 해부학을 포함, 영역을 잘라해야합니다. 다음으로, 표준 조직 병리학을 수행합니다 (그러나 다른 방법이 적용될 수 있음).
    3. 약 30 X 20 X 5mm 3 가능한 대뇌 피질의 CMI를 포함하는 영역을 잘라.
    4. 정확한 샘플링을 획득하기 위해, MR 화상의 슬라이스 두께, 및 조직 구조에 의해 병변의 위치를​​ 추정한다. 직접 병변을 표적에 필요한 (파라핀 매립 후) 연속 절편의 양을 제한하기 위해 약간 추정 위치 위 병변 조직을 잘라.
    5. 샘플링 된 조직이 조직 카세트를 맞는 있는지 확인합니다. 카세트에서 절단면이 아래로 표면을 놓습니다.
    6. 조직의 처리까지, 10 % 포르말린에있는 모든 조직 카세트를 보관하십시오.
    7. 파라핀 삽입을위한 조직을 처리. 이것은 보통 등급 알코올 크실렌 조직 (예를 들면, 70 % ~ 100 %에서 95 %) 화장실 및 클리어링의 시리즈를 통해, 조직을 탈수 자동 절차를 포함한다.
    8. 파라핀 왁스 블록 조직을 포함시킵니다. 절단 대상 표면 매립 후 얼굴 확인.
    9. 목표 병변이 검색 될 때까지, 마이크로톰로 4-6 μm의 시리얼 부분을 잘라.
    10. 37 ℃ 수조의 표면 위에 부유 섹션. 유리 슬라이드에 섹션을 탑재합니다. 유리에 조직을 결합하는 온난화 블록에 슬라이드를 놓습니다. 스토어 실온에서 O / N 슬라이드.
    11. 첫 번째 섹션에 적절한 염색 (예를 들어, H & E 염색)을 수행 더 사용 (예를 들어, 면역 조직 화학)에 대한 인접한 빈 부분을 유지.
    12. 선택의 매체를 장착 한 방울을 이용하여, H & E 염색 섹션이 커버 슬립. 부드럽게 기포를 방지 슬립을 낮출.
    13. 해당 잡지에서 광학 현미경을 사용하여 섹션을, 연구nification. 이전에 취득한 자기 공명 영상에 섹션을 비교.

2. 생체 7T MRI에 두피 Microinfarcts 평가

  1. 도 6에 기재된 바와 같이 (적어도 3D FLAIR 포함) 생체 MRI 프로토콜을 사용하여 관심의 환자 집단에서 7T MRI를 수행한다.
  2. CMIS에 대해 다음 7T 평가 기준을 사용하여 다음 단계에서 설명하는대로 생체 7T 자기 공명 영상에서 대뇌 피질의 CMIS 평가 : 대뇌 피질의 CMIS는, (또는 hypointense 센터없이) 검출 (T2)에 hyperintense, T1에 hypointense, FLAIR에 hyperintense 있습니다 뇌 (예를 들어, 시상 및 횡)의 적어도 두 개의보기에, 큰 치수 ≤4 mm -6,7-와 혈관 주위 공간 구별 피질로 제한.
  3. 동시에 예를 들어, FLAIR, T1 및 T2 이미지, MeVisLab (그림 3)보기, 세 가지 이미지 뷰어와 인터페이스를 사용합니다. 이 플랫폼의여보세요WS 다수의 시청자를 통합하고 가능한 병변의 위치에 마커를 배치합니다.
  4. 첫 번째 시상보기에서 FLAIR에 한 반구을 평가. hyperintense 병변에 대한 전체 피질을 화면. 모든 hyperintens 병변 ≤4 MM은 가능한 CMI입니다. 각각의 가능한 CMI를 클릭하여 마커를 놓습니다.
  5. 다른 반구에 대해 반복합니다.
  6. T1과 T2의 모든 표시 위치를 확인합니다. 이 T2에서 T1 또는 hyperintense에 hypointense없는 경우 위치를 폐기하십시오.
  7. FLAIR, T1 및 T2에, 가로보기를 평가합니다. 표시되지 않은 경우 위치를 폐기하십시오. 의심스러운 경우에 관상보기를 확인합니다.
  8. MRI 아티팩트와 해부학 적 변화 (특히 sulcal 가장자리)에주의.
  9. 마커를 저장합니다.

그림 3
대뇌 피질의 microinfarcts의 평가를위한 그림 3. 예 이미지보기 플랫폼입니다. 인터페이스가 사용되며, INTMeVisLab에 egrated. 이 프로그램은 시상 / 가로 / 관상 방향 사이를 쉽게 전환하고, 배치하고 가능한 병변의 위치에 마커를 저장, 동시에 여러 시청자들을 통합 할 수 있습니다. (다른 마커는 병변의 다른 유형에 대해 선택 될 수있다).

3. 생체 3T MRI에 두피 Microinfarcts 평가

  1. 관심의 환자 인구의 3T 자기 공명 영상을 획득. 기존의 데이터는 한 MR 촬상 프로토콜 적어도 3D T1 및 T2와 FLAIR 포함로서 사용될 수있다.
  2. CMIS에 대해 다음 3T 평가 기준을 사용하여 다음 단계에서 설명하는대로 생체 내 3T 자기 공명 영상에서 대뇌 피질의 CMIS 평가 : 대뇌 피질의 CMIS는 T1에 뇌의 두 개 이상의 뷰에 대한 검출 (CSF와 isointense) hypointense있다 (예를 들면 시상 및 횡단), 최대 차원 ≤4 mm의 혈관 주위 공간에서 서로 다른 피질, 제한.
    1. hypoint의 위치를​​ 탐색FLAIR 및 T2 강조 영상에서 T1에서 발견 ense 대뇌 피질의 병변. 위치가 FLAIR 및 T2에 hyperintense 또는 (회색 문제와) isointense 인 경우 가능성이 대뇌 피질의 CMI 등의 병변을 평가. hypointense 신호 T1의 hypointense 병변을 나타내는, T2에서 볼 인해 출혈성 병변, 용기, 또는 아티펙트 중입니다 동일한 위치에있는 경우 병변 버린다. 의심스러운 경우, T2 * 강조 영상 (9)의 위치를 확인합니다.
  3. 전술 한 바와 같이 동일한 인터페이스를 사용한다.
  4. 첫 번째 시상보기에서 T1에 한 반구을 평가. 초점 hypointense 병변에 대한 전체 피질을 화면. 모든 hypointense 병변 ≤4 MM은 가능한 CMI입니다. 각각의 가능한 CMI를 클릭하여 마커를 놓습니다.
  5. 다른 반구에 대해 반복합니다.
  6. 횡단 (T1)을 평가하고, 동시에 횡단 감각과 T2의 모든 표시 위치를 확인합니다. 시선이 FLAIR 및 T2에 hyperintense 또는 isointense 경우 가능한 CMI와 위치. 위치 나 폐기F는 이슈 또는 해부학 적 변화 될 것으로 보인다. 이 T2에 hypointense 경우 위치를 폐기하십시오.
  7. 특히, 여러 인접 뇌회 (gyri)에 표시 sulci의 가장자리를 조심한다 뇌의 '가장자리'에서 유물을 울리는, T1 강조 영상에 CMIS 같이 이슈를 조심에서 (측두엽에서 대형 선박에 대한 조심 폴란드). 마지막으로, 그것은 더 큰 피질 경색에 근접 조직에서 가능한 대뇌 피질의 CMIS을 폐기하는 것이 좋습니다.
  8. 마커를 저장합니다.

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Representative Results

높은 해상도가 제공된다 7T에서 취득한 생체 시퀀스의 고화질화의 인상 (도 4) 여기 . 이것은 0.18 mm의 등방성 해상도, * 가중 생체 검사 3D T2입니다. 조직은 조직 학적으로 입증 된 알츠하이머 질환과 심각한 대뇌 아밀로이드 혈관 병증 (CAA)와 84 세의 미친 여성에서 파생되었다. 이미지의 세부 사항은 대뇌 피질의 미세 혈관 병변의 확인을 할 수 있습니다. T2 *뿐만 아니라 공기로서, 철 쉽다. 이 조직은 피질 내 미세 혈관 병변의 높은 부담을 포함하고 있습니다. 이 석판의 sulci의 hypointensities는 대뇌 피질의 미세 혈관 병리 평가를 방해 할 수 기포의 결과입니다. CMIS 피질의 식별을 위해, T2 강조 시퀀스가​​ 필요하다.

그림 5는 대표대뇌 피질의 CMI는 7T에서 생체 이미지를 확인했다. 이 대뇌 피질의 CMI는 보통 알츠하이머 병리학 (Braak & Braak 단계 4)과 86 세 여성의 사후 뇌 조직에서 발견되었다. 해당 H & E 섹션이 병변은 캐비테이션 7 만성 gliotic CMI 있음을 확인했습니다.

그림 6은 생체 7T MRI에서 발견 된 대표적인 가능성이 대뇌 피질의 microinfarct이다.

그림 7은 생체 내 3T MRI에서 발견 된 대표적인 가능성이 대뇌 피질의 microinfarct이다.

그림 4에서 프레임
7T에서 획득 그림 4. 대표 사후 이미지. 이 비디오를 보려면 여기를 클릭하십시오.
이것의 3D 영화이며0.18 mm의 등방성 (T2) * 심각한 아밀로이드 혈관 병증이있는 경우의 가중 이미지입니다. 이러한 뇌 석판은 넉넉한 박사 Annemieke Rozemuller, VUMC, 암스테르담에 의해 제공되고있다.

그림 5
그림 5. 대뇌 피질의 microinfarct의 조직 병리학을 MR이 유도.
캐비테이션과 대뇌 피질의 만성 gliotic microinfarct을 보여주는 FLAIR, T2, T1, 물티슈, 및 H & E 염색이되어 묘사된다. 이 수치는 7에서 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6
7T MRI 6. 대표 가능성이 대뇌 피질의 microinfarct 그림.
7T에 대뇌 피질의 microinfarct는 hyperintense입니다T1에 FLAIR 및 T2, 및 hypointense에. 이 경우는 엽성 뇌출혈로 고통 45 세의 여성입니다. 자기 공명 영상 박사 카린 Klijn, UMCU, 위트레흐트의 예의입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7
3T MRI 7. 대표 가능성이 대뇌 피질의 microinfarct 그림.
3T에 대뇌 피질의 microinfarct는 최고의 3D (T1)에 hypointense 병변으로 식별 할 수 있습니다. FLAIR 및 T2에 해당하는 위치는 (이 경우) hyperintense 또는 isointense해야한다. 이 경우는 알츠하이머 병의 임상 적 진단으로 76 세의 여성입니다. 자기 공명 영상은 박사 크리스토퍼 첸, 싱가포르 국립 대학, 싱가포르의 예의입니다. PLEASE이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

TI TR / TE 플립 / 재 초점 각도 획득 해상도 매트릭스 크기 조각 평균 스캔 시간
(MS) (MS) (°) (μm의 3) (시간 : 분 : 초)
(T2) - 3,500 / 164 40분의 90 400x400x400 500x280 (100) 4 1시 52분 3초
예민한 후각 1600 # 8,000 / 164 40분의 90 400x400x400 500x280 (100) 4 4시 16분 8초
(T1) (28)0 7.7 / 3.5 6 / - 400x400x400 348x348 (80) 3 0시 55분 38초
T2 * - 20분의 75 25 / - 180x180x180 832x834 (278) 1 4시 59분 31초
더 감도 부호화 (SENSE) 가속이 적용되지 않았다. # TI 10 % 포르말린에 기초하여 결정 하였다.

표 1. 사후 검사 매개 변수를 설정합니다.

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Discussion

CMIS은 지난 몇 년간 관심이 증가 끌었다. 부검 연구에서 파생 된 증거의 성장 몸은 노화에 따른인지 기능 저하 및 치매 4,5에 중요한 기여로 CMIS을 확인했다. CMIS는 지금 7T 또한 3T MRI에 감지됩니다. 최적화 및 이러한 병변에 대한 평가 프로토콜의 표준화는 전 세계에 걸쳐 코호트 연구에서 강력하고 유효한 CMI 검출의 신속한 구현을 지원합니다. 이것은 앞으로의 임상 연구에서 널리 노화, 뇌 혈관 질환의 맥락에서 CMIS의 임상 관련성 평가, 치매있게 양쪽 단면뿐만 아니라 9,10- 길이.

이 작품의 한 방법 그것이 지금까지 만 사후 평가 될 수 CMIS의 생체 검출을위한 방법을 개발 (연속적 개선)하는 절차로 간주 될 수 있다는 점에서 'meta-방법 '실제로 신경에 의해병리학 자. 새로운 프로토콜 및 MRI 이미지 처리 기술에 의해 생체 CMI 검출 방법을 향상 개발 가장 중요한 단계는 현재 금 표준 조직학, 그것을 확인한다. 조직학과 비교할 CMIS의 생체 검출의 중요한 한계는 해상도이다. 그러나, 생체 자기 공명 영상에서 작은 CMIS을 감지 할 수 없을 것이라는 사실에도 불구하고, 그것은 몇 가지 조직 학적 섹션에 미세한 CMIS 찾고만큼 효과적인 것으로 증명 수도 전체 뇌 범위를 제공한다.

CMI 평가를위한 생체 지침을 설정하는 중요한 단계는 사후 인간의 뇌 조직의 생체 고해상도 MRI에 의해 인도 CMIS의 조직 병리학 적 검증이었다. 여기에 제시된 생체 주사 프로토콜은 피질 미세 혈관 병리의 검증을 위해 최적화되어 있지만, 다른 신규 한 뇌 영상 마커 생체 평가를 지원하기 위해, 광범위한 연구 컨텍스트에서 적용될 수있다. 스캔 사후 시간잃어버린 뇌 조직은 여기 인정해야 그 문제를 가지고 있습니다. 포르말린 고정 조직의 장기간 보관이 유물 8의 원인이 될 수 있습니다. 기포는 특히 유동체 조직 경계에서, MR 신호를 방해 할 수 있기 때문에 다른 과제는, 기포에 의한 MRI 아티팩트이다. 따라서, 기포의 제거는 중요한 단계이다. 공기 쉽고 슬래브 사이 뇌회 (gyri) 사이 빈 혈관에 축적한다. 후자를 극복하기 위해, 하나는 이상적 않은 컷 조직의 전체 블록을 스캔 할 것이다. 그러나 표준화 된 부검 절차의 일부는 10 mm 두께의 슬래브의 포르말린 고정 조직을 절단됩니다. 사후 조직 검사는 충분한 B0의 shimming 및 정확한 RF 전력 최적화 (단계 1.1.10)을 보장하기 위해 특별한주의가 필요합니다. 이 지역의 MRI 물리학에서 특정주의를해야 할 수도 있습니다. 이러한 단계는 7T MRI 스캐너 벤더에 의존하고 개별 연구 그룹의 욕구에 따라 최적화 될 수있다. 스캔하는 동안, 석판 eith 있습니다ER 10 % 포르말린 또는 MR 신호없이 양성자가없는 유체 PFPE 윤활제, 잠긴. 양성자가없는 유체를 사용하는 이점은 더 B0의 shimming을 가능하게하고, 그것은 매우 소수성으로는 조직을 관통하지 않는 것이 필요한 시야를 최소화한다는 것이다. 단점은 비싼이며, (유성 물질 인) 사용 비실용적 일 수 있다고합니다. 포르말린은 사용에 훨씬 용이 저렴하고, 조직이 이미 포르말린 고정 될 때 조직에 방해가되지 않습니다. 포르말린의 단점은 7T, 대용량의 스캔 (예., 전체 뇌)에서 RF 불균일성을 야기 할 수 있다는 것이다, 그 물질은 독성이있다. 생체 자기 공명 영상의 또 다른 자주 적용 포함 물질은 한천 겔입니다. 한천은 슬래브 또는 단일 개별 병리 검체를 스캔 이상적이며, 주요 이점은 전위 이동의 감소이다. 또한, 기준점의 위치가 같은 인공 건축물 11을 사용할 수있다.

(3 복셀 0.5x0.5x0.7 mm). 적용 7T 감각이 가중 크게 T2, 및 분 허혈성 병변 (12)를 시각화 때문에 매우 적합하다. * T2의 시퀀스는 대뇌 microbleeds 13의 검출에 포함 된, 또한 T2가 없을 CMI 위치를 확인하기 위해 사용될 수있다. 그것은 현재 7T 감각 시퀀스 인해 이러한 영역에서 낮은 신호대 잡음비에, 측두엽의 신뢰성 평가를 허용하지 않는다는 점에 유의해야한다. 다른 연구 그룹은 필연적으로 자신의 FLAIR 및 T2 강조 프로토콜을 사용하지만이 CMI 검출에 관한 서로 다른 감도가 발생할 수 있습니다.

생체 3T MR 메신저에 대뇌 피질의 CMIS의 평가에 7T 평가 기준의 번역나이는 더 큰 환자 샘플에서 CMIS의 조사를 허용하는 것이 중요하다. 그러나 고려해야 할 몇 가지 과제가있다. 첫째, 대부분의 임상 적용 프로토콜의 표준 절차되지 않을 수 있습니다 3T MRI 스캔 프로토콜에 적어도 하나의 3D 시퀀스를 포함하도록 보장합니다. 둘째, 3T에서 FLAIR 순서는 일반적으로 덜 무겁게 T2 7T에보다 가중치이다. 즉 *이 FLAIR 및 T2 (사용 가능한 경우)에 대한 확인과 함께, 3D T1 강조 영상에서 대뇌 피질의 CMIS을 평가하는 것이 좋습니다 이유이며, 의심 (T2)의 경우. 이 프로토콜, 고해상도 3D T1 (1.0 mm의 등방성 복셀), 2D FLAIR (1.0x1.0x3.0 mm 3 복셀) 및 2D (T2)에 설명 된 현재 CMI 평가 가이드 라인의 목적 (1.0x1.0x3.0 들어 3 mm 복셀) (9)를 사용 하였다. 이러한 이미지는 32 채널, 3T MRI 시스템에 인수 된 헤드 코일을받을 수 있습니다.

생체 CMI 평가의 몇 가지 제한은 장소에 있습니다. 생체 자기 공명 영상 연구에 시각적으로 CMIS 평가도전 emains 명확 평가자 따라 달라집니다. 그것은 훈련이 필요하지만, 심지어 적절한 경험을 가진이 작은 병변은 쉽게 사람의 눈에 의해 탐지되지. 더 큰 샘플에 적용 특히 또한, 평가 CMIS는 노동 집약적이고 시간이 많이 소요 오히려입니다. 따라서, 시각적 도움 등급 14 CMIS의 식별을위한 반 - 자동 검출 방법을 개발하기 위해 중요하다. 그것은 3T MRI는 더 큰 CMIS를 감지 인정해야한다. 같은 낮은 정도이기는하지만, 7T에 적용됩니다. 그럼에도 불구하고, 자기 공명 영상에서 감지 된 CMIS는 중요하고 특정 임상 상관 관계 (9)가 않습니다.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fomblin / Galden PFPE Solvay Solexis, Bollate, Italy
7T MR system Philips Healthcare, Cleveland, OH, USA
32-channel receive head coil Nova Medical, Wilmington, MA, USA
MeVisLab MeVis Medical Solutions AG, Bremen, Germany

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References

  1. Vander Kolk, A. G., Hendrikse, J., Zwanenburg, J. J., Visser, F., Luijten, P. R. Clinical applications of 7 T MRI in the brain. Eur J Radiol. 82, (5), 708-718 (2013).
  2. Pantoni, L. Cerebral small vessel disease: from pathogenesis and clinical characteristics to therapeutic challenges. Lancet Neurol. 9, 689-701 (2010).
  3. Gouw, A. A., et al. Heterogeneity of small vessel disease: a systematic review of MRI and histopathology correlations. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82, (2), 126-135 (2011).
  4. Smith, E. E., Schneider, J. A., Wardlaw, J. M., Greenberg, S. M. Cerebral microinfarcts: the invisible lesions. Lancet Neurol. 11, 272-282 (2012).
  5. Brundel, M., de Bresser, J., van Dillen, J. J., Kappelle, L. J., Biessels, G. J. Cerebral microinfarcts: a systematic review of neuropathological studies. J. Cereb. Blood Flow Metab. 32, (3), 425-436 (2012).
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  11. Vander Kolk, A. G., et al. Imaging the intracranial atherosclerotic vessel wall using 7T MRI: initial comparison with histopathology. AJNR Am J Neuroradiol. 36, (4), 694-701 (2015).
  12. Visser, F., Zwanenburg, J. J., Hoogduin, J. M., Luijten, P. R. High-resolution magnetization-prepared 3D-FLAIR imaging at 7.0 Tesla. Magn Reson Med. 64, (1), 194-202 (2010).
  13. Brundel, M., et al. High prevalence of cerebral microbleeds at 7Tesla MRI in patients with early Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 31, (2), 259-263 (2012).
  14. Kuijf, H. J., et al. Detecting cortical cerebral microinfarcts in 7.0 T MR images. IEEE International Symposium on Biomedical Imaging. 982-985 (2013).

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