Beoordelen Cortical Cerebral Microinfarcts op hoge resolutie MR afbeeldingen

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

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Een hoge resolutie ex vivo 7T MRI-protocol wordt voorgesteld, om MR-geleide histopathologische validatie van microvasculaire pathologie voeren in post-mortem menselijk hersenweefsel. Verder zijn richtlijnen voor het beoordelen van corticale microinfarcts de in vivo 7T en 3T MR beelden.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Cerebrale microinfarcts frequent bevindingen in de post-mortem menselijke hersenen, en zijn gerelateerd aan cognitieve achteruitgang en dementie. Door hun kleine afmetingen is het een uitdaging om ze te bestuderen op klinische MRI-scans. Het werd onlangs aangetoond dat corticale microinfarcts kunnen worden afgebeeld met MRI-scanners met hoge magnetische veldsterkte (7T). Op basis van deze ervaring, een deel van deze letsels is ook zichtbaar op lagere resolutie 3T MRI. Deze bevindingen werden bevestigd met ex vivo beeldvorming van post-mortem menselijk hersenweefsel, begeleid door histopathologische verificatie van mogelijke corticale microinfarcts.

Hier een ex vivo beeldvorming protocol wordt gepresenteerd, met het oog op het valideren van MR waargenomen cerebrale microvasculaire pathologie met histologische evaluatie. Verder zijn richtlijnen voor het beoordelen van de corticale microinfarcts op zowel in vivo 7T en 3T MR-beelden. Deze richtlijnen bieden onderzoekers wet een tool om corticale microinfarcts op in vivo beelden van grotere monsters van patiënten te kunnen waarderen, verder te ontrafelen hun klinische relevantie in cognitieve achteruitgang en dementie, en deze laesies te vestigen als een nieuwe biomarker van cerebrale kleine vaartuig ziekte.

Introduction

De toepassing van ultra-high veld 7 Tesla (T) MRI patiënt studies vordert snel 1. Dit artikel beschrijft een representatieve toepassing van 7T MRI in het kader van cerebrovasculaire ziekte in de ouder wordende hersenen. Cerebrovasculaire ziekte is een belangrijke oorzaak van cognitieve achteruitgang en dementie. Deze bijdrage vasculaire dementie impliceert vaak de kleine bloedvaten van de hersenen, zoals slagaders, kleine aders en haarvaten. Daarom wordt aangeduid als cerebraal SVD (SVD) 2. Omdat de cerebrale kleine vaartuigen te klein te vangen conventionele MRI, maar de gevolgen van SVD - dwz de resulterende weefselbeschadiging - kan worden gevisualiseerd. Dit geldt ook voor de witte stof hyperintensiteiten, cerebrale microbloedingen en lacunaire infarcten 3.

Andere belangrijke manifestaties van SVD zijn cerebrale microinfarcts (CMI's) 4. Autopsie studies melden een hoge prevalentie van CMI's in Vascheid op dementie en de ziekte van 5 Alzheimer. Echter, vanwege hun kleine afmetingen (variërend van 50 urn tot enkele mm) de detectie ontsnappen conventionele MRI 4,5. 7T MRI biedt hoge resolutie beelden met een verbeterde signaal-ruis-verhouding en contrast, waarbij de detectie van bepaalde structuren en letsels dan de detectiegrens van conventionele MRI maakt. Deze techniek werd ook toegepast voor het detecteren CMI's. Om mogelijke CMI's, velen in vivo 7T MRI-scans werden eerder gescreend op letsels met maten <5 mm en imaging kenmerken in overeenstemming met ischemische eigenschappen te identificeren. Dergelijke beschadigingen kunnen betrouwbaar worden geïdentificeerd in de cortex. Deze focale langwerpige laesies hyperintense op 7T FLAIR (0,8 mm isotrope voxels), beperkt tot de cortex en leek zich vanaf het corticale oppervlak, hyperintense op T2 (0,7 mm isotrope voxels) en hypointense op T1 (1,0 mm isotrope voxels). Bevestigd werd dat deze laesies corticale CMI's met behulp van eenMR-geleide histopathologie benadering in post-mortem menselijk hersenweefsel 6,7.

Hier wordt de ex vivo MRI protocol geleverd dat werd gebruikt in eerdere studies voor histopathologische bevestiging van corticale CMI's. Ten tweede worden de richtsnoeren voor het beoordelen van de corticale CMI's op in vivo 7T MRI. Ten slotte heeft de beoordeling van de corticale CMI's op 7T vertaald om op grotere schaal beschikbaar 3T MRI, en richtlijnen voorzien hoe corticale CMI's te identificeren op 3T MRI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Het gebruik van de autopsie monsters en in vivo MR-beelden voor dit protocol is in overeenstemming met de plaatselijke regelgeving en door de lokale institutionele review board van het Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMCU) goedgekeurd.

1. MR-geleide Histopathologische validatie van corticale Microinfarcts

  1. Ex vivo MRI
    1. Bij het hanteren van hersenweefsel, altijd handschoenen en geschikte beschermende kleding dragen.
    2. Gebaseerd op de onderzoeksvraag, selecteert geschikte, bij voorkeur van 10 mm dik, met formaline gefixeerde hersenen platen. De hersenen plakken voor dit papier waren afkomstig van de neuropathologie afdeling van het UMCU, en de Vrije Universiteit Medisch Centrum (VUMC), op basis van bekende Alzheimer pathologie.
      1. Formaline-fix gehele hersenen gedurende ten minste 3-4 weken door onderdompeling in 10% formaline voorafgaand aan snijden. Snijd de hersenen in coronale platen, met beide hersenhelften.
      2. Voor post-mortem scannen, selecteert u bijvoorbeeld drie hersenen slabs per hersenen uit de frontale, temporo-pariëtale en occipitale gebieden van de hersenen. Het huidige protocol is geoptimaliseerd voor het gebruik van drie coronale hersenen platen gemaakt met beide hemisferen, in één scan sessie.
    3. Neem foto's van de hersenen platen aan beide zijden (dorsale en caudale) en nemen zorgvuldig aantekeningen (of te schetsen) de oriëntatie van de platen in de houder en in de scanner, om later co-localisatie van histologie met MRI.
    4. Vul een speciaal gebouwde houder (figuur 1) - in dit geval een die past binnen de MR hoofdspoel - met 10% verse formaline bij kamertemperatuur. Als MRI signaal van de vloeistof ongewenst is, gebruikt een perfluorpolyether (PFPE) glijmiddel met een geschikte dichtheid in plaats van formaline (zoals Fomblin of Galden PFPE). Zorgen voor een flowkast bij het hanteren van formaline.
    5. Bij het plaatsen van de hersenen platen in de container, zorg ervoor om luchtbellen te voorkomen. Verwijder het merendeel van de luchtbellen door voorzichtig shaking het weefsel, hetzij met de hand of met behulp van een shaker of ultrasoon bad.
    6. Zorg ervoor dat de platen kan bewegen binnen de houder en beperkt de hoeveelheid benodigde vloeistof door een kleinere container naar de platen op hun plaats te houden (figuur 1).
    7. Bedek de container met plastic of parafilm, om verdamping te voorkomen en de MR (hoofd) rol van potentiële contaminatie (figuur 2) beschermen.
    8. Gebruik hele lichaam 7T MRI scanner met een geschikte spoel. In dit protocol een dual zend- en 32-kanaals ontvangen hoofd spoel wordt gebruikt.
    9. Plaats de container in het hoofd spoel, gewikkeld in een handdoek of chirurgische onderlegger, om potentiële morsen van vloeistof te voorkomen. Zorg ervoor dat de container kan bewegen, en dat de platen blijven horizontale stand (figuur 2).
    10. Voer een survey scan die kan worden gebruikt voor de planning van de hoge resolutie scans, correct B0 inhomogeniteit met een geschikt hulpmiddel vulplaten en kalibreer de RF-vermogende correcte flip hoeken (het paar platen vereisen minder energie vergeleken met in vivo scannen Een hoofd) volgens het protocol van de fabrikant verkrijgen.
    11. Het plan van de hoge resolutie overnames op de enquête scan, om ervoor te zorgen de hersenen platen zijn volledig in het gezichtsveld van. Scan de hersenen platen O / N met de hoge resolutie acquisities getoond in Tabel 1, die geoptimaliseerd zijn voor ex vivo imaging. De overname protocol hier gepresenteerde is voorzien van een 3D FLAIR, T2 en T1 gewogen afbeelding met een isotrope resolutie van 0,4 mm en een T2 * gewogen afbeelding met een isotrope resolutie van 0,18 mm.
    12. Identificeren automatische software processen die het scannen kunnen onderbreken, zoals geautomatiseerde up-data die O / N lopen, of waarschuwingen voor perifere zenuwstimulatie, en zorg ervoor dat de scanner procedures zullen niet worden onderbroken door deze.
    13. Bewaken van de scanner O / N voor eventuele bevestiging pop-ups die scannen kunnen onderbreken, door het gebruik van bijvoorbeeld een VPN-verbinding.
    14. Zet de volgende ochtend (na een totale scan tijd van ongeveer 12 uur in het huidige protocol). Bewaar de hersenen platen in formaline, opruimen.
    15. De beelden op te slaan op een externe harde schijf.

Figuur 1
Figuur 1. Bereiding van met formaline gefixeerde hersenen platen voor post-mortem scannen met 7T MRI. Een speciaal gebouwde perspex houder wordt gevuld met 10% formaline of een perfluorpolyether (PFPE) smeermiddel als MRI signaal van de vloeistof ongewenst. Drie 10-mm dikke coronale hersenen formaline gefixeerde platen worden geplaatst in de houder. Een kleinere houder wordt gebruikt om de platen op hun plaats te houden. Tape de tweede houder aan de eerste, om verplaatsing te voorkomen.

Figuur 2
Figuur 2. Plaatsingvan speciaal gebouwde container 7T hoofdspoel. Bedek de container met plastic of parafilm verdamping van het formaline voorkomen. Plaats de container, ingesloten in een handdoek of chirurgische onderlegger, in het hoofd spoel van een 7T MR-scanner. Zorg ervoor dat de container kan bewegen, en dat de platen blijven horizontaal.

  1. Histopathologie
    1. Identificeren van mogelijke corticale CMI's - of andere laesies van belang - op de verkregen beelden. Deze letsels zijn de doelstellingen voor histologische analyse. Kijk uit voor artefacten, zoals post-mortem weefselschade (die soms verschijnen op het oppervlak van de hersenen platen als gevolg van bezuinigingen) of langdurige opslag formaline artefacten (bv grof MRI hypointensities vertegenwoordigen neuropil veranderingen 8).
      Opmerking: Verschillende histopathologische subtypes van corticale CMI's hebben verschillende MR kenmerken. Voor meer informatie over CMI subtypes, wordt verwezen naar een recent ex vivo studie 7.
    2. After identificatie van mogelijke corticale CMI's op de MR-beelden, proeven van de regio van belang zijn voor histopathologische validatie. Zorg ervoor dat u uit te snijden een regio, met anatomische oriëntatiepunten, voor latere aanpassing van de MRI met histopathologie. Voeren standaard histopathologie, als volgt (maar ook andere benaderingen kunnen ook van toepassing).
    3. Knip een gebied van ongeveer 30 x 20 x 5 mm 3 bevat een mogelijke corticale CMI.
    4. Om nauwkeurige sampling te verkrijgen, schatten de laesie locatie door de slice dikte van de MR-beelden, en weefsel architectuur. Handmatig snijden het weefsel iets boven de verwachte laesies om de hoeveelheid seriële snijden (na inbedden in paraffine) die nodig is voor het richten van de laesie te beperken.
    5. Zorg ervoor dat de bemonsterde weefsel past een tissue cassette. Plaats het oppervlak te snijden naar beneden in de cassette zijn.
    6. Houd alle weefselcassettes in 10% formaline, totdat de verwerking van het weefsel.
    7. Verwerk de weefsel voor paraffine inbedding. Meestal gaat een geautomatiseerde procedure dehydrateren het weefsel door een reeks gegradeerde alcohol (bijvoorbeeld 70% tot 95% tot 100%) baden en clearing van het weefsel in xyleen.
    8. Insluiten het weefsel in paraffine blokken. Zorg ervoor dat het oppervlak te snijden gezichten na inbedden.
    9. Snijd 4-6 urn serial secties met een microtoom, totdat de beoogde laesie wordt opgehaald.
    10. Float de gedeelten over het oppervlak van een 37 ° C waterbad. Monteer de onderdelen op glasplaatjes. Plaats de glaasjes op een opwarming blok om het weefsel aan het glas hechten. Store glijdt O / N bij RT.
    11. Voer een geschikte kleuring (bijvoorbeeld H & E-kleuring) op de eerste gedeelten, houdt aangrenzende planodeel voor verder gebruik (bv immunohistochemie).
    12. Dekglaasje het H & E gekleurde secties met behulp van een druppel fixeermiddel keuze. Zachtjes lager de slip, het vermijden van luchtbellen.
    13. Bestudeer de secties met behulp van een lichtmicroscoop, op een passend magnification. Vergelijk secties om de eerder verkregen MR beelden.

2. Het beoordelen Cortical Microinfarcts op in vivo 7T MRI

  1. Voer 7T MRI in de patiëntenpopulatie van interesse, met behulp van de in vivo MRI protocol (waarvan tenminste een 3D FLAIR omvat) volgens 6.
  2. Beoordelen corticale CMI's van de in vivo 7T MR-beelden zoals beschreven in de onderstaande stappen, met behulp van de volgende 7T classificatie criteria voor CMI's: corticale CMI's zijn hyperintense over Flair (met of zonder een hypo-intense centrum), hyperintense op T2, hypo-intense op T1, detecteerbaar ten minste twee weergaven van de hersenen (bijvoorbeeld sagittale en transversale), beperkt tot de cortex, onderscheiden van perivasculaire ruimten, met een grootste afmeting ≤4 6,7 mm.
  3. Met een interface met drie afbeeldingviewers gelijktijdig bekijken FLAIR, T1 en T2 afbeeldingen, bijvoorbeeld MeVisLab (figuur 3). Dit platform allows om meerdere kijkers nemen en markeringen op mogelijk letsel locaties te plaatsen.
  4. Beoordelen eerste halfrond over Flair in sagittale uitzicht. Zeef de gehele cortex van hyperintense laesies. Elke hyperintens letsel ≤4 mm is een mogelijke CMI. Plaats markers door te klikken op elke mogelijke CMI.
  5. Herhaal dit voor het andere halfrond.
  6. Controleer alle gemarkeerde locaties op T1 en T2. Gooi een locatie als het niet hypointense op T1 of hyperintense op T2.
  7. Beoordelen transversale uitzicht, op FLAIR, T1 en T2. Gooi een locatie als het niet zichtbaar is. Controleer de coronale weergave in geval van twijfel.
  8. Kijk uit voor MRI artefacten en anatomische afwijkingen (vooral sulcal randen).
  9. Opslaan markers.

Figuur 3
Figuur 3. Voorbeeld beeldweergave platform voor de beoordeling van de corticale microinfarcts. Een interface wordt gebruikt, integrated in MeVisLab. Dit programma maakt het mogelijk om meerdere kijkers tegelijkertijd op te nemen, gemakkelijk schakelen tussen sagittale / transversale / coronale oriëntatie en te plaatsen en op te slaan markeringen op mogelijk letsel locaties. (Verschillende markers kunnen worden gekozen voor verschillende soorten letsels).

3. Het beoordelen Cortical Microinfarcts op in vivo 3T MRI

  1. Verwerven 3T MR beelden van de patiëntenpopulatie van uw interesse. Bestaande gegevens kunnen ook zolang de MRI protocol bevat minimaal een 3D T1 en T2 en een FLAIR gebruikt.
  2. Beoordelen corticale CMI's van de in vivo 3T MR-beelden zoals beschreven in de onderstaande stappen, met behulp van de volgende 3T classificatie criteria voor CMI's: corticale CMI's zijn hypo-intense op T1 (dezelfde intensiteit krijgt CSF), detecteerbaar op ten minste twee standpunten van de hersenen (bv sagittale en transversale), beperkt tot de cortex, onderscheiden van perivasculaire ruimten, met een grootste afmeting ≤4 mm.
    1. Ontdek de locatie van een hypointense corticale laesie vinden op T1 op FLAIR en T2 gewogen beelden. Beoordeel de laesie als een waarschijnlijke corticale CMI als de locatie is hyperintense of dezelfde intensiteit krijgt (met de grijze stof) op de flair en T2. Gooi de laesie indien op dezelfde locatie een hypointense signaal gevonden T2, T1 hypointense vermelding van de laesie hetzij als gevolg van een hemorragische laesie, een vat of een artefact. In geval van twijfel, controleer de locatie op een T2 * gewogen afbeelding 9.
  3. Gebruik dezelfde interface als hierboven beschreven.
  4. Beoordeelt eerst een halfrond op T1 in sagittale uitzicht. Het scherm van de hele cortex voor focale hypo-intense laesies. Elke hypointense letsel ≤4 mm is mogelijk CMI. Plaats markers door te klikken op elke mogelijke CMI.
  5. Herhaal dit voor het andere halfrond.
  6. Beoordelen transversale T1, en tegelijkertijd te controleren alle gemarkeerde locaties op transversale flair en T2. Wat betreft de locatie als een waarschijnlijke CMI als het hyperintense of dezelfde intensiteit krijgt op de flair en T2. Gooi een locatie if lijkt een artefact of anatomische variatie. Gooi een locatie als het hypo-intense op T2.
  7. Kijk uit voor voorwerpen die eruit zien als CMI's op T1 gewogen beelden, vooral rinkelen artefacten aan de 'randen' van de hersenen die zal verschijnen op verschillende aangrenzende gyri, kijk uit voor de randen van sulci, kijk uit voor grote schepen in de temporale kwabben (aan de polen). Tenslotte wordt aanbevolen om mogelijke corticale CMI's in weefsel in de nabijheid ontdoen van een grotere corticaal infarct.
  8. Opslaan markers.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Een impressie van de hoge resolutie en hoge beeldkwaliteit van verworven bij 7T is voorzien van een ex vivo opeenvolging hier (figuur 4). Dit is een 3D T2 * gewogen ex vivo scan met een isotrope resolutie van 0,18 mm. Weefsel werd afgeleid van een 84-jarige vrouw met demente pathologisch bewezen Alzheimer en ernstige cerebrale amyloïde angiopathie (CAA). Het detail van het beeld maakt de identificatie van corticale microvasculaire pathologie. T2 * is gevoelig voor ijzer, en lucht. Dit weefsel bevat een hoge last van microvasculaire pathologie binnen de cortex. De hypointensities in de sulci van deze platen zijn de resultaten van de luchtbellen, die kunnen interfereren met de class corticale microvasculaire pathologie. Voor de identificatie van corticale CMI's, wordt een T2 gewogen sequentie vereist.

Figuur 5 stelt eencorticale CMI geïdentificeerd op ex vivo beelden op 7T. Deze corticale CMI werd gevonden in de post-mortem hersenweefsel van een 86-jarige vrouw met een matige Alzheimer pathologie (Braak en Braak stadium IV). De overeenkomstige H & E sectie vastgesteld dat dit letsel is een chronische gliotic CMI met cavitatie 7.

Figuur 6 is een representatieve waarschijnlijk corticale microinfarct, gedetecteerd in vivo 7T MRI.

Figuur 7 is een representatieve waarschijnlijk corticale microinfarct, gedetecteerd in vivo 3T MRI.

Frame van Figuur 4
Figuur 4. Vertegenwoordiger van post-mortem beelden verworven 7T. Klik hier om deze video te bekijken.
Dit is een 3D-film van een0,18 mm isotrope T2 * gewogen beeld van een zaak met ernstige amyloïde angiopathie. Deze hersenen platen zijn genereus geleverd door Dr. Annemieke Rozemuller, VUMC, Amsterdam.

Figuur 5
Figuur 5. MR-geleide histopathologie van corticale microinfarct.
Afgebeeld zijn een flair, T2, T1, natte weefsel, en H & E kleuring, met een corticale chronische gliotic microinfarct met cavitatie. Dit cijfer is aangepast van 7. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6
Figuur 6. Representatieve waarschijnlijke corticale microinfarct op 7T MRI.
Een corticale microinfarct op 7T is hyperintenseover Flair en T2, en hypo-intense op T1. Deze zaak is een 45-jarige vrouw, die uit een kwab intracerebrale bloeding geleden. MR-beelden zijn een hoffelijkheid van Dr. Karin Klijn, UMCU, Utrecht. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 7
Figuur 7. Vertegenwoordiger waarschijnlijke corticale microinfarct op 3T MRI.
Een corticale microinfarct op 3T kunnen het best worden geïdentificeerd als hypointense laesie op een 3D T1. De overeenkomstige locatie op FLAIR en T2 moeten hyperintense (in dit geval) of dezelfde intensiteit krijgt zijn. Deze zaak is een 76-jarige vrouw met een klinische diagnose van de ziekte van Alzheimer. MR-beelden zijn een hoffelijkheid van Dr. Christopher Chen, NUS, Singapore. Please klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

TI TR / TE Flip / heroriëntatie hoek Verworven resolutie Matrix grootte Plakjes Gemiddelden Scan duur
(Mevrouw) (Mevrouw) (°) (pm 3) (h: min: sec)
T2 - 3500/164 90/40 400x400x400 500x280 100 4 01:52:03
FLAIR 1600 # 8000/164 90/40 400x400x400 500x280 100 4 04:16:08
T1 280 7.7 / 3.5 6 / - 400x400x400 348x348 80 3 00:55:38
T2 * - 75/20 25 / - 180x180x180 832x834 278 1 04:59:31
Ongevoelig coderen (SENSE) versnelling aangebracht. # De TI werd bepaald op basis van 10% formaline.

Tabel 1. Post-mortem scan parameters.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

CMI's hebben aangetrokken steeds meer aandacht in de afgelopen jaren. Een groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal afkomstig van autopsie studies heeft CMI's als belangrijke bijdragen aan leeftijd gerelateerde cognitieve achteruitgang en dementie 4,5 geïdentificeerd. CMI's zijn nu detecteerbaar op 7T en ook 3T MRI. Optimalisatie en standaardisatie van assessment protocollen voor deze laesies zal een snelle uitvoering van de robuuste en geldig CMI detectie in cohort studies over de hele wereld te ondersteunen. Dit zal een brede evaluatie van de klinische relevantie van CMI's in de context van veroudering, cerebrovasculaire ziekten en dementie bij toekomstige klinische studies mogelijk, transversale en longitudinale 9,10.

De beschreven werkwijze in dit werk is eigenlijk een'meta-werkwijze in die zin dat het als een procedure te ontwikkelen (en achtereenvolgens verbeteren) werkwijzen voor in vivo detectie van CMI's, waardoor tot nu toe alleen worden beoordeeld postmortale kan worden beschouwd door een neuropatholoog. De meest kritische stap in de ontwikkeling van verbeterde in vivo CMI detectiemethoden door nieuwe MRI protocollen en beeldverwerking technieken om het te valideren met histologie, die momenteel de gouden standaard. Een belangrijke beperking van de in vivo detectie van CMI's vergeleken met histologie oplossing. Ondanks het feit dat in vivo MRI zal niet in staat zijn de kleinere CMI's te detecteren, verstrekt het hele hersenen dekking, waaruit blijkt net zo effectief als naar microscopische CMI's op enkele histologische secties zijn.

Een belangrijke stap op weg naar de in vivo leidraad voor CMI waardering vast te stellen was de histopathologische validatie van CMI's, geleid door ex vivo hoge resolutie MRI van post-mortem menselijk hersenweefsel. Het protocol hier gepresenteerde ex vivo scan is geoptimaliseerd voor de validatie van corticale microvasculaire pathologie, maar kan worden toegepast in een bredere context onderzoek ter ondersteuning van in vivo beoordeling van andere nieuwe brain imaging markers. Scannen post-mortem human hersenweefsel heeft zijn uitdagingen, die hier moet worden erkend. Langdurige opslag van formaline gefixeerd weefsel kan artefacten 8 veroorzaken. Andere problemen zijn MRI artefacten veroorzaakt door luchtbellen, omdat luchtbellen verstoren het MR signaal, vooral in vloeibare weefsel grenzen. Daarom is het verwijderen van de luchtbellen een belangrijke stap. Air gemakkelijk accumuleert in lege bloedvaten, tussen gyri en tussen de platen. Om dat laatste te overwinnen, zou men idealiter scan een heel blok van de VN-cut weefsel. Echter, een deel van gestandaardiseerde autopsie procedures is het snijden van de formaline gefixeerde weefsel in 10 mm dikke platen. Scannen van post-mortem weefsel vraagt ​​extra aandacht voor voldoende B0 shimming en correcte RF-vermogen optimalisatie (stap 1.1.10) te garanderen. Dit kunnen specifieke aandacht nodig hebben van een lokale MRI natuurkundige. Deze stappen zijn afhankelijk van de leverancier van de 7T MRI scanner kan worden geoptimaliseerd afhankelijk van de wensen van de individuele onderzoeksgroep. Tijdens het scannen, platen zijn either ondergedompeld in 10% formaline of een PFPE smeermiddel, dat een proton-vrije medium zonder MR signaal. Het voordeel van een proton vrij vocht is dat het minimaliseert het vereiste veld-of-view, het stelt beter B0 vulplaten, en dringt niet het weefsel is sterk hydrofoob. Nadeel is dat het duur is, en kan onpraktisch in gebruik zijn (zijnde een olieachtige stof). Formaline is veel gemakkelijker in gebruik, is goedkoop en niet interfereert met het weefsel wanneer het weefsel al formaline-gefixeerd. Het nadeel van formaline is dat het RF inhomogeniteit bij 7T, het scannen van grote volumes (bijv., Hele hersenen) kan veroorzaken, en dat de stof is giftig. Een ander veelvuldig toegepast inbedding stof voor ex vivo MRI is agargel. Agar is ideaal voor het scannen van enkelvoudige platen of individu pathologische monsters, en het grote voordeel is de vermindering van de potentiële beweging. Ook kan de plaatsing van fiducials als kunstmatige oriëntatiepunten 11 gebruiken.

3 voxels). De toegepaste 7T FLAIR is zwaar T2 gewogen, en daarom zeer geschikt voor het visualiseren minuten ischemische letsels 12. De T2 * sequentie opgenomen voor de detectie van cerebrale microbloedingen 13, maar kan ook worden gebruikt voor CMI locaties checken afwezigheid van een T2. Opgemerkt wordt dat de huidige 7T FLAIR sequentie een betrouwbare beoordeling van de temporale kwabben niet toestaat, door een lage signaal-ruisverhouding op deze gebieden. Andere onderzoeksgroepen onvermijdelijk willen hun eigen flair en T2-gewogen protocollen gebruiken, maar dit kan leiden tot verschillende gevoeligheid over CMI detectie.

De vertaling van de 7T classificatie criteria voor de beoordeling van de corticale CMI's op in vivo 3T MR imleeftijden is belangrijk voor het onderzoek van CMI's in grote patiëntmonsters toestaan. Er zijn echter enkele problemen rekening gehouden. Controleer eerst tenminste één sequentie in de 3D scan protocol 3T MRI, die de standaardprocedure in de meeste klinisch toegepaste protocollen zou kunnen omvatten. Ten tweede, een FLAIR sequentie aan 3T gewoonlijk minder zwaar T2 gewogen dan op 7T. Dat is de reden is het aanbevolen om corticale CMI's beoordelen op 3D-T1 gewogen beelden, met bevestiging van flair en T2 (indien beschikbaar), en in geval van twijfel T2 *. Voor het doel van de huidige CMI waardering richtlijnen in dit protocol, een hoge resolutie 3D-T1 (1,0 mm isotrope voxels), 2D FLAIR (1.0x1.0x3.0 mm 3 voxels), en 2D T2 beschreven (1.0x1.0x3.0 3 mm voxels) 9 werden toegepast. Deze beelden werden verkregen op een 3T MRI systeem met een 32-ontvangstkanaal hoofdspoel.

Een paar beperkingen van in vivo CMI waardering op zijn plaats. Het beoordelen van CMI's visueel op in vivo MR beelden remains uitdagende en duidelijk rater afhankelijk. Het vereist training, maar ook met de juiste ervaring deze kleine laesies gemakkelijk ontdekt te worden door het menselijk oog. Voorts beoordeling CMI's nogal arbeidsintensief en tijdrovend, vooral bij gebruik in grotere monsters. Daarom is het van belang om (semi-) automatische detectie werkwijzen voor de identificatie van CMI's dat de visuele beoordeling 14 helpen ontwikkelen. Het moet worden erkend dat 3T MRI de grotere CMI's detecteert alleen. Hetzelfde geldt voor 7T, zij het in mindere mate. Toch CMIS die worden gedetecteerd op de MRI hebben belangrijke en specifieke klinische correlaties 9.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).
  6. Van Veluw, S. J., et al. In vivo detection of cerebral cortical microinfarcts with high-resolution 7T MRI. J Cereb Blood Flow Metab. 33, (3), 322-329 (2013).
  7. Van Veluw, S. J., et al. The spectrum of MR detectable cortical microinfarcts; a classification study with 7 tesla post-mortem MRI and histopathology. J Cereb Blood Floow Metab. Jan. 21, 10-1038 (2015).
  8. Van Duijn, S., et al. MRI artifacts in human brain tissue after prolonged formalin storage. Magn Reson Med. 65, (6), 1750-1758 (2011).
  9. Van Veluw, S. J., et al. Cortical microinfarcts on 3T MRI: clinical correlates in memory-clinic patients. Alzheimers Dement. 5, 10-1016 (2015).
  10. Van Dalen, J. W., et al. Cortical microinfarcts detected in vivo on 3 Tesla MRI: clinical and radiological correlates. Stroke. 46, (1), 255-257 (2015).
  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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics