التصوير الانتشار المتقدم في الحصين من الفئران مع إصابات الدماغ صدمة خفيفة

Neuroscience

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

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

 

Summary

الهدف العام لهذا الإجراء هو الحصول على معلومات الكمية الميكروالهيكلية من الحصين في الفئران مع إصابة الدماغ صدمة خفيفة. ويتم ذلك باستخدام بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي المتقدم المرجح بالانتشار والتحليل القائم على منطقة الاهتمام لخرائط الانتشار البارامتري.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Braeckman, K., Descamps, B., Vanhove, C. Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury. J. Vis. Exp. (150), e60012, doi:10.3791/60012 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

إصابة الدماغ الصادمة الخفيفة (mTBI) هي النوع الأكثر شيوعًا من إصابات الدماغ المكتسبة. وبما أن المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الصادمة يظهرون تبايناً هائلاً وتبايناً هائلاً (العمر، ونوع الجنس، ونوع الصدمة، وغيرها من الأمراض المحتملة، وما إلى ذلك)، فإن النماذج الحيوانية تلعب دوراً رئيسياً في كشف العوامل التي هي قيود في البحوث السريرية. وهي توفر بيئة موحدة وخاضعة للرقابة للتحقيق في الآليات البيولوجية للإصابة والإصلاح بعد TBI. ومع ذلك، ليست جميع النماذج الحيوانية تحاكي الطبيعة المنتشرة وخفية من mTBI على نحو فعال. على سبيل المثال، تستخدم نماذج تأثير القشرية (CCI) وإصابات قرع السوائل الجانبية (LFPI) الشائعة الاستخدام استخدامًا لاستئصال الجمجمة لفضح الدماغ والحث على الإصابة البؤرية الواسعة النطاق، والتي لا يُنظر إليها عادةً في mTBI. لذلك، هذه النماذج التجريبية غير صالحة لتقليد mTBI. وبالتالي، ينبغي استخدام نموذج مناسب للتحقيق في mTBI. نموذج انخفاض وزن مارمارو للفئران يحفز تغييرات هيكلية صغيرة مماثلة والعاهات المعرفية كما رأينا في المرضى الذين يعانون من صدمة خفيفة; لذلك، تم اختيار هذا النموذج لهذا البروتوكول. التصوير المقطعي المحوسب التقليدي والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) عادة ما تظهر أي ضرر بعد إصابة خفيفة، لأن mTBI غالبا ما يسبب فقط إصابات خفية ومنتشرة. مع انتشار التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح، فمن الممكن التحقيق في الخصائص الهيكلية الدقيقة لأنسجة الدماغ، والتي يمكن أن توفر المزيد من البصيرة في التعديلات المجهرية بعد صدمة خفيفة. ولذلك، فإن الهدف من هذه الدراسة هو الحصول على معلومات كمية من منطقة مختارة من الاهتمام (أي الحصين) لمتابعة تطور المرض بعد الحصول على إصابة خفيفة ومنتشرة في الدماغ.

Introduction

وقد اكتسبت إصابات الدماغ الصادمة (TBI) المزيد من الاهتمام في السنوات الأخيرة، كما أصبح من الواضح أن هذه الإصابات في الدماغ يمكن أن تؤدي إلى عواقب معرفية وجسدية وعاطفية واجتماعية مدى الحياة1. على الرغم من هذا الوعي المتزايد، لا يزال يتم الإبلاغ عن TBI خفيفة (mTBI، أو ارتجاج) في كثير من الأحيان أقل من المبلغ عنها وغير مشخصة. وقد أشير إلى MTBI كوباء صامت، والأفراد الذين له تاريخ من mTBI تظهر معدلات أعلى من تعاطي المخدرات أو المشاكل النفسية2. العديد من المرضى الذين يعانون من mTBI تذهب دون تشخيص كل عام بسبب الطبيعة المنتشرة وخفية من الإصابات، والتي غالبا ما تكون غير مرئية على التصوير المقطعي المحوسب التقليدي (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) المسح الضوئي. وقد أدى هذا النقص في الأدلة الإشعاعية لإصابة الدماغ إلى تطوير تقنيات تصوير أكثر تقدما مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار، والتي هي أكثر حساسية للتغيرات الإنشائية الدقيقة3.

نشر التصوير بالرنين المغناطيسي يسمح في رسم الخرائط الحية للبنية الدقيقة، وقد استخدمت هذه التقنية التصوير بالرنين المغناطيسي على نطاق واسع في دراسات TBI4،5،6. من ال [أوستور] انتشار, حسابت إنسات كسريّة ([فا]) و [ديفّسّي] معدّلة ([مد]) أن كمّيّة تغير في التنظيم [ميكروستروكتثرل] يتبع إصابة. الاستعراضات الأخيرة في مرضى mTBI تقرير الزيادات في اتحاد كرة القدم وانخفاض في MD بعد الإصابة, والتي يمكن أن تكون مؤشرا على تورم axonal7. على العكس من ذلك، يتم العثور على زيادات في MD وتخفيضات في اتحاد كرة القدم أيضا، واقترح أن تكمن وراء الاضطرابات في بنية parenchymal بعد تشكيل وذمة، انحطاط أكسونال، أو اختلال الألياف / تعطيل8. ويمكن تفسير هذه النتائج المختلطة جزئيا ً بالتغاير السريري الكبير لـ mTBI الناجم عن أنواع مختلفة من التأثير والخطورة (على سبيل المثال، تسارع الدوران، صدمة القوة الحادة، إصابة الانفجار أو مزيج من الأول). ومع ذلك، لا يوجد في الوقت الراهن توافق واضح في الآراء بشأن الأمراض الأساسية والأساس البيولوجي/الخلوي الذي تقوم عليه التعديلات في المنظمة الجزئية.

توفر النماذج الحيوانية إعدادًا موحدًا وخاضعًا للرقابة للتحقيق في الآليات البيولوجية للإصابة والإصلاح بعد TBI بمزيد من التفصيل. وقد وضعت عدة نماذج تجريبية لTBI وتمثل جوانب مختلفة من TBI الإنسان (على سبيل المثال،التركيز مقابل الصدمات المنتشرة أو الصدمة الناجمة عن قوات التناوب) 9،10. وتشمل النماذج الحيوانية الشائعة الاستخدام تأثير القشرية الخاضعة للرقابة (CCI) وإصابات قرع السوائل الجانبية (LFPI) نماذج11،12. على الرغم من أن المعلمات التجريبية يمكن التحكم فيها بشكل جيد، فإن هذه النماذج تستفيد من استئصال الجمجمة لفضح الدماغ. لا ينظر عادة إلى استئصال الجمجمة أو كسور الجمجمة في mTBI. لذلك، هذه النماذج التجريبية غير صالحة لتقليد mTBI. ويستخدم نموذج تسارع الارتطام الذي وضعه مارمارو وآخرون13 الوزن الذي يسقط من ارتفاع معين على رأس الفأر، الذي تحميه خوذة. هذا النموذج الحيواني يحفز تغييرات الميكروالهيكلية مماثلة والعاهات المعرفية كما رأينا في المرضى الذين يعانون من صدمة خفيفة. ولذلك، هذا النموذج انخفاض الوزن Marmarou هو المناسب للتحقيق في الصور الحيوية للانتشار mTBI14،15.

يوضح هذا التقرير تطبيق التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار المتقدم في نموذج الفئران mTBI باستخدام نموذج انخفاض الوزن Marmarou. يظهر لأول مرة هو كيفية الحث على صدمة خفيفة ومنتشرة، ويتم بعد ذلك توفير التحليل باستخدام نموذج التصوير بكثافة الانتشار (DTI). يتم الحصول على معلومات بيولوجية محددة باستخدام نماذج نشر أكثر تقدما [أي نشر كورتوسيس التصوير (DKI) ونموذج سلامة المسالك المادة البيضاء (WMTI]. على وجه التحديد، يتم إلحاق صدمة خفيفة ثم يتم تقييم التغييرات الهيكلية الدقيقة في الحصين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي T2 المرجحة التقليدية وبروتوكول التصوير نشر متقدمة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

وقد وافقت لجنة أخلاقيات الحيوان في جامعة غنت على البروتوكول (ECD 15/44Aanv)، وأجريت جميع التجارب وفقا للمبادئ التوجيهية للمفوضية الأوروبية (التوجيه 2010/63/EU).

1. إعداد الحيوانات وخوذة المرفقة

  1. وزن الفئران H Wistar الإناث (± 250 غرام أو 12 أسبوعا من العمر) والتخدير في غرفة الحث الصغيرة مليئة خليط من isoflurane (5٪) وO2 لمدة دقيقة واحدة على الأقل.
  2. حقن الفئران مع 0.05 ملغ / كغ البوبرينورفين تحت الجلد في الرقبة، وإعادته إلى القفص المنزلي، والسماح للتسكين الوقائي لمدة 30 دقيقة على الأقل أن يكون لها تأثير.
    ملاحظة: خلال الانتظار لمدة 30 دقيقة، يمكن إعداد الموقع الجراحي.
  3. وضع وسادة التدفئة الاحتفاظ بها في 37 درجة مئوية تحت المجال الجراحي. وضع الأدوات الجراحية المعقمة في المجال الجراحي الذي تم تطهيره مع الإيثانول 70٪.
  4. وضع الفئران مرة أخرى في غرفة التعريفي والتخدير الفئران حتى أنها غير مستجيبة لمخلب أو قرصة الذيل.
  5. ضع الجرذ في الحقل الجراحي وأدخل قسطرة في الوريد الجانبي. بعد ذلك، قم بقص رأس الجرذ، وإزالة الفراء الزائد وتطهير فروة الرأس وبقية المنطقة الجراحية مع الكلوروهيكسيدين.
  6. حقن 100 ميكرولتر من 2٪ ليدوكائين محليا في فروة الرأس.
  7. إجراء شق خط الوسط باستخدام حجم مشرط 11 لفضح الجمجمة، وإزالة أي أغشية زائدة مع مقص صغير. سحب الجلد باستخدام منظار العين مع انتشار أقصى من 1 سم.  بالإضافة إلى ذلك، قم بإزالة البمعطّر عن طريق فرك برعم قطني معقم بلطف عبر الجمجمة حتى لا يعود البمعطّر موجوداً.
  8. وضع قطرة واحدة من الغراء الأنسجة على الجمجمة واحدة على القرص المعدني المعقم (قطرها 10 ملم وسمك 3 ملم)، والذي يعمل كخوذة. الغراء القرص ما يقرب من ثلث قبل وثلثي وراء bregma. السماح للغراء لتجف لمدة 1 دقيقة.

2. تحريض إصابات الدماغ الصادمة (TBI)

  1. ضع الجرذ على السرير المصنوع حسب الطلب مع مرتبة رغوة من ثابت الربيع معينة (انظر جدولالمواد). وضع الفئران مباشرة تحت أنبوب من البلاستيك الشفاف مع وزن النحاس 450 غرام مع خوذة أفقية قدر الإمكان. فصل الفئران عن التخدير.
  2. سحب الوزن تصل إلى 1 م والإفراج عندما تكون جاهزة. تأكد من وجود مُجرّب ثانًا لنقل الجرذ بعيدًا عن الأنبوب البلاستيكي فورًا بعد الارتطام لمنع حدوث تأثير ثانًا.
    ملاحظة: تتلقى الفئران المصابة الشام نفس الإجراء التجريبي (الخطوات 1-1-2-7)، باستثناء الخطوة 2-2.
  3. إعادة ربط الفئران للتخدير وحقن 1 مل من الحل الفسيولوجي (0.9٪ NaCl) عن طريق القسطرة للحد من الصدمة الهيمودينامية.
    ملاحظة: من الممكن أن يتوقف الفأر لفترة وجيزة عن التنفس بسبب التأثير. ضغط بلطف الصدر إذا كان الفئران لا تتنفس تلقائيا بعد 2 s لتشجيع رد فعل التنفس.
  4. إزالة الخوذة عن طريق سحب بلطف من الجمجمة. إزالة أي الغراء المتبقية من الجمجمة والجلد وإغلاق الشق مع خياطة الجراحية. تطبيق هلام التسكين المحلية باستخدام طرف قضيب معقمة.
  5. ضع الجرذ على سرير الماسح الضوئي المقطعي. تأكد من الموضع الصحيح باستخدام فحص الكشفية. ضبط مجال الرؤية لتمكين تصوير الرأس كله داخل موقف سرير واحد. إدارة الغرض العام، وانخفاض جرعة التصوير المقطعي المحوسب لاستبعاد كسور الجمجمة.
    ملاحظة: كسر الجمجمة هو criterium للقتل الرحيم.
  6. وضع الفئران في قفص نظيف على وسادة التدفئة (37 درجة مئوية). مراقبة الوقت لاستعادة الوعي. مرة واحدة الفئران قادرة على الجلوس تستقيم، يمكن إرجاع الفئران إلى القفص المنزلي.
  7. إعطاء جرعة ثانية من 0.05 مغ/كغ بوبرينورفين يوم واحد بعد الحث TBI.

3. نشر التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)

ملاحظة: يتم إجراء التصوير المرجح بالانتشار قبل الحث على الصدمة وبعد يوم واحد.

  1. التخدير الفئران في غرفة التعريفي صغيرة مليئة خليط من isoflurane (5٪) وO2. عندما يكون الجرذ غير مستجيب لقرصة مخلب أو ذيل تقليل التخدير إلى 2٪ مع معدل تدفق 500 مل / دقيقة. نقل الحيوان إلى سرير الماسح الضوئي في موقف الرأس أولا عرضة.
  2. وضع الفئران في حامل الرأس مع شريط الأسنان ومخروط الأنف، وتقديم التخدير، والانزلاق الرأس إلى الأمام حتى مركز الدماغ هو على مستوى مركز لفائف التصوير بالرنين المغناطيسي حجم رباعي. تطبيق مرهم التشحيم على العينين بكميات صغيرة لمنع أي ضرر للقرنية. تثبيت الرأس مع قطعة صغيرة من الشريط لتجنب الحركة أثناء المسح الضوئي.
  3. وضع وسادة الضغط تحت صدر الفئران لمراقبة التنفس وتغطية الفئران مع تعميم بطانية تسخين المياه الدافئة والتفاف فقاعة للحفاظ على الفئران الدافئة. قبل المسح الضوئي، تحقق من شاشة الجهاز التنفسي للتأكد من أن الإشارة واضحة دون ضوضاء وأن الدورة التنفسية متسقة. نقل لوحة الضغط، إذا لزم الأمر.
    ملاحظة: يجب الحفاظ على معدل التنفس بين نفس واحد لكل 1200-1700 مللي ثانية عن طريق ضبط مستوى التخدير بين 1٪ -2٪.
  4. حرك لفائف حجم رباعي فوق الرأس. ضبط ضبط ومطابقة المكثفات من لفائف إلى التردد المناسب وإعاقة وفقا للتعليمات المقدمة من بائع لفائف. تقدم السرير الماسح الضوئي في تجويف الماسح الضوئي لبدء المسح الضوئي.
  5. الحصول على فحص الكشفية الافتراضية من ثلاث طائرات ("الطيار الثلاثي") لضمان تحديد المواقع الصحيح.
    1. قم بتحميل تسلسل ثلاثي الطيار في "التحكم في المسح الضوئي" بالنقر فوق "مسح جديد" وتحديد تسلسل ثلاثي الطيار من قائمة البروتوكول. بعد ذلك، انقر فوق زر إشارة المرور لبدء الفحص.
    2. عند الانتهاء من المسح الضوئي، تحميل المسح الضوئي في عرض الصورة وضمان أن 1) الرأس هو الكذب على التوالي و 2) يتم وضع الدماغ في وسط المغناطيس ولفائف. ضبط موقف الرأس و / أو سرير الماسح الضوئي، إذا لزم الأمر، والحصول على فحص ثلاثي طيار جديد.
  6. ضبط المجال المغناطيسي المحلي باستخدام بروتوكول التشؤ التلقائي من الدرجة الثانية: تحميل بروتوكول الshim من الدرجة الثانية في "التحكم في المسح الضوئي" كما هو موضح في الخطوة 3.5.1. بعد ذلك، انقر على علامة التبويب Acq | التعديلات الحالية | تعديل محدد للأسلوب لتجانس الحقل المحلي في إطار أداة التحكم في مطياف لبدء التمعص تلقائي.
  7. قم بتحميل التصوير السريع T2 الجديد مع تسلسل الصدى المعاد تركيزه (RARE) في عنصر تحكم المسح الضوئي كما هو موضح في الخطوة 3.5.1.
    1. الحصول على الصور المرجحة T2 باستخدام الإعدادات الافتراضية، باستثناء المعلمات التالية:
    2. افتح علامة التبويب تحرير المسح الضوئي وضبط وقت التكرار (TR) ووقت الصدى (TE) إلى 5500 مللي ثانية و37 مللي ثانية على التوالي. أيضا، تعديل مجال الرؤية وحجم المصفوفة للسماح بدقة أعلى في الطائرة من 109 درجة مئوية × 109 ميكرومتر (الدقة الافتراضية = 156 ميكرومتر × 156 ميكرومتر). تأكد من أن سمك الشريحة هو 600 ميكرومتر، يتم تعيين عدد الشرائح إلى 45، ويتم تعيين عامل RARE إلى 8.
    3. فتح محرر الهندسة ووضع حزمة شريحة في الموضع الصحيح بما في ذلك bulbus من الدماغ والمخيخ.
  8. قم بتحميل ثلاثة تسلسل ترددي مُرجح بغالبة الصدى (DtiEpi) من المجلد B_SPREAD إلى بروتوكول التحكم في المسح الضوئي كما هو موضح في الخطوة 3.5.1.
    ملاحظة: باستخدام ثلاث انتشار مختلفة "قذائف"، نشر عشراتالتصوير (DTI) نموذج 4،16،نشر كورتوسيس التصوير (DKI) نموذج17،والأبيض المادة سلامة المسالك (WMTI) نموذج18 يمكن تقدير كل. من المستحسن استخدام ما لا يقل عن ثلاث قيم b مختلفة، مع أعلى b-قيمة وجود حد أقصى من 3000 s/mm2 مع ما لا يقل عن 15 اتجاهات متباعدة بالتساوي لكل قذيفة التصوير17.
    1. الحصول على الصور المرجحة الانتشار (DWIs) باستخدام الإعدادات الافتراضية، وبصرف النظر عن الإعدادات التالية:
    2. افتح علامة التبويب تحرير المسح الضوئي واضبط المعلمات الهندسية ضمن علامة التبويب الهندسة.
    3. تعيين اتجاه شريحة إلى محوري وعدد من شرائح إلى 25، مما أدى إلى سمك شريحة من 500 درجة مئوية والمسافة بين شرائح من 600 ميكرومتر. تعديل اتجاه القراءة إلى اليسار واليمين.
    4. انقر فوق علامة التبويب تباين لضبط وقت الارتداد إلى 24 مللي ثانية ووقت التكرار إلى 6,250 مللي ثانية.
    5. تعيين عرض النطاق الترددي إلى 250،000 هرتز وتحويل قمع الدهون على. ضبط عدد المتوسطات إلى واحد.
    6. انقر فوق علامة التبويب بحث وتغيير عدد المتوسطات (شرائح EPI) إلى 4.
    7. انقر فوق علامة التبويب نشر ضمن علامة التبويب بحث.
      1. ضبط عدد اتجاهات الانتشار إلى 32 للقذيفة الأولى، 46 للقذيفة الثانية، و 64 للقذيفة الثالثة.
      2. اضبط اتجاهات التدرج باستخدام ملفات اتجاهات متدرجة مخصصة.
      3. تغيير عدد الصور B0 إلى 5 للقذيفة الأولى، 5 للقذيفة الثانية، و 7 للقذيفة الثالثة.
      4. ضبط b-القيمة لكل اتجاه إلى 800 ثانية / مم2 للقذيفة الأولى، 1500 ثانية / مم2 للقشرة الثانية، و 2000 ثانية / مم2 للقذيفة الثالثة.
        ملاحظة: ضبط اتجاهات التدرج مع ملف اتجاهات متدرجة مخصصة يمكن أن يتم يدوياً عن طريق تعيين إدخال اتجاهات الانتشار إلى نعم أو تلقائياً باستخدام الماكرو DTI_SET_DIRECTIONS.
    8. فتح محرر الهندسة ووضع مجال الرؤية بين bulbus والمخيخ التي تحتوي على المخيخ فقط للحد من القطع الأثرية ووقت المسح الضوئي. ضع ستة نطاقات تشبع من 5 مم خارج الدماغ للحد من القطع الأثرية عن طريق النقر على التشبع وانزلاق العصابات في الموقف المفضل باستخدام أشرطة التمرير.
      ملاحظة: يمكن التعرف على اللمبة والمخيخ استناداً إلى المعالم التشريحية والصور الثلاث للمسح التجريبي الثلاثي.
  9. الحصول على تسلسل المستوردة عن طريق النقر على رمز إشارة المرور. باستخدام إعدادات المعلمات المذكورة أعلاه، ووقت الحصول على المسح الضوئي T2-RARE هو 12 دقيقة، من قذيفة DWI الأولى 15 دقيقة، من قذيفة DWI الثانية 21 دقيقة وقذيفة الثالثة 30 دقيقة. يبلغ إجمالي وقت الاكتساب حوالي 80 دقيقة (على نظام قناة استقبال واحدة).
  10. عند الانتهاء من بروتوكول المسح الضوئي، وإزالة الحيوان من سرير الماسح الضوئي، ووضع الحيوان في قفص نظيف مع وسادة التدفئة في 37 درجة مئوية. إعادة الحيوان إلى قفص المنزل عندما يستعيد وعيه.

4. معالجة الصور

ملاحظة: في الأقسام التالية، يتم وصف معالجة صور الانتشار في MRtrix3 وExploreDTI19 وبرنامج Amide20 التي هي صناديق أدوات الوصول المفتوح. ومع ذلك، يمكن تنفيذ خطوات المعالجة المسبقة في مربعات أدوات أخرى (على سبيل المثال، FSL، MedInria، DTIStudio).

  1. نقل البيانات المكتسبة من وحدة تحكم الاكتساب عن طريق تصدير ملف 2dseq.
  2. تحويل ملفات 2dseq (ملفات DWI الخام) إلى تنسيق .mif وهو التنسيق القياسي MRtrix3 للسماح لمزيد من خطوات المعالجة المسبقة في MRtrix3. وعلاوة على ذلك، قم بتسلسل قذائف الانتشار الثلاث باستخدام الأوامر التالية في shell:
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_T2.mih (للصور المرجحة T2)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi1.mih (لأول قذيفة انتشار)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi2.mih (لقذيفة الانتشار الثانية)
    convert_bruker pdata/1/2dseq ratID_dwi3.mih (لقذيفة الانتشار الثالث)
    mrcat ratID_dwi1.mif ratID_dwi2.mif ratID_dwi3.mif ratID_dwi.mif ratID_dwi.mif
  3. تنفيذ تصحيح الضوضاء وجيبس رنين التصحيح على DWIs في MRtrix321،22. أيضاً، تحويل الصور DWI تصحيح وصورة T2 إلى تنسيق NIFTI باستخدام الأوامر التالية:
    محمد الدوسري
    محمد الدوسري
    محمد الدوسري
    محمد الدوسري
  4. إجراء تصحيح لEPI، الحركة والتشوهات الحالية إيدي في ExploreDTI:
    1. تحويل صور NIFTI إلى ملف .mat بالنقر فوق حساب ملف DTI*.mat | تحويل البيانات الخام إلى ملف DTI*.mat. غيّر الانتشار [تنسور] تقدير إلى يزن خطيّة وال [ب-فلو] إلى [ن]. ضبط حجم voxel إلى 0.333 0.333 0.6، وعدد من الصور غير DWI إلى 17، وعدد الصور DWI إلى 142، وحجم المصفوفة إلى 105 105 25.
      ملاحظة: عن طريق تعيين القيمة b إلى N، سوف يعتبر ExploreDTI مجموعة البيانات كمجموعة بيانات كورتوسيس.
    2. انقر على علامة التبويب إعدادات لضبط إعدادات تصحيح EPI (يتم إيقاف تشغيل هذا بشكل افتراضي). حدد تصحيح SM/EC/EPI، كما سجل في بيانات أخرى؟ وانقر على نعم، للقيام بتصحيح EPI (غير جامدة). حدد لاحقة صورة T2 التشريحية المقابلة لمجموعة بيانات الانتشار.
      ملاحظة: استكشافDTI بتصحيح تشوهات EPI باستخدام تسجيل الصورة بين الصورة التشريحية غير المشوهة وصورة الانتشار.
    3. انقر على علامة التبويب الإضافات وحدد تصحيح لتشوهات الحركة الموضوع وEC /EPI وحدد ملف بيانات الانتشار المعالجة مسبقا من الخطوة 2.3. تأكد من أن الصورة T2 في نفس المجلد ولها نفس قاعدة اسم ملف بيانات الانتشار (على سبيل المثال، rat1.nii DWI و rat1_T2.nii للصورة التشريحية). هذه الخطوة سوف تولد "الأصلي" (* native.mat) و "تحويل" ملف (* trafo.mat).
  5. حساب مقاييس DTI لكل فأر عن طريق النقر على الإضافات وتصدير الاشياء إلى *.nii واختيار الخرائط البارامترية لنموذج DTI: عدم التسيسال الكسري (FA)، يعني التشتت (MD)، والتشتت شعاعي (RD)، والتشتت المحوري (AD؛ يشير إلى أنه "أكبر eigenvalue L1").
  6. بالإضافة إلى ذلك، تصدير الخرائط البارامترية لنموذج كورتوسيس (MK، AK، وRK) ونموذج WMTI (AWF، AxEAD، RadEAD وTORT). وستؤدي معالجة صور الانتشار إلى 12 خريطة بارامترية (الشكل1، الشكلالشكل3) التي يمكن استخدامها لإجراء مزيد من التحليل الميكروهيكلي.
  7. إنشاء ملف قناع الحصين من كل فأر باستخدام MRtrix3.
    1. قم بتحميل صورة FA للفأر في عارض MRtrix بالنقر فوق أداة ومحرر عائد الاستثمار.
    2. إنشاء عائد استثمار جديد عن طريق النقر على زر"+" واضغط على تحرير لرسم عائد الاستثمار على كل شريحة التي تشمل الحصين (الشكل4). لمسح المناطق غير المرغوب فيها من عائد الاستثمار المسحوب، اضغط على زر الماوس الأيمن.
    3. عند اكتمال رسم عائد الاستثمار، احفظ صورة القناع بالنقر فوق الزر حفظ.
      ملاحظة: سيكون هذا الملف قناع ملف صورة NIFTI ثنائي مع voxels من القيمة 1 التي تحتوي على أنسجة فرس النهر، وvoxels المتبقية سيكون لها قيم 0. لتوحيد منطقة الحصين عبر الفئران، يمكن تسجيل الخرائط البارامترية بشكل مشترك مع قالب محدد للدراسة مع مناطق محددة مسبقا ً ذات أهمية محددة23 أو أطلس دماغ الفئران.
  8. لاستخراج مقاييس الانتشار من الحصين من الفئران، استخدم ملف القناع الذي تم إنشاؤه من الخطوة 4.6 وفتح برنامج Amide.
    1. افتح الخرائط البارامترية وصورة القناع للفأر.
    2. لإضافة عائد الاستثمار لملف القناع إلى Amide، حدد صورة ملف القناع، انقر فوق تحرير | إضافة عائد الاستثمار | 3D Isocontour وانقر على العائد على الاستثمار المعروضة في صورة القناع. إعطاء عائد الاستثمار اسم ًا ذي معنى وتأكد من أن هذا المجلد يجب أن يحتوي فقط على voxels ذات قيمة واحدة.
    3. لحساب القيم المتوسطة لمقاييس الانتشار في الحصين، انقر فوق أدوات | حساب إحصائيات عائد الاستثمار والإشارة إلى الصور وعائد الاستثمار التي يجب تضمينها. بعد النقر فوق تنفيذ، سوف تظهر شاشة أخرى مع القيم المحسوبة التي يمكن استخدامها لمزيد من التحليل الإحصائي. يمكن حفظ هذا الملف أو نسخه إلى تنسيق بيانات مفضل (على سبيل المثال، ملف .xlsx أو .csv).

5 - التحليل الإحصائي

ملاحظة: في الأقسام التالية، نقوم بوصف معالجة صور الانتشار في إحصاءات SPSS 24؛ ومع ذلك، يمكن إجراء التحليل الإحصائي في صناديق أدوات إحصائية أخرى.

  1. تحميل البيانات بتنسيق واسع في ملف SPSS *.sav.
  2. لاختبار الاختلافات الإحصائية بين المجموعتين لكل نقطة زمنية (أي خط الأساس أو يوم واحد بعد الإصابة)، انقر فوق تحليل | الاختبارات غير البارامترية | مربعات الحوار القديمة | 2 اختبارات عيناتمستقلة. تحميل المتغيرات التي تحتاج إلى اختبار وتحديد المجموعات (أي TBI ومجموعات الشام). قم بالإشارة إلى وحدة مان ويتني كنوع الاختبار.
  3. لاختبار الاختلافات الإحصائية بين النقطة الزمنية 2 داخل كل مجموعة يجب تقسيم ملف البيانات. انتقل إلى الانتقال إلى البيانات وتقسيم الملف والإشارة إلى مقارنة المجموعات. بعد ذلك، انقر على تحليل، الاختبارات غير المترية، مربعات الحوار القديمة، 2 اختبارات العينات ذاتالصلة، تحميل المتغيرات التي تحتاج إلى مقارنة وتشير ويلكوكسون كنوع الاختبار.
    ملاحظة: لتصحيح مقارنات متعددة، يتم تعديل قيم p لكل نموذج نشر باستخدام تصحيح Bonferroni [أي p-value مقسواً على عدد المعلمات مقارنة (DTI 4 و DKI 3 و WMTI 4)]. وبشكل أكثر تحديداً، يعتبر p < 0.0125 مهمًا لطرازي DTI وWMTI، ويعتبر p < 0.016 مهمًا لنموذج DKI.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

في الدراسة، نجا جميع الفئران TBI (ن = 10) من التأثير وتمكنت من التعافي من التأثير والتخدير في غضون 15 دقيقة بعد الانفصال عن التخدير23. على الصور CT، لم يكن هناك دليل على كسور الجمجمة والصور T2 لم تظهر أي تشوهات مثل النزيف، البطينين الموسع، أوتشكيل وذمة في موقع كدمة 1 يوم بعد الصدمة (الشكل 5). وهكذا، واستنادا إلى هذه عمليات التفتيش البصرية للصور التشريحية، لم يتم الكشف عن آفات بؤرية كبيرة، مما يؤكد الطبيعة المنتشرة وخفيفة للإصابة.

تم فحص جودة خطوة التسجيل المشترك (غير جامدة) بين صورة T2 ومجموعة بيانات الانتشار (الخطوة 4.4) بإضافة تراكبمن صورة T2 إلى خريطة FA المرمزة بالألوان (الشكل 6). ثم تم حساب خرائط البارامترية FA وMD وAD وRD (الشكل 1) وتحميلها في برنامج Amide. استناداً إلى خريطة الاتحاد الإنجليزي لكرة القدم، تمرسم عائد الاستثمار بما في ذلك هيكل فرس النهر (الشكل 4). وحسبت القيم الإحصائية لمقاييس الانتشار في المتوسط على جميع المجالات في المنطقة ذات الأهمية، وتم تصدير القيم المتوسطة لكل مقياس من مقاييس DTI لإجراء مزيد من التحليل. ويمكن إجراء فحص آخر لنوعية بيانات الانتشار عن طريق فحص القيم الخارجية في مقاييس DTI. على سبيل المثال، يجب أن تكون قيم FA في الحصين حوالي 0.15; لذلك، يمكن اعتبار قيم <0.10 (مما يدل على الانتشار النظائري) أو >0.30 (ينظر إلى القيم في المادة البيضاء) كقيم غير معقولة بيولوجياً. وينبغي رفض نقاط البيانات هذه من مزيد من التحليل. أيضا، تم حساب القيم المتوسطة لAK، RK، وMK من نموذج كورتوسيس نشر وكذلك AWF، AxEAD، RadEAD، وTORT من نموذج WMTI (الشكلالشكل 3).

في دراستنا، كشف تحليل مقاييس DTI عن زيادة كبيرة في قيم FA (p = 0.007)، وانخفاض قيم عدم الأهمية (MD وRD) (p = 0.007 و p = 0.007، على التوالي) بعد التأثير في مجموعة mTBI (الشكل7). وكانت هذه الانخفاضات في RD وMD مختلفة بشكل ملحوظ عن مجموعة الشام (p = 0.005 و p = 0.004 على التوالي). وأظهرت مقاييس كورتوسيس الانتشار انخفاضا كبيرا في RK (ص = 0.005) بعدالارتطام ولكن لا توجد تغييرات في AK أو MK (الشكل 8). باستخدام نموذج WMTI، أظهر RadEAD (p = 0.007) وTORT (p = 0.007) انخفاضًا وزيادة كبيرين، على التوالي، في مجموعة mTBI بعد يوم واحد من التأثير (الشكل 9C,D). لم تظهر القيم في مجموعة الشام أية تغييرات هامة.

Figure 1
الشكل 1: الخرائط البارامترية التمثيلية للإنقء الكسري (FA)، والمتوسط التشتت (MD)، والتشتت المحوري (AD)، والتشتت الشعاعي (RD). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: الخرائط البارامترية التمثيلية للكورتوسيس المتوسط (MK)، والكورتوسيس المحوري (AK)، والكورتوسيس الشعاعي (RK). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: الخرائط البارامترية التمثيلية لكسور المياه الإبطية (AWF)، والتشتت المحوري والإشعاعي الإضافي للمحاور (AxEAD، RadEAD)، والضرر (TORT). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: إنشاء قناع في MRtrix3. يتم رسم عائد الاستثمار حول الحصين على جميع الشرائح التي تحتوي على حجم الحصين، ويتم حفظ وحدة التخزين كملف قناع. يمكن أن يتم ذلك إما لكل فأر على حدة أو باستخدام ملف قناع قالب محدد الدراسة التي يمكن تسجيل كل من الخرائط البارامترية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: الصور المرجحة لـ CT وT2 لحيواني mTBI التمثيلي بعد يوم واحد من الارتطام. لا تظهر الصور المقطعية (الصف العلوي) أي كسور في الجمجمة. على الصور T2 المرجحة (الصف السفلي) لم يتم إثبات أي نزيف، البطينين الموسع، أو تشكيل وذمة. من الجدير بالذكر، تشكيل وذمة واضحة للعيان كمنطقة فرط الكثافة حول منطقة الجرح من التدخل الجراحي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: خريطة FA المرمزة بالألوان لمجموعة بيانات الانتشار متراكبة مع الصورة التشريحية بعد التصحيح لـ EPI والحركة وتصحيح الدوامة الحالي في ExploreDTI. يظهر هو تصحيح سيئة والتسجيل المشترك على اليسار وأمثلة جيدة على اليمين. وينبغي التأكد من صحة ترميز اللون: الاتجاه من اليسار إلى اليمين باللون الأحمر (على سبيل المثال، الجسم الكالوسوم)، والاتجاه الأمامي الخلفي باللون الأخضر، والاتجاه الأدنى الأعلى في اللون الأزرق (على سبيل المثال، الجينول). بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون صورة FA ترميز اللون محاذاة تماما مع الصورة التشريحية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: التغيرات في مقاييس شد الانتشار لالحصين للشام (n = 10) والحيوانات mTBI (n = 10). بعد الارتطام، كانت هناك زيادةكبيرة في FA (A) وتخفيضات كبيرة في متوسط التشتت (B) والتشتت شعاعي (D) في الحيوانات mTBI (B,D). لم تلاحظ أي اختلافات كبيرة لثنائية محورية (C) في الفئران mTBI. لم تظهر الحيوانات الشام أي تغييرات DTI كبيرة (*p < 0.0125). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 8
الشكل 8: التغيرات في مقاييس كورتوسيس الانتشار في الحصين للشام (n = 10) والحيوانات mTBI (n = 10). بعد الارتطام، كان هناك انخفاضكبير في RK (C) من الحيوانات mTBI ولكن لا تغييرات في AK (B) أو MK(A). لم تظهر الحيوانات الشام أي تغييرات (*p < 0.0166). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 9
الشكل 9: التغيرات في مقاييس سلامة المسالك البيضاء في الحصين للشام (n = 10) والحيوانات mTBI (n = 10). بعد الارتطام، كان هناك انخفاض كبيرفي RadEAD (C) وزيادة كبيرة في TORT (D) من الحيوانات mTBI ولكن لا تغيير في AWF أو AxEAD (A,B). لم تظهر الحيوانات الشام أي تغييرات (*p < 0.0125). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

منذ mTBI في كثير من الأحيان هو نتيجة لإصابة منتشرة وخفية التي لا تظهر أي تشوهات على التصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي التقليدية، وتقييم الأضرار الانشفية الدقيقة بعد صدمة خفيفة لا يزال تحديا. لذلك، هناك حاجة إلى تقنيات التصوير أكثر تقدما لتصور المدى الكامل للصدمة. وقد اكتسب تطبيق نشر التصوير بالرنين المغناطيسي في بحوث TBI المزيد من الاهتمام خلال العقد الماضي، حيث يتم استخدام نشر التصوير عشرات الأكثر استخداما5. حد من نموذج DTI هو افتراض عملية نشر غاوسية التي ليست افتراضا دقيقا للبنية الدقيقة في الدماغ (تتكون من شبكة معقدة من المحاور والخلايا مع الأغشية التي تعمل كحواجز)، مما أدى إلى مقاييس DTI غير محددة ل البنية الدقيقة البيولوجية الأساسية24. نشر كورتوسيس التصوير هو امتداد لنموذج DTI ويحاول أن يميز درجة انتشار غير غاوسي17. قد يوفر هذا معلومات إضافية حول عدم تجانس الأنسجة أو تعقيدها.

على الرغم من ذلك، عيب من نماذج DTI وDKI هو أنها ليست سوى تمثيل للإشارة انتشار، الذي يميز الملف الشخصي إزاحة المياه الاحتمالية ولكن ليست محددة للبنية الدقيقة6. من ناحية أخرى، نموذج سلامة المسالك المادة البيضاء على أساس شد كورتوسيس هو تقنية رسم الخرائط الجزئية الهيكلية التي تدمج المعلومات البيولوجية المسبقة (الافتراضات) في النموذج18. وهو يعزو إشارة الانتشار إلى مقصورات الأنسجة ويمكن تقييم الخصائص البيولوجية بشكل مباشر أكثر. وبالتالي فإن هذه النماذج البيوفيزيائية قد تقدم معلومات جديدة لوصف التشوهات بعد mTBI والتغلب على هذه المسألة غير محددة6. وباستخدام هذه النماذج الثلاثة المختلفة، كان من الأسهل تصور التعديلات الهيكلية الدقيقة والعمليات البيولوجية بعد mTBI بمزيد من التفصيل، وعلى وجه التحديد باستخدام نموذج انخفاض الوزن Marmarou.

نموذج انخفاض الوزن Marmarou سهلة الاستخدام ويتطلب جراحة طفيفة فقط; ومع ذلك، ينصح بتجربة ثانية لنقل الفئران بعيدا عن أنبوب زجاجي مباشرة بعد التأثير الأول لتجنب واحد ثان. بالإضافة إلى ذلك، فإنه مطلوب في بعض الأحيان لمساعدة الفئران استعادة رد الفعل التنفس بعد التأثير. بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي طويلة نوعا ما، مع مجموع وقت الاقتناء من حوالي 80 دقيقة، هو جيد التحمل من قبل كل من الفئران الشام وmTBI. على الرغم من ذلك، أثناء المسح الضوئي، من المهم مراقبة دورة التنفس وضبط التخدير إذا كان الحيوان ينام بعمق أو خفة. من المهم أيضا للحفاظ على الحيوان الحارة سواء أثناء وبعد اكتساب حتى الفئران مستيقظا تماما لتجنب انخفاض حرارة الجسم.

في التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار المتقدم، ينبغي تجنب القطع الأثرية الحركة قدر الإمكان. حل بسيط للحد من الحركة أثناء المسح الضوئي هو الاستفادة من شريط الأسنان وتثبيت الرأس مع قطعة صغيرة من الشريط أو اثنين من أشرطة الأذن، إذا كان متوفرا. وهذا يضمن أن الرأس لن تتحرك صعودا وهبوطا في كل مرة يأخذ الفئران نفسا.

باستخدام بروتوكولات التصوير بالرنين المغناطيسي نشر متقدمة، يجب أن تمر الصور المكتسبة من خلال عدة خطوات معالجة (قبل)، ومعظمها باستخدام أدوات برمجية مختلفة، قبل أن يمكن استخدامها لمزيد من التحليل. عيب في استخدام أدوات برمجية مختلفة لمعالجة الصور المرجحة الانتشار هو أن (في كثير من الأحيان) كل أداة تستخدم تنسيق البيانات الخاصة بها لترميز جدول اتجاهات التدرج. يخزن MRtrix3 معلومات التدرج مع الصورة المرجحة للانتشار في ملف .mif، بينما يستخدم ExploreDTI ملف منفصل (B-matrix) لتخزين اتجاهات التدرج. لذلك، من المهم التحقق من أن يتم نقل اتجاهات التدرج بشكل صحيح من MRtrix3 إلى ExploreDTI. ويمكن القيام بذلك عن طريق التحقق من صحة ترميز اللون على صور FA المشفرة بالألوان [أي الاتجاه من اليسار إلى اليمين باللون الأحمر (على سبيل المثال، الجسم الكالوسوم)، والاتجاه الأمامي الخلفي باللون الأخضر، والاتجاه الأدنى الأعلى في اللون الأزرق (على سبيل المثال، cingulum)]. كما يمكن استخدام صور FA المشفرة بالألوان للتحقق من جودة عملية التسجيل المشترك غير الصلبة بين الصور المرجحة بالانتشار والصور الهيكلية المرجحة T2.

باستخدام ExploreDTI، تم استخراج الخرائط البارامترية باستخدام نماذج DTI و DKI و WMTI. يوفر نموذج DTI خرائط بارامترية لMD و AD وRD وFA، بينما يوفر نموذج DKI خرائط بارامترية لMK و AK وRK. وعلى الرغم من حساب أربعة مقاييس لنموذج MTI (أي AWF وAxEAD وRadEAD وTORT)، لم يكن من الممكن استخراج التشتت داخل المحاور (IAD) داخل ExploreDTI. يمكن الحصول على IAD باستخدام أداة MATLAB المقدمة من قبل مطوري نموذج WMTI25. للقيام بذلك، يجب نقل الصور المرجحة الانتشار ومعلومات التدرج مرة أخرى من ExploreDTI إلى Matlab. هذه الخطوة مرة أخرى عرضة للأخطاء المتعلقة بترميز معلومات التدرج. بالإضافة إلى ذلك، يجب تقدير tensor كورتوسيس ومعلمات WMTI وحسابها مرة أخرى.

تتطلب المعالجة المسبقة للصور المكتسبة، وتقدير الأومرات، وحساب الخرائط البارامترية فترة طويلة من وقت الحوسبة. تتطلب تصحيحات EPI والحركة والدوامة الحالية حوالي 40 دقيقة لكل مجموعة بيانات على خادم مع ثمانية نوى وذاكرة وصول عشوائي 16 غيغابايت. باستخدام تحليل عائد الاستثمار، تم حساب القيم المتوسطة داخل الحصين قبل وبعد يوم واحد من الارتطام. ثم تم تحديد التغيرات في مقاييس DTI وDKI وWMTI في مجموعة mTBI. ومع ذلك، لوحظ تباين كبير بين المواضيع في مقاييس DKI وAWF لنموذج WMTI، مما أدى إلى اختلاف غير متوقع في قيم خط الأساس بين مجموعتي الشام وmTBI. هذا هو على الأرجح نتيجة voxels التي تحتوي على قيم غير معقولة بيولوجيا (outliers) داخل المنطقة التي تم التحقيق فيها، ويمكن تصفيتها في الدراسات المستقبلية قبل حساب القيم المتوسطة في أميد.

وفي الختام، يوضح هذا البروتوكول جدوى الانتشار المتقدم بالرنين المغناطيسي للتحقيق في التعديلات الجزئية الهيكلية في الحصين في نموذج الفئران من mTBI. وباستخدام ثلاثة نماذج مختلفة للانتشار، يمكن الحصول على معلومات تكميلية عن العمليات البيولوجية الأساسية التي تسهم في الظروف بعد mTBI. وهذا يمثل خطوة إلى الأمام في وضع علامات بيولوجية لmTBI التي قد تكون حساسة بما فيه الكفاية لتحديد تغييرات هيكلية جزئية محددة في المرحلة المبكرة بعد تأثير خفيف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ أي تضارب في المصالح للكشف عنها.

Acknowledgments

ويود المؤلفون أن يشكروا مؤسسة البحوث - فلاندرز (FWO) على دعمها لهذا العمل (رقم المنحة: G027815N).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Induction of trauma
0.9% NaCl physiologic solution B Braun 394496
brass weight 450g custom made custom made diamter 18mm and 210 mm height
catheter Terumo Versatus-W 26G
ethilon II Ethicon EH7824 FS-3, 4-0, 3/8, 16mm
Matrass Foam to Size Type E
Plexiglas tube ISPA Plastics 416564 M1 PMMA XT GOO tube 25x19 mm (inner diamter 19 mm, minimal length of 1.50 m)
Preclinical CT scanner Molecubes X-cube
Steel helmet custom made custom made diameter 10 mm and 3 mm thickness
Vetbond Tissue Adhesive 3M 1469SB
Vetergesic (buprenorphin) EcuPhar VETERG20 0.05 mk/kg
Xylocaine 2% gel AstraZeneca Xylocaine 2% gel
Xylocaine (lidocain 2%) Aspen/AstraZeneca Xylocaine 2% gel 100 μl injection
Diffusion MRI
Preclinical MRI acquisition software Bruker Biospin MRI GmbH Z400_PV51_CENTOS55 ParaVision 5.1 MRI software
Preclinical MRI scanner Bruker Biospin MRI GmbH PharmaScan 70/16 7T MRI scanner
Quadrature volume coil Bruker Biospin MRI GmbH RF RES 300 1H 075/040 QSN TR Model No: 1P T13161C3
Small animal physiological monitoring unit Rapid Biomedical EKGHR02-0571-043C01 Unit for respiratory monitoring
Water-based heating unit Thermo Fisher Scientific Haake S 5P Model No: 1523051
Anaesthesia
Anaesthesia movable unit Veterenary technics BDO - Medipass, Ijmuiden
isoflurane: Isoflo Zoetis B506
Oxygen generator Veterenary technics 7F-3 BDO - Medipass, Ijmuiden
Diffusion image processing
Amide http://amide.sourceforge.net Version 1.0.5. Medical Imaging Data Examiner Toolbox (Loening AM, Gambhir SS, " AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis", Molecular Imaging, 2(3):131-137, 2003)
ExploreDTI http://www.exploredti.com Version 4.8.6 Toolbox for (pre-)processing and analysis of diffusion weighted MR images (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J, and Jones DK. ExploreDTI: a graphical toolbox for processing, analyzing, and visualizing diffusion MR data. In: 17th Annual Meeting of Intl Soc Mag Reson Med, p. 3537, Hawaii, USA, 2009)
MRtrix3 http://www.mrtrix.org Version 3.0_RC3-86-g4b523b41 Toolbox for (pre-)processing and analysis of diffusion weighted MR images

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics