उच्च संकल्प<em> Vivo</em> 3T चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग मानव हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों के लिए मैनुअल विभाजन प्रोटोकॉल
Summary
The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.
Abstract
मानव हिप्पोकैम्पस मोटे तौर पर स्मृति और सामान्य मस्तिष्क समारोह और अलग neuropsychiatric विकारों में अपनी भूमिका के संदर्भ में अध्ययन किया गया है भारी अध्ययन किया गया है। कई इमेजिंग अध्ययन एक भी एकात्मक neuroanatomical संरचना के रूप में हिप्पोकैम्पस का इलाज है, यह एक जटिल तीन आयामी ज्यामिति है कि कई उपक्षेत्रों से बना है, वास्तव में है। जैसे, यह इन उपक्षेत्रों विशेष कार्य करते हैं और विभिन्न विभिन्न रोग राज्यों के पाठ्यक्रम के माध्यम से प्रभावित कर रहे हैं कि जाना जाता है। चुंबकीय अनुनाद (एमआर) इमेजिंग हिप्पोकैम्पस और उसके उपक्षेत्रों की आकृति विज्ञान पूछताछ करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। कई समूहों उपक्षेत्रों छवि के लिए उन्नत इमेजिंग सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर (> 3T) का उपयोग करें; हालांकि प्रौद्योगिकी के इस प्रकार के सबसे अधिक अनुसंधान और नैदानिक इमेजिंग केन्द्रों में आसानी से उपलब्ध नहीं हो सकता है। इस जरूरत को संबोधित करने के लिए, इस पांडुलिपि पूर्ण पूर्वकाल पीछे लंबाई segmenting के लिए एक विस्तृत कदम-दर-कदम प्रोटोकॉल प्रदान करता हैकोर्नु एम्मोनिस (सीए) 1, सीए 2 / सीए 3, CA4 / दांतेदार गाइरस (डीजी), तबके radiatum / lacunosum / moleculare (एसआर / SL / एस), और subiculum: हिप्पोकैम्पस और उसके उपक्षेत्रों की। इस प्रोटोकॉल पांच विषयों (; आयु 29-57, औसत 37। 3F, 2 एम) के लिए लागू किया गया है। प्रोटोकॉल विश्वसनीयता पासा के कापा मीट्रिक का उपयोग कर ओवरलैप सही है या प्रत्येक विषय के बाईं हिप्पोकैम्पस या तो resegmenting और कंप्यूटिंग द्वारा मूल्यांकन किया है। पांच विषयों भर में पासा के कापा (रेंज) मतलब हैं: पूरे हिप्पोकैम्पस, 0.91 (0.90-0.92); सीए 1, 0.78 (0.77-0.79); सीए 2 / सीए 3, 0.64 (0.56-0.73); CA4 / दांतेदार गाइरस, 0.83 (0.81-0.85); तबके radiatum / lacunosum / moleculare, 0.71 (0.68-0.73); और 0.75 (0.72-0.78) subiculum। यहाँ प्रस्तुत विभाजन प्रोटोकॉल आमतौर पर उपलब्ध एमआर उपकरण का उपयोग कर विवो में हिप्पोकैम्पस और हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों अध्ययन करने के लिए एक विश्वसनीय विधि के साथ अन्य प्रयोगशालाओं प्रदान करता है।
Introduction
हिप्पोकैम्पस प्रासंगिक स्मृति, स्थानिक नेविगेशन, और अन्य संज्ञानात्मक कार्यों 10,31 के साथ जुड़ा हुआ है कि एक व्यापक रूप से अध्ययन औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब संरचना है। ऐसे अल्जाइमर रोग, मानसिक असंतुलन, और द्विध्रुवी विकार के रूप में neurodegenerative और neuropsychiatric विकारों में इसकी भूमिका 4,5,18,24,30 अच्छी तरह से प्रलेखित है। इस पांडुलिपि के लक्ष्य 3T पर हासिल कर लिया उच्च संकल्प चुंबकीय अनुनाद (एमआर) छवियों पर मानव हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों के लिए पहले से 34 प्रकाशित मैनुअल विभाजन प्रोटोकॉल के लिए अतिरिक्त विस्तार प्रदान करने के लिए है। साथ ही, इस पांडुलिपि साथ वीडियो घटक अपने स्वयं के डेटासेट पर प्रोटोकॉल को लागू करने की इच्छा रखने वाले शोधकर्ताओं के लिए अधिक सहायता प्रदान करेगा।
हिप्पोकैम्पस में histologically तैयार पोस्टमार्टम मनाया cytoarchitectonic अंतर के आधार पर उपक्षेत्रों में बांटा जा सकता 12,22 नमूनों। इस तरह के पोस्टमार्टम के नमूनों चल मैदान को परिभाषितएन डी की पहचान और हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों के अध्ययन के लिए सच्चाई; इस प्रकार की तैयारियों धुंधला के लिए कौशल और उपकरणों विशेष आवश्यकता है, और विशेष रूप से रोगग्रस्त आबादी में, तय ऊतक की उपलब्धता द्वारा सीमित हैं तथापि। vivo इमेजिंग विषयों की एक बहुत बड़ा पूल का लाभ दिया है, और यह भी पालन के लिए अवसर प्रस्तुत करता है अध्ययन और आबादी में अवलोकन के परिवर्तन। यह टी 2 भारित पूर्व vivo एमआर छवियों में उस संकेत तीव्रता दिखाया गया है सेलुलर घनत्व 13 है, यह पूरी तरह से एमआर संकेत तीव्रता का उपयोग कर उपक्षेत्रों के बीच निर्विवाद सीमाओं की पहचान करने के लिए अभी भी मुश्किल है दर्शाते हैं। जैसे, एमआर छवियों पर ऊतक विज्ञान-स्तर पर विस्तार की पहचान के लिए अलग अलग दृष्टिकोण के एक नंबर विकसित किया गया है।
कुछ समूहों हिप्पोकैम्पस subfield neuroanat स्थानीयकरण करने के लिए फिर से संगठित और ऊतकीय डेटासेट और फिर digitize छवि पंजीकरण तकनीक के साथ-साथ इन पुनर्निर्माण का उपयोग करने के लिए प्रयास किए हैंइन विवो एमआर 1,2,8,9,14,15,17,32 पर Omy। इस सीधे एमआर छवियों पर ऊतकीय जमीनी सच्चाई का एक संस्करण के मानचित्रण के लिए एक प्रभावी तकनीक है, यह प्रकृति का पुनर्निर्माण पूरा करने के लिए मुश्किल हो जाता है। जैसे कि इन परियोजनाओं बरकरार औसत दर्जे का टेम्पोरल लोब नमूनों, ऊतकीय तकनीक, ऊतकीय प्रसंस्करण के दौरान डेटा हानि, और तय किया है और इन विवो दिमाग के बीच बुनियादी रूपात्मक विसंगतियों की उपलब्धता द्वारा सीमित हैं। अन्य समूहों विवो में हासिल करने के प्रयास में उच्च क्षेत्र स्कैनर (7T या 9.4T) का इस्तेमाल किया है या पूर्व एक काफी छोटा (0.20-0.35 मिमी isotropic) voxel आकार के साथ विवो छवियों स्थानिक करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं कि छवि के विपरीत में मतभेद स्थानीयकृत कल्पना करने के लिए उपक्षेत्रों 35,37 के बीच की सीमाओं अनुमान। यहाँ तक कि 7T-9.4T पर और इस तरह के एक छोटे से voxel आकार के साथ, हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों की cytoarchitectonic विशेषताओं दिखाई नहीं देते हैं। जैसे, मैनुअल विभाजन प्रोटोकॉल एक है कि विकसित किया गया हैएमआर छवियों पर जाना जाता ऊतकीय सीमाओं pproximate। इन प्रोटोकॉल स्थानीय छवि के विपरीत मतभेदों की व्याख्या और दिखाई देने वाली संरचनाओं के सापेक्ष (जैसे सीधे लाइनों और कोण के रूप में) ज्यामितीय नियमों को परिभाषित करने से उप क्षेत्र सीमाओं का निर्धारण। एक उच्च क्षेत्र की ताकत पर लिया छवियों हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों में विस्तृत जानकारी की पेशकश करने में सक्षम हैं, हालांकि 7T और 9.4T प्रोटोकॉल वर्तमान में प्रयोज्यता सीमित है, इसलिए, उच्च क्षेत्र स्कैनर, अभी तक नैदानिक या अनुसंधान सेटिंग में आम नहीं हैं। इसी प्रोटोकॉल 3T और 4T स्कैनर 11,20,21,23,24,25,28,33 पर एकत्र छवियों के लिए विकसित किया गया है। इन प्रोटोकॉल से कई राज्याभिषेक विमान में उप 1mm voxels voxel के आयामों के साथ छवियों पर आधारित है, लेकिन बड़ा टुकड़ा मोटाई (0.8-3 मिमी) 11,20,21,23,25,28,33 या बड़े अंतर-टुकड़ा दूरी कर रहे हैं व्यक्तिगत उपक्षेत्रों की मात्रा का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण माप पूर्वाग्रह का परिणाम है, जो दोनों के 20,28,। साथ ही, मौजूदा 3T प्रोटोकॉल के कईहिप्पोकैम्पस सिर या पूंछ 20,23,25,33 के सभी या भाग में उपक्षेत्रों बाहर या महत्वपूर्ण substructures (यानी, सीए 2 / सीए 3 के साथ डीजी गठबंधन या तबके radiatum / lacunosum / moleculare के शामिल नहीं हैं की विस्तृत segmentations प्रदान नहीं करते सीए) 11,20,21,23,24,25,28,33। मज़बूती से नैदानिक और अनुसंधान सेटिंग में सामान्य रूप से उपलब्ध एक स्कैनर पर आधारित है कि हिप्पोकैम्पस के सिर, शरीर और पूंछ भर में प्रासंगिक उपक्षेत्रों की पहचान कर सकते हैं कि एक प्रोटोकॉल का विस्तृत विवरण के लिए क्षेत्र में एक की जरूरत इसलिए नहीं है। प्रयासों प्रयोगशालाओं के बीच हिप्पोकैम्पस उप क्षेत्र विभाजन प्रक्रिया के अनुरूप करने के हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों समूह (www.hippocampalsubfields.com) द्वारा वर्तमान में चल रहे हैं, पूरे हिप्पोकैम्पस विभाजन 6 के लिए एक मौजूदा मिलाना प्रयास, और 21 मौजूदा प्रोटोकॉल की तुलना में एक प्रारंभिक कागज के समान हाल ही में 38 प्रकाशित किया गया था । इस समूह से काम आगे इष्टतम विभाजन प्रक्रिया को स्पष्ट होगाdures।
यह पांडुलिपि मज़बूती से उच्च संकल्प 3T एमआर छवियों पर Winterburn और उनके सहयोगियों ने 34 से पहले वर्णित हिप्पोकैम्पस उप क्षेत्र विभाजन प्रोटोकॉल को लागू करने के लिए विस्तृत लिखित और वीडियो निर्देश प्रदान करता है। प्रोटोकॉल पूरे हिप्पोकैम्पस के लिए स्वस्थ नियंत्रण के पांच छवियों और पांच हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों (सीए 1, सीए 2 / सीए 3, CA4 / दांतेदार गाइरस, तबके radiatum / lacunosum / moleculare, और subiculum) पर लागू किया गया है। इन खंडों छवियों सार्वजनिक ऑनलाइन (cobralab.ca/atlases/Hippocampus) के लिए उपलब्ध हैं। प्रोटोकॉल और खंडों छवियों एमआर छवियों में विस्तृत हिप्पोकैम्पस neuroanatomy का अध्ययन करने की इच्छा रखने वाले समूहों के लिए उपयोगी हो जाएगा।
Protocol
Representative Results
Discussion
एमआर छवियों में हिप्पोकैम्पस उप क्षेत्र विभाजन साहित्य में अच्छी तरह से प्रतिनिधित्व किया है। हालांकि, मौजूदा प्रोटोकॉल हिप्पोकैम्पस 20,23,33,35 के कुछ भागों को बाहर करते हैं, तय की छवियों 37 करने के…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों, CAMH फाउंडेशन की सहायता स्वीकार करने के लिए माइकल और सोनिया Koerner, Kimel परिवार, और पॉल ई Garfinkel नई अन्वेषक उत्प्रेरक पुरस्कार के लिए धन्यवाद देना चाहूंगा। इस परियोजना Fonds डे Recherches Santé क्यूबेक, कनाडा के स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान (CIHR), प्राकृतिक विज्ञान और कनाडा, वेस्टन मस्तिष्क संस्थान, कनाडा के अल्जाइमर सोसायटी के इंजीनियरिंग रिसर्च काउंसिल और माइकल जे फॉक्स फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया पार्किंसंस रिसर्च (एमएमसी), साथ ही CIHR, ओंटारियो मानसिक स्वास्थ्य फाउंडेशन, NARSAD, और मानसिक स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान (R01MH099167) (ANV) के लिए। लेखकों को भी छवियों को प्राप्त करने में सहायता के लिए अनुषा रविचंद्रन को धन्यवाद देना चाहूंगा।
Materials
| Discovery MR750 3T | GE | NA | Or equivalent 3T scanner |
| Minc Tool Kit | McConnell Brain Imaging Center, Montreal Neurological Institute | NA | Open source: http://www.bic.mni.mcgill.ca/ServicesSoftware/ServicesSoftwareMincToolKit |
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