Sıçan Servikal Spinal Kord difüzyon Görüntüleme

NOT: Etik Açıklama: Kurumsal Bakım ve Kullanım Komiteleri (IACUC) Wisconsin Tıp Koleji ve Clement J. Zablocki VA Tıp Merkezi, tüm prosedürleri onayladı. 1. Hayvan Hazırlama ve İzleme Tıbbi hava içinde% 5 izofluran kullanılarak, bir indüksiyon odasında sıçan anestezisi. Doğrulma refleksi yoktur ve arka pençe sıkma hiçbir çekilme refleksi üretir,% 2 anestezi azaltmak ve baş-ilk yüzüstü pozisyonda tarayıcı yatağına hayvan aktarın. Işlem boyunca bir burun konisi cihazı içinden% 2 izofluran bakımı ve yaklaşık 1 L / dakikalık bir akış hızında, tıbbi hava tutun. Anestezi altında iken korneaya zarar görmesini önlemek için sıçan gözlerine yağlama merhem küçük bir miktar uygulayın. Sıçan gövde etrafında güvenli bir solunum izleme kemeri yerleştirin. Solunum yolluk sistemine kemeri takın. Tarayıcı deliğine sıçan ilerleyen, Check-In önce Solunum döngüsü açık ve tutarlı olmasını sağlamak için solunum izleme bilgisayarı k. Gerekirse bu adımı görüntü kalitesi için zorunludur, çünkü kemer ayarlayın. Monitör ve bir rektal prob ve sıcak hava ısıtma sistemi içinden 37 ° C 'de, hayvanın vücut ısısını korumak. 1.2 ve% 2 arasındaki anestezi düzeyini ayarlayarak dakika başına 30-45 nefesler arasında solunum hızı koruyun. Bir lokma çubuğu ile baş tutucu sıçan yerleştirin ve vida-kulak çubukları (Şekil 1) ve servikal vertebra bobin merkezinde konumlandırılmış kadar kareleme hacmi bobin halinde kafasını kaydırın. NOT: sıçanın omuz bobin halinde daha fazla ilerlemesini önleyebilir. Tarayıcı deliğine sıçan ve destekleyici sahipleri Advance. Varsa, ayar ve uygun frekansa bobin eşleşen kapasitörler ayarlamak ve bobin satıcı tarafından verilen talimatlara göre empedans. e_title "> 2. MRG Tarama Parametreleri NOT: Burada anlatılan prosedürler 9.4 T yatay delik küçük hayvan sistemi kullanılan, ancak küçük hayvan MR sistemlerinin diğer alan güçlü uygulanabilir. Yinelemeli alıcı kazanç manyetik alanın homojenliği (shimming), radyofrekans güç kalibrasyon ve ayar iyileştirilmesi, rezonans frekansının tespiti için MR sisteminin otomatik prosedürleri kullanın. Sistemin yazılım arayüzü kullanarak, doğru konumlandırma sağlamak için varsayılan üç düzlem izci tarama edinin. "Yeni tarama" seçeneğini tripilot tıklayın ve görüntüleri elde etmek için "trafik ışığı" tıklayın. Servikal omurganın orta mıknatısın merkezi ve MRG bobin merkezi hem de hizalanmış olduğundan emin olun. Mıknatıs, bas içindeki omurga merkezi veya beşik çekin ve doğrulama için keşif taraması yeniden almak için. Positio ayarlamak içinMRG bobinine servikal göreli n, yeniden konumlandırılması için mıknatıstan beşiğini çıkarın. Gerekirse pozisyon tutarlı kadar, bu işlemi tekrarlayın. Hayvan yeniden konumlandırılmış ise, adımı 2.1 tekrarlayın. Mevcut görüntüleme protokolü için yeni bir eko-planar difüzyon ağırlıklı spin-eko sekansı (DtiEpi) ekleyin. Yapılandırın ve aşağıdaki dışında varsayılan ayarları kullanarak DAG dizisi ile difüzyon ağırlıklı görüntüler elde: 0.75 mm kalınlığında 12 dilim reçete dilim pozisyonu grafik arayüzü açın. Servikal kord ana eksenine dik dilimleri yönlendirmek. Farklı hayvanlar arasında ya da bir iç referans olarak beyincik tabanını kullanarak farklı görüntüleme oturumları tutarlı dilim konumlandırma olun. 'Açık' doygunluk bantlarını ayarlayın. Omurilik dışında, 10 mm'lik bir kalınlığa sahip Pozisyon 4 doyma bantları bu dokularda sinyal en aza indirmek için veeserler (Şekil 3) ikna etmek için kendi potansiyelini azaltır. Set solunum yolluk 'üzerine' ('tetik modülü') için. NOT: Özel solunum yolluk darbe dizisi programlama konusunda bilgi ve deneyim gerektirir. Bu mevcut değilse, bir çözüm, tüm dilim hayvanın nefesleri arasında elde edilen sağlamak için 3-5 dilim sayısı ve 1 s TR azaltmaktır. Servikal kord tam kapsama almak dilimleri diğer alt kümesi ile tam dizisini tekrarlayın. Araç kutusu simgesini tıklatın ve ardından "Edit yöntemi." 4. Değişim sola-sağa faz kodlama yönü EPI bölümlerin sayısını ayarlayın. Diğer varsayılan ayarlar olmalıdır: aralığı = 0,3234 ms, EPI segmentinde başına toplam eko ​​tren uzunluğu = 32 echo. NOT: Diğer yapılardan hareket kirlenmesini azaltacak anterior-posterior yerine sol-sağ yön ayarlanmış faz kodlama. Aşağıdaki geometri kullanıncal ayarları. Bir düzlem mekansal çözünürlükte sonuçlanan = x 128 128 ve düzlem alan-view = 25.6 x 25.6 mm Matris boyutu, = 0.200 x 0.200 mm. Dilim kalınlığı olun = 0.75 mm. Dilim dilim sipariş = boşluk = 0 mm, "laması '. Aşağıdaki difüzyon ağırlıklı ayarları kullanın: DW ölçmek modu = 'DW kontrast', difüzyon gradyan süresi (δ) = 7 ms, difüzyon degrade ayırma (Δ) = 12 ms, beta-değerlerinin sayısı = 8, istenen b-değerleri = 0 250, 500, 750, 1.000, 1.500, 2.500, 3.500 mm / s 2, difüzyon yön = 2, difüzyon ağırlıklı yön = [1 0 0] sayısı ve [0 0 1] (yapımı uçaklar olmak paralel ve ) spinal kord eksenine dik. NOT: Bu ayarlarla, biz / aa 2 3.500 sn gibi yüksek b-değerleri elde. Donanım özellikleri ve difüzyon degrade süresi (δ) ve difüzyon degrade ayırma (Δ) beri, b-değeri sınırlayabilir diğer sistem performans özellikleri g bağlıdırBizim sistemde vardı radient performans,: (maksimum gradyan gücü: 440 mT / m, maksimum dönüş hızı: 3440 T / m / s). Mm2, en az 2000 s / yüksek b değeri basıklık ölçümleri, Şekil 2 b-değerleri için tavsiye edilir. Aşağıdaki zamanlama ayarları kullanın. eko zamanı (TE) 27 ms (0 girerek minimum set), tekrarlama zamanı (TR) = 1,800 milisaniye =. Hazırlanan dizisi Edinme. Yukarıda listelenen parametreler ile, toplam satın alma süresi yaklaşık 25 dakikadır. Satın almalar sadece solunum döngüsünün durağan (kıpırdamadan) bölümü (Şekil meydana böylece tüm taramalar boyunca, (yazılım sona erme algılama) ve MRG sistemine sinyal solunum yolluk yazılımı izlemek ve "tetikleyici" arasındaki gecikme süresini ayarlamak 2a, gri çizgi istikrarlı kısmı). 100-400 msn arasında bir tetikleme gecikme hayvanın solunum modeline bağlı olarak gereklidir. Bu arti azaltmaya yardımcı olurSolunum hareket (Şekil 3e) ile meydana gerçekler. Varsa, satın alma zaman ek bir 25 dakika sürer 'açık' olarak ayarlanmış özel "çömezler ters" ile diziyi tekrarlayın. NOT: Özel dizisi 9 'Pat-ters' Eğer (Adım 3 sırasında duyarlılık artifakı düzeltme için gerekli) ters yansıtma dizisi modifikasyon faz kodlama yönü seçimi izin verir ise sadece bir tek EPI faz kodlama yönü sağa (mümkün olduğu, kullanılamaz ) -to-sola veya soldan sağa. Görüntüleme tamamlandığında, sahibinden hayvan kaldırmak ve onun kafesine geri. Sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın. 3. Görüntü İşleme Doğrudan sistemden DICOM formatındaki sistemden İhracat verileri (tercih) veya özel veya thir kullanarak Nifti biçimine verileri dönüştürmekD-parti yazılım. Duyarlılık artefaktı düzeltme gerçekleştirin. B ayıklayın = her birinden 0 hacim FSL veya diğer MRG yazılım paketleri ile sağlanan araçları kullanarak, tek bir dosya içine tarayın. Her faz kodlamak yönü için bir dosya gereklidir. NOT: Her bir tarama uzunlamasına yönde difüzyon ağırlığı 8 tarama ve ardından enine yönde difüzyon ağırlığı, b değerlerini değişen 8 taramasından oluştuğu takdirde, örneğin, bir görüntü dosyası: B = 1 st 0 tarar ve 9. hacimleri ve ekstre edilmiş ve aşağıdaki kabuk kodu ile monte edilebilir: fslroi $ {} kadar _dwi_masked.nii.gz ısı1 0 1 fslroi $ {} kadar _dwi_masked.nii.gz ısı2 8 1 fslroi $ {} aşağı _dwi_masked.nii.gz temp3 0 1 fslroi $ {} aşağı _dwi_masked.nii.gz temp4 8 1 fslmerge -t blip_both ısı1 ısı 2 temp3 temp4 (Burada bu durumda yukarı, $ ve $ aşağı normale ile taramaları ve sırasıyla, faz kodlamak yön ters olarak). </li> Azaltılmış görüntü distorsiyon eserler ile düzeltilmiş dosyası oluşturmak için FSL 10,11 'topup' komutunu kullanın. Parametre haritalarının oluşturulması için kullanılacak ham DAG görüntüleri bu düzeltme uygulayın. NOT: komutunun kullanımı için talimatlar bulunabilir http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide . Aşağıdaki gibi bu durumda komutunu kullanmak Örnek kodu: topup –imain = blip_both_nlmf_b0images_masked.nii –datain = .. / topup_data.txt –config =. / b02b0_ratspine.cnf –out = topup_splines_nlmf –iout = $ dışarı –verbose –logout = topuplog.log {} kadar dwiup = `ls $ * dwi_nlmFilt.nii` dwidown = `ls $ {} aşağı * dwi_nlmFilt.nii` applytopup –imain = $ {dwiup} $ {dwidown} –datain = .. / topup_data.txt –method = JAC –inindex = 1, $ ind –topup = topup_splines_nlmf –out = DAG $ _ {dışarı } v Kopya ve sıçan spin için $ {FSLDIR} /etc/flirtsch/b02b0.cnf varsayılan dosyayı düzenleyin10 faktörü ile –warpres ve –fwhm çizgilerle değerlerinin her azaltarak ark kablosu. Difüzyon ağırlıklı olan görüntüleri (Paravision bir DTI düzeni veya benzeri özel tasarım kullanarak) en az 6 olmayan dik yönlerde boyunca edinilen ise, standart DTI parametre haritaları hesaplamak için böyle FSL Difüzyon Toolbox 12 veya Camino 13 gibi yazılım paketleri kullanmak. Aksi takdirde, ileriye adımda 3.4 belirtildiği gibi, örneğin, sadece 2 yönleri boyunca difüzyon ağırlık kullanır yararlı ölçümleri üretilmesi için özel bir prosedür kullanınız. Menüden – "Mask oluşturun Dosya>" fslview içine topup tarafından çıkarılan düzeltilmiş DAG dosyasını yükleyin ve seçin. (Örneğin GM, dorsal WM için, ya da WM ventrolateral) bir doku türü içinde bir ilgi bölgeyi çizmek için kalem araçlarını kullanın. Bu dosyayı kaydedin ve istediğiniz diğer ROI sonra kullanmak için tekrarlayın. NOT: omurilikten bölüm ROI Diğer prosedürler 14,15 belgelenmiştir </syukarı> ve ileri düzey kullanıcılar için tercih edilebilir. DAG dosyasını maske ve sonra aşağıdaki komutu kullanarak her görüntü hacmi için ROI içinde ortalama sinyalini hesaplamak için ROI dosyasını kullanın: fslstats -t DWI_corrected.nii.gz -k GM_mask.nii.gz -M Enine sinyal için bir vektör olarak, MATLAB gibi sayısal bilgi işlem programı içinde, ilk 8 sonuç kopyalama (örneğin o sig_T arama), ve B-sayısı 8 uzunlamasına sinyal (sig_L) için bir vektör olarak, ikinci 8 sonuç değerleri kullanılır. 8 B-değerlerinin bir vektör olarak bir sayısal hesaplama programı b-değerleri kopyalayın. enine ve boyuna yönde b değerleri aynıdır. Mümkünse, etkili beta-değer yerine anma b-değeri, "Etkin B değeri" olarak adım 2.3.5 parametre penceresinde listelenen tarayıcı, elde edilmelidir. B-değer veri inci vs sinyali uygun sayısal bilgisayar programın eğri uydurma araç kutusunu kullanıne komut istemine cftools yazarak modeli istenen. Bunu yapmak için, "Veri …" tıklayın ve x veri olarak y-veri olarak sinyal vektörleri b-değerleri seçin. Seçim "… Montaj" tıklatın ve "uyum Türü" altında "Özel Denklemi," daha sonra uydurma bir denklemi girmek için "Yeni" ve "Genel Denklemleri" tıklayın. Standart difüzyon modeli sığdırmak için, denklem girin: S0. * Exp (-x. * D) "(1) Difüzyon ve ikinci dereceden terim (basıklık K) içeren bir modele uyması için devreye girer, Gauss difüzyon 16 sapma ölçmek için: S0. * Exp (-x. * D + (1/6). * (X. * D). ^ 2. * K) "(2) "Uygula" "Tamam" ve tıklayın. Çıkış penceresinde yayılma (D) ve basıklık (K) için tahmini değerler dikkate alınmalıdır. "Veri Seti:" In seçicisi, denklemi ile kullanım için sig_T (veya sig_L) verileri seçin (1)veya (2) ve "Uygula" butonuna tıklayınız. Enine ve boyuna difüzyon kullanarak anizotropi indeksi (AI) hesaplayın: AI = (D L D T) / (D L + D T) (3) Bu DTI modeli hesaplanan fraksiyonel anizotropi (FA) ile benzerdir. Basıklık için bir anizotropi endeksi de yayılma yerine enine ve boyuna basıklığını kullanılarak hesaplanabilir. Bu yöntem, Modele her parametrenin bir harita oluşturmak için omurga içinde her vokselden eğri uydurma araç kutusu komut satırı işlemi kullanmak da mümkündür vb K T, D, T, gibi model parametrelerinin değerlerini verir NOT . Alternatif uydurma yöntemleri kullanılabilir ve başka ayrıntılı olarak. 17