De alta resolução de ressonância magnética estrutural do Subcórtex Humano<I> In Vivo</I> E Postmortem

O objetivo desta pesquisa foi testar os limites de resolução da RM estrutural na ausência de ruído fisiológico. Densidade (PD) imagens ponderadas de prótons foram adquiridas em um cérebro pós-morte durante um longo período (duas sessões de RH ~ 24) para determinar o número mínimo de imagens que precisavam ser registradas e média para resolver as estruturas subcorticais. Para efeito de comparação, PD imagens ponderadas também foram adquiridas em seres humanos vivos ao longo de um número de sessões. Em particular, o objetivo foi verificar se seria possível em um cenário mais favorável para resolver todas as seis camadas individuais do LGN humano, que são aproximadamente 1 mm de espessura (Figura 1).

Figura 1. camadas lateral humana Geniculado núcleo. Esquemático da estrutura laminar do LGN. Magnocelulares (m) camadas são compostas de maior neuronaltamanho das células e densidade de células menores que são responsáveis ​​para a resolução de movimento e curso contornos (camadas 1-2, descrito como cinza escuro). Camadas parvocelulares (P) são compostos de tamanho menor de células neuronais e maior densidade de células que são responsáveis ​​pela resolução de fine-forma e cor (camadas 4-6, descrito como cinza claro). Bar escala de 1 mm. Figura baseado em coradas LGN ¹² humana.

A resolução espacial em MRI é melhorada quando o tamanho da matriz aumenta, e quando de campo de visão (FOV) e espessura de corte são diminuídos. No entanto, o aumento da resolução diminui a relação sinal-ruído (SNR), que é proporcional ao volume do voxel. SNR também é proporcional à raiz quadrada do número de medições. Em seres humanos vivos, embora várias imagens pode ser adquirida ao longo de uma série de sessões de imagem separados, a resolução final é limitado pelo ruído fisiológico, como a respiração, pulsação circulatório e movimento da cabeça.

Alto-Resolução (0,35 mm voxels In-Plane) PD scans ponderados foram adquiridos. Scans PD melhorar o contraste cinza e branco no tálamo ^1, e resultam em imagens que minimizem _T 1 e T _{2 efeitos.} A sua imagem é dependente da densidade de protões, sob a forma de água e as macromoléculas, tais como proteínas e gordura no volume de imagem. Os números aumentados de protões num tecido resulta num sinal mais brilhante na imagem devido ao componente longitudinal superior da magnetização ^2.

Scans ponderadas pelo DP foram coletadas uma vez que proporcionam um maior contraste de estruturas subcorticais com o tecido circundante. Outros contrastes, como T1 e T2-ocasionar dificuldade em delinear estruturas subcorticais como a LGN devido a menores rácios de contraste-ruído, tal como determinado ƒ ^1,3.

Da mesma forma, estudos anteriores descobriram que as imagens ponderadas em DP de formol fixa cérebros post-mortem redundoud em diferenças de contraste mais elevados entre matéria cinzenta e branca em comparação com T1 e imagens ponderadas em T2 que tiveram cinzentos e brancos semelhantes intensidades de imagem do assunto ^3,4. Os determinantes biofísicos subjacentes podem explicar essas diferenças. T1 (longitudinal) e T2 (transversal) tempos de relaxação de prótons de hidrogênio dependerá de como a água se move dentro do tecido. Fixadores, como o trabalho de formalina por proteínas de ligação cruzada. As diferenças entre a mobilidade de água são reduzidos entre os diferentes tipos de tecidos quando fixadores são usados. Reduzido contraste tecido T1 tem sido observada após a fixação, ao passo que as diferenças de densidade relativa dos protões dentro dos tecidos do cérebro aumenta com a fixação, proporcionando uma melhor diferenciação contraste ^{3, 4.}

Estudos anteriores já haviam identificado o LGN em exames ponderados pelo PD usando um 1.5 T ^5,6,7, e pelo scanner de 3 T ^8,9. É crítico para obter estas verificações para ser capaz de delinear com exactidão a extensão dao LGN. Para manter a cobertura total dos núcleos subcorticais, 18 fatias ponderada-PD foram obtidos dentro do tálamo. Cada volume foi re-amostrados para o dobro da matriz de 1024, (0,15 mm de tamanho de in-plane voxel), concatenada, movimento corrigido e média para produzir uma imagem 3D de alta resolução de estruturas subcorticais. O número ideal de imagens DP necessários para a seguinte receita fatia foi de 5, reduzindo o tempo de digitalização para menos de 15 min em seres humanos vivos. Apenas uma imagem PD foi necessário para demarcar claramente regiões subcorticais no cérebro pós-morte, reduzindo o tempo de digitalização para menos de 3 min (Figura 2 e 3).

Toda uma amostra de cérebro pós-morte fixado em formol foi feita a varredura de uma mulher que morreu de parada cardiorrespiratória na idade de 82 anos. Revisão de prontuários médicos revelou que ela tinha: doença pulmonar obstrutiva crônica, cirurgia angina, triplo bypass 8 anos antes da morte, câncer uterino tratado com histerectomia7 anos antes da morte, hiperlipidemia, glaucoma, e cirurgia de catarata. O espécime cerebral postmortem foi fixado em imersão em 10% de formalina tamponada neutra por pelo menos 3 semanas a 4 ° C. A pós-mortem de cérebro foi digitalizado com o mesmo protocolo de imagem, bem como com outros parâmetros ao longo de muitas horas para comparações de qualidade de imagem . Apenas os parâmetros optimizados será descrito para o protocolo.