Высокое разрешение Структурная магнитно-резонансная томография в подкорке человека<I> В Vivo</I> И Посмертный

Цель этого исследования было проверить пределы разрешения структурных МРТ в отсутствии физиологического шума. Протон плотности (PD), взвешенные изображения были получены в посмертной мозга в течение длительного срока (два ~ 24 сессий ч), чтобы определить минимальное количество изображений, которые должны быть зарегистрированы и в среднем для решения подкорковые структуры. Для сравнения, PD взвешенные изображения были также приобретены в живых людей в течение нескольких сессий. В частности, была поставлена ​​задача выяснить, будет ли это возможно в лучшем случае, чтобы решить все шесть отдельных слоев человеческого LGN, которые примерно 1 мм толщиной (рисунок 1).

Рисунок 1. Человеческий наружного коленчатого тела слои. Схема ламинарного структуры LGN. КРУПНОКЛЕТОЧНЫХ (M) слои состоят из большего нейроновразмер ячейки и меньше плотность клеток, которые ответственны за решения движения и курс очертания (слои 1-2, изображается как темно-серый). Parvocellular слои (P) состоят из меньшего размера нейронов и клеток большей плотности клеток, которые отвечают за решение тонкую форму и цвет (слои 4-6, изображенной в светло-серый). Масштабная линейка 1 мм. Рисунок основан на окрашенном человека LGN ^12.

Пространственное разрешение в МРТ улучшается, когда размер матрицы увеличивается, и когда полевой зрения (FOV) и толщина среза, уменьшаются. Тем не менее, повышенное разрешение уменьшает отношение сигнал-шум (SNR), который пропорционален объему воксела. SNR также пропорциональна квадратному корню из числа измерений. В живых людей, хотя несколько изображений могут быть приобретены в течение ряда отдельных сессий изображений, окончательное решение будет ограничено физиологического шума, таких как дыхание, кровообращения пульсаций и движения головы.

Высокая-Разрешение (0,35 мм в плоскости вокселы) PD взвешенные сканы были приобретены. PD проверяет повышения серый и белый контраст в таламус ^1, и в результате изображение, чтобы свести к минимуму Т _{1 и} Т ₂ последствия. Его изображение зависит от плотности протонов в виде воды и макромолекул, таких как белки и жиры в объеме изображения. Увеличение числа протонов в ткани приводит к более светлому сигнала на изображении из-за более высокой продольной составляющей намагниченности ^2.

PD-взвешенные сканы были собраны, так как они обеспечивают более высокую контрастность подкорковых структур с окружающих тканей. Другие контрасты, такие как Т1 и Т2-взвешенных изображениях привести к трудности в разграничении подкорковые структуры, как в LGN-за небольших соотношениях контраст-шум, как определено ƒ ^1,3.

Точно так же, более ранние исследования обнаружили, что PD-взвешенные изображения формалина фиксированной посмертных мозги resulteд в высших отличий между контрастными серого и белого вещества по сравнению с Т1 и Т2-взвешенные изображения, которые имели подобные серый и белый интенсивности независимо от того, изображение ^3,4. Лежащие в основе биофизических детерминант может объяснить эти различия. T1 (продольного) и T2 (поперечная) времена релаксации протонов водорода зависит от того, как вода движется внутри ткани. Фиксаторы, такие как формалин работе сшивающих белков. Различия между подвижности воды уменьшается между различными типами тканей, когда фиксаторы используются. Снижение контрастности тканей Т1 наблюдалась после фиксации, в то время как различия в относительной плотности протонов в пределах тканях мозга увеличилась с фиксацией, обеспечивая лучший контраст дифференциацию ^{3, 4.}

Предыдущие исследования выявили LGN в ПД-взвешенный сканирования с использованием 1,5 T ^5,6,7, и в 3 T сканера ^8,9. Очень важно, чтобы получить эти сканирования, чтобы иметь возможность точно выделить степеньЛГН. Для поддержания полного охвата подкорковых ядер в 18 PD-взвешенные срезы были получены в таламус. Каждый том был вновь выбран, чтобы в два раза разрешение 1024 матрицы (0,15 мм в плоскости размер воксела), сцепленных, движение исправлены и усреднены для получения 3D изображение высокого разрешения подкорковых структур. Оптимальное количество БП изображений, необходимых для следующего рецепта ломтик 5, сокращая время сканирования до менее чем 15 мин в живых людей. Только 1 PD изображений требуется четко разграничить подкорковых областях в посмертном мозге, уменьшая время сканирования до менее чем 3 мин (рис 2 и 3).

Целый формалином фиксированной вскрытие образец мозг сканируется от женщины, которая умерла от остановки сердца в возрасте 82 лет. Обзор медицинских записей показал, что она была: хроническая обструктивная болезнь легких, стенокардия, тройной шунтирование 8 лет до смерти, рак матки обрабатывают гистерэктомии7 лет до смерти, гиперлипидемии, глаукомы, катаракты и хирургии. Вскрытие образец мозг погружения фиксировали в 10% нейтральном формалине с буфером по крайней мере 3 недели при 4 ° С c.The посмертной мозга был отсканирован с тем же протоколом изображения, а также с другими параметрами в течение многих часов для сравнения качества изображения , Только оптимизированные параметры будут описаны в протоколе.