מדידת קישוריות במסלול הראייה העיקרית ב לבקנות האדם באמצעות הדמיה דיפוזיה מותח tractography

המטרה הכוללת של מחקר זה היא לבחון קישוריות תלמוקורטיקלית בלבקנות ובבקרות באמצעות הדמיית דיפוזיה ולהשוות את שחזור הקרינה האופטית של שני אלגוריתמי מעקב. דיפוזיה, MRI וטרקטוגרפיה יכולים לעזור לענות על שאלות מפתח בחקר הראייה, כגון ההשפעה של ניתוב שגוי אקסונלי על הארגון המבני של מסלול הראייה בלבקנות אנושית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת מיפוי לא פולשני של מסלולי חומר לבן גדולים במוח החי והראתה התקדמות מבטיחה בתכנון נוירוכירורגי.

רכוש את כל ההדמיה כמתואר בפרוטוקול זה. על סורק MRI 3 טסלה המצויד בסליל ראש 32 ערוצים. לפני ההדמיה, ראשית יש לסנן ביסודיות כל משתתף לבטיחות MRI ולבקש ממנו לחתום על טופס הסכמה המתאר את הפרוטוקול.

ספקו לנבדקים אטמי אוזניים להגנה על השמיעה לפני שתניחו אותם בשכיבה וראש ראשון על שולחן הסורק. ספק נורת סחיטה התראה. לאחר מכן הניחו כריות כדי להפחית את תנועת הראש.

ציון דרך מעל העיניים בגובה הגבות. לפני שליחת הנושא לסורק. התחילו בהדמיה על ידי השגת תמונה משוקללת T1 ברזולוציה גבוהה באמצעות רצף MP-RAGE תלת-ממדי המכסה את כל המוח.

השתמש בפרמטרים המוצגים על המסך כאן. עם גודל ווקסל איזוטרופי של מילימטר אחד. לאחר מכן, רכשו רצף DTI המכסה את קליפת המוח עם 64 כיוונים בפרוסות של שני מילימטרים.

מקם פרוסות בכיוון רוחבי בהתאם לקו הקומיסורה הקדמי והאחורי. כמו כן, רכוש 30 עד 40 תמונות צפיפות פרוטונים משוקללות PD באמצעות רצף דופק הד ספין טורבו. הגדר זאת בכיוון עטרה במקביל לגזע המוח המכסה מההיקף החיצוני של הפונס לחלק האחורי של הקוליקולוס התחתון.

תיחום LGN צריך להתבצע כאשר הוא עיוור לחברות בקבוצה של הנבדק. התחל בטעינת תמונת PD ברזולוציה גבוהה בתצוגת FSL. לאחר מכן, לחץ על הכרטיסייה כלים כדי לבחור אפשרות אחת להגדלת התמונה.

לאחר מכן, בחר בכרטיסיית הקובץ כדי לבחור באפשרות יצירת מסיכה והשתמש בסרגל הכלים כדי לעקוב אחר ה-LGN בכל פרוסה. אם תרצה, שנה את הניגודיות של התמונה בסרגל הכלים כדי להקל על זיהוי LGN. עקוב ידנית אחר מסכות LGN ימין ושמאל שלוש פעמים כל אחת בתמונות PD ממוצעות שעברו אינטרפולציה לרזולוציה כפולה, ולכן מחצית מגודל הווקסל המקורי.

כדי לבצע פילוח VI, הפעל תחילה את הפקודה recon all בגולש חופשי על תמונות משוקללות T1 במרחב אנטומי מקורי לעיבוד אוטומטי. לאחר מכן, המר את הפלט לפרצלציה V1 למסכה נפחית באמצעות הפקודות label2surf ו-surf2volume. לפני ביצוע מעקב הסתברותי, הפעל תחילה רישום ליניארי של פלירטוט כדי להביא את תמונות המוח שנמצאות במרחב הגולש והאנטומי החופשי למרחב דיפוזיה.

בחר את פלט שטח הפנים הפנוי של recon all, או את מוחו של הנבדק שחולץ T1 כתמונת הקלט. לאחר מכן, מערבולת תוקנה והמוח חילץ תמונה משוקללת דיפוזיה כתמונת הייחוס. באופן דומה, למעקב דטרמיניסטי, השתמש ברישום ליניארי של פלירטוט כדי להביא מוחות צפיפות פרוטונים למרחב דיפוזיה.

כמו כן, כהכנה למעקב הסתברותי, הפעל את הרישום הליניארי הזה כדי להביא את מוחות הפרקינסון של המשתתפים לשטח פנים פנוי ולמרחב אנטומי מקורי לטרנספורמציה של מסכת LGN. שים לב ששלב זה יוצר שתי פלטים. מוח הקלט נרשם לתמונת הייחוס ולמטריצת טרנספורמציה.

לאחר מכן, החל טרנספורמציה של פלירטוט להכנת מסכות זרעים לטרקטוגרפיה. עבור טרקטוגרפיה הסתברותית, השתמש בפלט מחצלת הנקודה מרישום ליניארי של PD לגולש חופשי או T1 אנטומי כמטריצת הטרנספורמציה. מסכת ה-LGN המקורית כקלט והמוח במרחב הגולש החופשי או במרחב האנטומי כנפח הייחוס.

הקפד להשתמש בבחירת האינטרפולציה של השכן הקרוב ביותר מתוך אפשרויות מתקדמות. חזור על זה עבור טרקטוגרפיה דטרמיניסטית רק הפעם, כאשר המוח במרחב דיפוזיה הוא נפח הייחוס. כדי לנרמל את ה-LGN, השתמש במתמטיקה של FSL כדי ליצור נקודת ROI עם הקואורדינטות של מסכת LGN הבודדת המתאימה במרחב אנטומי מקורי עבור טרקטוגרפיה הסתברותית או מרחב דיפוזיה עבור טרקטוגרפיה דטרמיניסטית.

לאחר מכן, השתמש במתמטיקה של FSL כדי להחיל את רדיוס המסכה הממוצעת במרחב MNI המחושב על פני כל המשתתפים כדי ליצור כדור סביב נקודת ה-ROI במרחב אנטומי מקורי, או דיפוזיה. בשלב זה, תוך שימוש בקבצי שטח שטח פנוי בלבד, הכן מסיכות יעד לטרקטוגרפיה הסתברותית. רשום מוחות גולשים בחינם למרחב אנטומי מקומי.

לאחר מכן, צור מסיכות יעד על ידי החלת טרנספורמציה על מסיכות V1 באמצעות אינטרפולציה תלת-ליניארית. כדי להפעיל טרקטוגרפיה הסתברותית, השתמש תחילה בתיקון זרם מערבולת כדי לתקן עיוותים בתמונות משוקללות דיפוזיה. ואז מוח לחלץ את התמונות.

לאחר מכן, בחר באפשרות bedpost X. לאחר מכן בחר מעקב הסתברותי והפעל אותו עבור כל חצי כדור בנפרד. שמור על אפשרויות ברירת המחדל הבסיסיות, אך לדיוק מוגבר, בחר שמן שונה לחישוב ייעול הסתברותי תחת אפשרויות מתקדמות.

בחר מסיכה בודדת כשטח הזרע. לאחר מכן, טען את מסכת ה-LGN שהפכה כתמונת הזרע במרחב האנטומי המקורי יחד עם מטריצת הטרנספורמציה האנטומית T1 לדיפוזיה כטרנספורמציה של הזרע לדיפוזיה. לבסוף, בחר V1 בחלל האנטומי ממטרות אופציונליות כמטרה.

חזור על השימוש ב-ROI הכדורי הסטנדרטי ולאחר מכן שוב באמצעות מסכות זרעים ומטרה לא מנורמלות בשטח פנים פנוי. כדי לבצע טרקטוגרפיה דטרמיניסטית, פתח תחילה את התמונות המשוקללות של דיפוזיה מתוקנת במערבולת בסטודיו DSI. לאחר מכן טען קבצי bvec ו-bval לחלון טבלת B שנפתח אוטומטית ליצירת קובץ מקור.

לאחר מכן בחר DTI כשיטת השחזור והפעל זאת בקבצי המקור כדי לייצר קבצי מידע סיבים. פתח את קבצי המידע של הסיבים בחלון המעקב של התוכנית והפעל מעקב עבור כל חצי כדור בנפרד. השתמש ב-LGN במרחב הדיפוזיה כזרע ובאזור 17 מאטלס ברודמן של סטודיו DSI כאזור קובע.

בכל ריצה, הגדר את מסכת החומר הלבן הנגדית מאטלס הסגמנטציה של הגולש החופשי כאזור של הימנעות. חזור על המעקב באמצעות החזר ROI כדורי במרחב דיפוזיה במקום LGN בודד כאזורי זרע לטרקטוגרפיה. תמונה ממוצעת של צפיפות פרוטונים קורונלית של חולה עם לבקנות נראית כאן.

אזורי עניין ימניים ושמאליים של LGN שאותרו ידנית מתוארים באדום. מסכות LGN הופכות למרחב גולש חופשי באמצעות השכן הקרוב ביותר, אדום, ואינטרפולציות תלת-ליניאריות, כחולות, מוצגות כאן. ניתוח סטטיסטי חכם של Voxel עם סטטיסטיקה מבוססת מסלולים לא מראה אזורים בעלי מובהקות בלבקנות גדולה יותר מניגודיות בקרה עקב FA מופחת בלבקנות בהשוואה לביקורת.

עם זאת, בביקורת, ניגוד גדול יותר מלבקנות נראה הבדל משמעותי בין הקבוצות. כאן אנו רואים גרסה שלדית מעובה של תוצאות אלה. פלט מעקב סיבים בסטודיו DSI מצביע על קישוריות מופחתת של LGN ל-V1 בחולה לבקנות בהשוואה לנבדקי הביקורת.

באופן דומה, פלט מעקב הסתברותי מראה קישוריות ולבקנות מופחתת של LGN ל-V1 בהשוואה לנבדקי הביקורת. כאן, מסכות מעקב ממוצעות עבור שיטות הסתברותיות ודטרמיניסטיות מונחות להשוואה. מסכות ורודות LGN, כחולות ו-V1 ממחישות את אזורי הזרע והיעד.

לאחר השליטה, ניתן לבצע איסוף נתונים וניתוח מלא של שלושה משתתפים תוך יומיים-שלושה, בעוד שזמן הטרקטוגרפיה תלוי בגודל הזרע. בזמן הפעלת טרקטוגרפיה, בחר בקפידה את האלגוריתם ואת גישת הניתוח בהתאם לשאלת המחקר ולאזור המוח הנחקר ובדוק קבצי פלט לאחר כל שלב. אל תחכו עד שתשיגו את התוצאה הסופית כדי לבדוק את העבודה שלכם.

לבקנות קשורה לסיכון מוגבר לסרטן העור, ולתסמונות המשפיעות על סוגי תאים נוספים מעבר למונוציטים. טכניקות דמיון בשילוב טכניקות מולקולריות יסייעו בחקירת מנגנוני ההתפתחות בלבקנות וישפרו את ההבנה של הקשר בין פונקציות המבנה. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מדעי המוח לחקור קישוריות מוחית באוכלוסיות אנושיות בריאות וקליניות in vivo.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע שחזור חומר לבן באמצעות אלגוריתמים דטרמיניסטיים והסתברותיים כדי לבחון את ההבדלים בקישוריות הקרינה האופטית בין אוכלוסיות חולים ובקרות. אל תשכח שעבודה עם מגנט חזק עלולה להיות מסוכנת ביותר, ותמיד יש לבצע סינון נכון של המשתתפים לבטיחות MRI.