We would like to thank the whole Service of Neuroradiology. We would like to thank Lis Prussen for her work in the library.

HINWEIS: Dieses Protokoll folgt den Richtlinien des Centre Hospitalier de Luxemburg in Luxemburg. 1. Herstellung der Diffusion Tensor Imaging für die Visual-Bahn für Neurochirurgie und Follow Up <ol style="margin-left: 40px;"><li> Führen Sie eine MRI-Scan mindestens einen Tag vor der Operation streng axial mit 32 Gradientenrichtungen und ein b0-Bild. Halten Sie in engem Kontakt mit der Neuroradiologie Einheit in jedem Augenblick. HINWEIS: Machen Sie deutlich, auf die Neuroradiologen, dass die Bilder nach der Operation sind die gleichen wie jene, die vor der Operation. </li><li> Mit einem 3-Tesla-MRT, führen Sie eine 3DT1-gewichtet und DTI-Sequenz-Scans. Führen Sie eine 3DT1-gewichtete Sequenz nach der Operation als auch. </li></ol> 2. Mit der Planungsstation <ol><li> Übertragen Sie die T2-gewichteten, 3DT1-gewichtet und DTI-Sequenz von Scandaten an digitalen Bildbearbeitung und Kommunikation in der Medizin (DICOM). Dieser Vorgang dauert bis zu 7 min. HINWEIS: Don `t Stop des Verfahrens before mit übertragen alle Sequenzen. Es ist möglich, zu stoppen und später fortsetzen je nach dem Zeitpunkt der Operation. </li><li> Öffnen Sie das chirurgische Navigationssystem-Programm. Klicken Sie auf Datei und dann auf Import DICOM. Wiederholen Sie diesen Vorgang drei Mal für alle oben genannten Sequenzen. <ol><li> Klicken Sie auf Hinzufügen, um anzuzeigen. Fügen Sie jede Sequenz getrennt. Don `t versuchen, mit Blick fortzufahren. </li></ol></li><li> Klicken Sie auf Extras. Öffnen DTI Tensor Vorbereitung. Beachten Sie ein neues Fenster in der Mitte des Bildschirms. </li><li> Führen Sie die folgenden vier Schritte. <ol><li> Führen Gradient Zuordnung als ersten Schritt. <ol><li> Ändern Sie den Wert B-1000 bis 800 s / mm ² auf der rechten unteren Ecke des Fensters. </li><li> Stellen Sie die Schwelle in der oberen rechten Bereich des Fensters. Tun Sie es manuell, indem Sie einfach eine Nummer oder schriftlich einen Cursor. 20 könnte ein akzeptabler Wert. Es ist eine persönliche Erfahrung und es ist nicht zwingend. </li></ol></li><li> Führen Gradient Registrierung als zweiten Schritt. <ol> &lt;li&gt; Klicken Sie auf die Schaltfläche Alle Auto. Dieser Vorgang dauert bis zu 5 min. </li><li> Klicken Sie auf Überprüfen alle Registrierungen. Ohne Überprüfung der Registrierung ist es nicht möglich, fortzufahren. </li></ol></li><li> Führen Koregistrierung als dritte Stufe. <ol><li> Coregister MR1 und MR2 b0 Bilder manuell. Am Ende holte alle Anmeldungen. Hinweis: Es ist möglich, diesen Schritt automatisch durchführen. Jedoch können die Ergebnisse nicht an das Ende immer zufriedenstellend. </li></ol></li><li> Führen Tensor-Berechnung als vierte und letzte Schritt, <ol><li> Stellen Sie sicher, FA / DEC / ADC auf. Wenn nicht klicken Sie auf. </li><li> Klicken Sie auf Compute. Dieses Verfahren wird nur einige Sekunden dauern. </li></ol></li></ol></li><li> Speichern Sie alle Daten und fahren Sie mit fibertracking. Ohne zu speichern alles, was nicht zu stoppen. </li></ol> 3. Fibertracking HINWEIS: Anatomische Kenntnisse der Sehbahn ist für die erfolgreiche Ergebnis sehr wichtig. <ol stYLE = &quot;margin-left: 40px;&quot;&gt; <li> Vorzubereiten, um die drei wichtigen Punkte, wo die Fasern zu durchlaufen zu finden. </li><li> Bestimmen Sie die Chiasma mit anatomischen Kenntnissen. <ol><li> Verwenden Sie eine ROI als Ausgangspunkt und lassen sich die Fasern durch zu gehen. ROIs werden durch den Arzt festgelegt. </li><li> Alternativ Segment der mutmaßliche Region. Klicken Sie Segmentierung auf der unten links und ein weiteres Fenster erscheint. Segmentiert Bereiche sind anatomisch definierten Bereichen. <ol><li> Die Region malen manuell. Blättern Sie nach oben und unten, um die ganze Chiasma gehören. Speichern Sie die Prozedur und gehen Sie zurück. </li></ol></li><li> Spur der Fasern entweder aus dem interessierenden Bereich oder dem Segmentbereich oder beides. </li><li> Die Fasern erreichen die linke Kniehöcker (LGN), die der zweite wichtige Punkt der Sehbahn ist. Der maximale Winkel war 50. Das Risiko von Fehlwege mit, wenn der Winkel ist zu hoch steigen. <ol><li> Es besteht die Möglichkeit, dem Segment LGN wie Chiasma gezeigtenund dann verfolgen, der Fasern. Nachdem segmentiert Chiasma, Track Fasern, die von der LGN und Ziel in Chiasma oder umgekehrt laufen. </li></ol></li><li> Segment der visuelle Kortex. Gehen Sie wie im Fall des Chiasma. Dies könnte einige Zeit dauern, wie 3DT1-gewichteten Bild enthält 160 Scheiben. </li><li> Verfolgen die Fasern aus dem visuellen Kortex zu der LGN. Es ist möglich, sie von der LGN dem visuellen Kortex sowie verfolgen. </li><li> Wenn der visuelle Kortex durch einen Tumor oder Ödeme drangen dann mit einem Bereich von Interesse anstelle eines segmentierten Bereich und lassen Sie dann die in Richtung der LGN laufen Fasern. HINWEIS: Wenn das Ödem ist segmentiert manchmal könnte die visuelle Kortex dann dringen dann könnte der Sehrinde nicht in der Lage, vollständig segmentiert, weil der Computer `t zwischen ihnen zu unterscheiden. That `s, warum es notwendig ist, um einen ROI setzen. </li><li> Wiederholen Sie alles, was für die andere Hemisphäre. </li><li> Beginnen Sie mit der gesunden Hemisphäre zuerst. Hinweis: Esmöglich ist, mit dem anderen zu starten, aber könnte es einfacher sein, um die Fasern der gesunden Hemisphäre erste Spur zu einer ersten Idee über die Lage zu werden. Es ist nicht zwingend, es ist nur eine Beratung ist. </li></ol></li><li> Segment der zerebrale Läsion und das Ödem. Gehen Sie wie oben in 3.2.2 erwähnt. <ol><li> Weisen Sie eine Farbe für jeden Segmentbereich oder Läsion, um besser zu unterscheiden. </li></ol></li><li> Speichern Sie die Prozedur nach jedem Schritt den Fall unvorhergesehener Ereignisse oder in einem Notfall. </li><li> Exportieren Sie die gesamte Daten lokal. Es ist möglich, sie in den Operationssaal unmittelbar exportieren, aber es isn `empfohlen. <ol><li> Drücken Sie auf Datei und dann Export 3D-Objekte. Achten Sie darauf, nur die Navigation Exam exportieren. </li><li> Don `t exportieren Hybrid Exam. </li></ol></li><li> Geben Hirn. Wählen Sie den richtigen Patienten und drücken Sie dann Stealthmerge. Wählen Sie 3DT1-gewichteten Aufnahmen als Referenz-Prüfung. </li><li> Erstellen Sie ein 3D-Modell und setzen alles. </li><li> Importieren Sie die Daten, die ichn der Betrieb Raum. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

DTI ist eine Technik, so dass der Neurochirurg an der weißen Substanz in vivo 8 visualisieren. Sehbahn ist eine dieser Bahnen. Obwohl dieses Verfahren bietet Ärzten neue Möglichkeiten hinsichtlich der Behandlung von Patienten mit Läsionen über eloquent Regionen des Gehirns wir sagen, dass einige Einschränkungen dieser Technik noch nicht existieren. Die erste und offensichtlichste Herausforderung Gehirn Verschiebung, die ein Problem in Untersuchung 4 bleibt. Nach dem Öffnen der Dura mater und nach Manipulation im Gehirn durch das Entfernen des Tumors oder die Rückenmarksflüssigkeit Verlust wir don `t die gleichen Bedingungen wie vor der Operation haben. Darüber DTI ist nicht in der Lage, die Überfahrt oder Küssen von Fasern zu lösen und mit Genauigkeit zu bestimmen den Ursprung und das Ziel der Fasern, wodurch mehrere Artefakte und falsche Verträge 1-3. Ein weiteres Problem ist die Auflösung der Fasern in Bereichen gestörter Diffusion, beispielsweise aufgrund von Tumor oder peritumoral edema 22. Kleine Flächen mit unterschiedlichen Richtungen innerhalb eines Voxel nicht aufgrund sekundäre Teilvolumenartefakten 28 abgebildet werden. Die Möglichkeit von falsch positiven und falsch negativen Flächen sollte immer berücksichtigt werden. Die Ergebnisse beeinträchtigt werden könnte. Andere Algorithmen haben die VP in einer vollständigeren Weg gezeigt, aber ein international standardisiertes Verfahren, um die VP doesn `t auf dem neuesten Stand, die werden zusätzlich verwirrend existieren könnte darzustellen. Die Darstellung der Meyer Kreis bleibt eine Herausforderung für dieses Protokoll. Eine weitere Einschränkung könnte in der Darstellung des Baum-Schleife bestehen. Aber couldn `finden wir keine Kenntnis von der Darstellung dieser Schleife anderswo. Wie zuvor erwähnt, ist diesem Protokoll für den Alltag leicht durchführbar ist. Allerdings ist für einen zufriedenstellenden Ergebnis eine gute Vorbereitung erforderlich. Es ist darauf zu achten, dass die Bilder streng axial durchgeführt werden. Es könnte die Qualität der Bilder zu beeinträchtigen, wenn danach das nichtberücksichtigt. Ein 3DT1-gewichteten Bild ist immer für die Navigation benötigt. Die Scheiben sollte dünn genug sein, um gute Ergebnisse zu haben. Für dieses Protokoll verwenden wir 2 mm Scheiben ohne Lücken dazwischen. Wahrung des Protokolls wird auf eine gute Darstellung der wichtigsten Teile des VP führen. Die VP wurde mit mehreren ROIs dargestellt. Der VC wurde immer zusätzlich segmentiert. Andere haben auch eine Mehrfach ROI Ansatz 16,17. DTI-Winkelung wurde auch ausprobiert. Es könnte gute Ergebnisse für ap fiberbundles haben aber andere Fasern in einer unglücklichen Position 12 kommen könnte. Weitere Methoden umfassen Impfen der Faser-Tracking von mehreren Referenzmarken auf der Sehbahn in der Nähe der LGN 11 angeordnet. Zukünftige Anwendungen umfassen die Verwendung von DTI im Gehirn Ischämie, Multiple Sklerose, Alzheimer, Darstellung von Hirnnerven, Gamma-Knife-Chirurgie und andere 7, 13,28. Sie werden bereits in einigen Institutionen, sondern t verwendetsein ist keine Routine überall. Intra Mapping von optischen Strahlung mit subkortikalen elektrische Stimulation ist eine zuverlässige Methode zur Identifizierung und heben Sie diese Wege während der Operation 6 Gliom. Eine andere Möglichkeit, um die funktionelle Integrität der Sehbahn überwachen die intraoperative Verwendung kortikal aufgezeichnet VEPs 5,10. Intraoperativen Einsatz von MRI könnte eine Möglichkeit, das Problem, das mit der Hirnschalt alternativ die Anwendung eines 3D-Ultraschall könnte eine Alternative 18 vorhanden entsteht reduzieren. Andere Diffusionsbildgebung und Rekonstruktion Systeme sind zunehmend relevant, um die Sehbahn zu porträtieren. Die Sehbahn hat mehr Fasern und die Meyer-Schleife mehr zuverlässig angezeigt 18.

Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) wird verwendet, um WMT nicht-invasiv in das menschliche Gehirn 1 darzustellen. Es hat sich in den letzten zehn Jahren verwendet worden, um das Risiko während der Operation 1 beredten Bereichen des Gehirns zu schädigen verringern. DTI wurde in fünfzig Patienten, zwischen März 2012 und Januar 2014 durchgeführt, um die Sehbahn zu porträtieren. DTI könnte Erhaltung der beredte Bereiche des Gehirns während der Operation zu verbessern, indem wichtige Informationen über die anatomische Lage von der weißen Substanz. Es hat sich in die strategische Planung für die Resektion von komplexen Hirnläsionen 1 integriert. , Die Darstellung der Sehbahn bleibt jedoch eine Herausforderung, denn es gibt keinen Standard für die Parameter des DTI, die Platzierung der Samenvolumen und Interpretation der Ergebnisse 12. Verschiedene Algorithmen sind bisher 19-21 implementiert. Einige Ansätze konzentrierten sich auf deterministische Methoden 19, 22-25. Andere wurden mit probabilistischen Methoden, 26,27,29. In jüngerer Zeit Techniken mit Q-Ball Tensorfeldern, Diffusion Spectral Imaging und hohe Winkelauflösung Diffusionsbildgebung (HARDI) werden eingesetzt, um der weißen Substanz unter anderem die Sehbahn 1,13-15,18 darzustellen. Dennoch ist die erforderliche Zeit für HARDI signifikant länger mit 45 min ist die Software, die nicht im Handel erhältlich und betont wissenschaftliche Anwendungen 18. Die Vorlesungszeit für HARDI scheint länger als bei DTI 18 sein. Das vorgestellte Protokoll ist einfach möglich und kann für die tägliche Routine in neurochirurgischen Operationen, um die Morbidität zu vermeiden und die postoperative Ergebnis verwendet werden. Die zusätzliche Zeit für dieses Protokoll von weniger als 9 Minuten, die deutlich schneller als andere Protokolle 1,9,12,16 ist. In Anerkennung der Tatsache, dass viele hoch entwickelte Algorithmen haben vor kurzem die Papier schränkt entwickeltsich auf die Verwendung eines im Handel erhältlichen und FDA zugelassenen Software. Es ist jedoch zwingend zu berücksichtigen, die Grenzen dieser Technik, die oben genannt sind, zu nehmen.

<table><tbody><tr><td>3-Tesla-MRI</td><td>General Electric</td><td>Signa LX version 9.1</td><td></td></tr><tr><td>Surgical Navigation System Program</td><td>Medtronic</td><td>9734478</td><td></td></tr><tr><td>Surgical Navigation System Program</td><td>Medtronic</td><td>4500810331&amp;nbsp; 20016318</td><td></td></tr></tbody></table>

dti of the visual pathway - white matter tracts and cerebral lesions

<html> DTI ist eine Technik, die der weißen Substanz (WMT) nicht-invasiv bei gesunden und nicht gesunden Patienten mit Diffusionsmessungen identifiziert. Ähnlich wie der Sehbahn (VP), WMT sind nicht mit klassischen MRT oder intraoperativ mit Mikroskop sichtbar. DIT hilft Neurochirurgen zur Zerstörung der VP zu verhindern, während das Entfernen Läsionen neben diesem WMT. Wir haben DTI auf fünfzig Patienten vor und nach der Operation von März 2012 bis Januar 2014 durchgeführt, um zu navigieren verwendeten wir eine 3DT1-gewichtete Sequenz. Zusätzlich führten wir eine T2-gewichtete und DTI-Sequenzen. Die verwendeten Parameter waren, FOV: 200 x 200 mm, Schichtdicke: 2 mm, und die Erfassungsmatrix 96 x 96 ergibt nahezu isotropen Voxel von 2 x 2 x 2 mm. Axial MRI wurde mit einer 32 Gradientenrichtung und einer b0-Bild durchgeführt wird. Wir verwendeten Echo-Planar-Imaging (EPI) und Asset parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor von 2 und B-Wert von 800 s / mm ². Die Scanzeit betrug weniger als 9 min. ent &quot;&gt; Die DTI-Daten gewonnen wurden mit einer FDA-Zulassung chirurgische Navigationssystem-Programm, das eine einfache Faser-Tracking-Ansatz als Faser Zuordnung durch kontinuierliche Verfolgung (FACT) bekannt nutzt verarbeitet. Dieses beruht auf der Ausbreitung von Linien zwischen den Regionen von Interesse (basierend ROI), die von einem Arzt festgelegt wird. einem Winkel von maximal 50, FA Anfangswert von 0,10 und ADC-Stoppwert von 0,20 mm ² / s wurden die für tractography verwendeten Parameter. Es gibt einige Einschränkungen dieser Technik. Die begrenzte Erwerb Zeitrahmen erzwingt Kompromisse in der Bildqualität. Ein weiterer wichtiger Punkt nicht zu vernachlässigen ist das Gehirn Verschiebung während der Operation. Was die letztere intra-operative MRT hilfreich sein könnte. Darüber hinaus ist das Risiko von falsch-positiven oder falsch-negativen Flächen muss berücksichtigt werden, die die endgültigen Ergebnisse beeinträchtigen könnten, getroffen werden.

<html> Dieses Protokoll ermöglicht es dem Arzt, angemessen darzustellen, die große Teile der VP. Es kann mit einer kleinen Menge an Zeit, um Schäden bei Patienten mit zerebralen Läsionen neben beredten Bereichen zu verhindern verwendet werden. Postoperative Kontrollen zeigen auch gute Ergebnisse. VP ist in Figur 7 dargestellt, nachdem der Patient aus einem Glioblastom betrieben. 2 zeigt das VP nach Rezidiv eines Glioblastoms. Die Autoren erkennen die Tatsache der Schwierigkeiten, mit diesem Protokoll vorgestellt, um die Meyer-Schleife, die eine große Herausforderung bleibt darzustellen. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig1highres.jpg" /> Abbildung 1. VP 1:. Glioblastoma vor der Operation Der Tumor ist rot. Ödem in lila dargestellt und Gold steht für die VP. Verschiebung der VP auf der anderen Seite dargestellt.1946fig1large.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig2highres.jpg" /> Abbildung 2. VP 2:. Glioblastoma Wiederkehr Der Tumor ist rot. Das Ödem (lila) umgibt die VP (Gold). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig3highres.jpg" /> Abbildung 3. VP 3:. Glioblastoma Hinterhaupt Der Tumor ist rot. Störung der VP (gold) vorn durch Tumor und Ödem (lila). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a><img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig4highres.jpg" /> Abbildung 4. VP. 4: Zeitliche Glioblastom Der Tumor (rot) berührt die VP (gold) vorn. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig5highres.jpg" /> Abbildung 5. VP. 5: Glioblastoma des Corpus callosum Der Tumor (rot) mit Ödem (lila) umgeben das VP (Gold). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig6highres.jpg" /> &lt;<html> br /&gt; Abbildung 6. VP. 6:. Glioblastoma Vorder Der Tumor (rot) und das Ödem (lila) umgeben die VP (gold) <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 7" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig7highres.jpg" /> Abbildung 7 VP 7:. VP nach Glioblastom Operation Schwarz darstellt, die den Hohlraum des Tumors. Ödeme (lila) ist neben dem VP (Gold). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 8" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig8highres.jpg" /> Abbildung 8. Vorbereitung für fibertracking.<html> ref = &quot;https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig8large.jpg&quot; target = &quot;_blank&quot;&gt; Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. <img alt="Figur 9" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig9highres.jpg" /> Abbildung 9. Vorbereitung für fibertracking / VP. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig9large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="10" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig10highres.jpg" /> Abbildung 10. Vorbereitung für fibertracking 3. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig10large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> &quot;Src =&quot; / files / ftp_upload / 51946 / 51946fig11highres.jpg &quot;/&gt; Abbildung 11. Vorbereitung für fibertracking 4. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51946/51946fig11large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="12" src="/files/ftp_upload/51946/51946fig12highres.jpg" /> Abbildung 12. Vorbereitung für fibertracking 5.

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DTI of the Visual Pathway - White Matter Tracts and Cerebral Lesions

Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) wurde durchgeführt, um zu versuchen, die wichtigsten Teile der Sehbahn darzustellen. Das Ziel war, verwenden ein von der FDA zugelassenen handelsüblichen Workstation, die für die tägliche Routine, um verwendet werden könnten, um zu versuchen, die postoperative Schädigung der Sehbahn bei den Patienten zu reduzieren.

DTI der Sehbahn - der weißen Substanz und zerebrale Läsionen

DTI is a technique that identifies white matter tracts (WMT) non-invasively in healthy and non-healthy patients using diffusion measurements. Similar to ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

14.0K Aufrufe.  Centre Hospitalier de Luxembourg.  Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) wurde durchgeführt, um zu versuchen, die wichtigsten Teile der Sehbahn darzustellen. Das Ziel war, verwenden ein von der FDA zugelassenen handelsüblichen Workstation, die für die tägliche Routine, um verwendet werden könnten, um zu versuchen, die postoperative Schädigung der Sehbahn bei den Patienten zu reduzieren. 

Serie: DTI of the Visual Pathway - White Matter Tracts and Cerebral Lesions

Dissection of Human Vitreous Body Elements for Proteomic Analysis

The vitreous is an optically clear, collagenous extracellular matrix that fills the inside of the eye and overlies the retina. 1,2 Abnormal interactions between vitreous substructures and the retina underlie several vitreoretinal diseases, including retinal tear and detachment, macular pucker, macular hole, age-related macular degeneration, vitreomacular traction, proliferative vitreoretinopathy, proliferative diabetic retinopathy, and inherited vitreoretinopathies. 1,2 The molecular composition of the vitreous substructures is not known. Since the vitreous body is transparent with limited surgical access, it has been difficult to study its substructures at the molecular level. We developed a method to separate and preserve these tissues for proteomic and biochemical analysis. The dissection technique in this experimental video shows how to isolate vitreous base, anterior hyaloid, vitreous core, and vitreous cortex from postmortem human eyes. One-dimensional SDS-PAGE analyses of each vitreous component showed that our dissection technique resulted in four unique protein profiles corresponding to each substructure of the human vitreous body. Identification of differentially compartmentalized proteins will reveal candidate molecules underlying various vitreoretinal diseases.

This video shows an effective technique for differentiating and dissecting the various semi-transparent structures of the human vitreous body in post mortem eyes.

Dissection of Human Glaskörper Elemente für Proteomanalyse

The vitreous is an optically clear, collagenous extracellular matrix that fills the inside of the eye and overlies the retina. 1,2 Abnormal interactions ...

Forschung

Medizin

The Application Of Permanent Middle Cerebral Artery Ligation in the Mouse

Focal cerebral ischemia is among the most common type of stroke seen in patients. Due to the clinical significance there has been a prolonged effort to develop suitable animal models to study the events that unfold during ischemic insult. These techniques include transient or permanent, focal or global ischemia models using many different animal models, with the most common being rodents.
The permanent MCA ligation method which is also referred as pMCAo in the literature is used extensively as a focal ischemia model in rodents 1-6. This method was originally described for rats by Tamura et al. in 1981 7. In this protocol a craniotomy was used to access the MCA and the proximal regions were occluded by electrocoagulation. The infarcts involve mostly cortical and sometimes striatal regions depending on the location of the occlusion. This technique is now well established and used in many laboratories 8-13. Early use of this technique led to the definition and description of &#x201C;infarct core&#x201D; and &#x201C;penumbra&#x201D; 14-16, and it is often used to evaluate potential neuroprotective compounds 10, 12, 13, 17. Although the initial studies were performed in rats, permanent MCA ligation has been used successfully in mice with slight modifications 18-20 .
This model yields reproducible infarcts and increased post-survival rates. Approximately 80% of the ischemic strokes in humans happen in the MCA area 21 and thus this is a very relevant model for stroke studies. Currently, there is a paucity of effective treatments available to stroke patients, and thus there is a need for good models to test potential pharmacological compounds and evaluate physiological outcomes. This method can also be used for studying intracellular hypoxia response mechanisms in vivo. 
Here, we present the MCA ligation surgery in a C57/BL6 mouse. We describe the pre-surgical preparation, MCA ligation surgery and 2,3,5 Triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining for quantification of infarct volumes.

Middle cerebral artery (MCA) ligation is a technique to study focal cerebral ischemia in animal models. In this method, the middle cerebral artery is exposed by craniotomy and ligated by cauterization. This method gives highly reproducible infarct volumes and increased post-operative survival rates compared to other methods available.

Die Anwendung des dauerhaften mittleren Hirnarterie Ligation in der Maus

Focal cerebral ischemia is among the most common type of stroke seen in patients. Due to the clinical significance there has been a prolonged effort to ...

Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging

Newly emerging theories suggest that the brain does not function as a cohesive unit in autism, and this discordance is reflected in the behavioral symptoms displayed by individuals with autism. While structural neuroimaging findings have provided some insights into brain abnormalities in autism, the consistency of such findings is questionable. Functional neuroimaging, on the other hand, has been more fruitful in this regard because autism is a disorder of dynamic processing and allows examination of communication between cortical networks, which appears to be where the underlying problem occurs in autism. Functional connectivity is defined as the temporal correlation of spatially separate neurological events1. Findings from a number of recent fMRI studies have supported the idea that there is weaker coordination between different parts of the brain that should be working together to accomplish complex social or language problems2,3,4,5,6. One of the mysteries of autism is the coexistence of deficits in several domains along with relatively intact, sometimes enhanced, abilities. Such complex manifestation of autism calls for a global and comprehensive examination of the disorder at the neural level. A compelling recent account of the brain functioning in autism, the cortical underconnectivity theory,2,7 provides an integrating framework for the neurobiological bases of autism. The cortical underconnectivity theory of autism suggests that any language, social, or psychological function that is dependent on the integration of multiple brain regions is susceptible to disruption as the processing demand increases. In autism, the underfunctioning of integrative circuitry in the brain may cause widespread underconnectivity. In other words, people with autism may interpret information in a piecemeal fashion at the expense of the whole. Since cortical underconnectivity among brain regions, especially the frontal cortex and more posterior areas 3,6, has now been relatively well established, we can begin to further understand brain connectivity as a critical component of autism symptomatology.
A logical next step in this direction is to examine the anatomical connections that may mediate the functional connections mentioned above. Diffusion Tensor Imaging (DTI) is a relatively novel neuroimaging technique that helps probe the diffusion of water in the brain to infer the integrity of white matter fibers. In this technique, water diffusion in the brain is examined in several directions using diffusion gradients. While functional connectivity provides information about the synchronization of brain activation across different brain areas during a task or during rest, DTI helps in understanding the underlying axonal organization which may facilitate the cross-talk among brain areas. This paper will describe these techniques as valuable tools in understanding the brain in autism and the challenges involved in this line of research.

Neuroimaging techniques, such as functional MRI and Diffusion Tensor Imaging have become increasingly useful in characterizing the cognitive and neural deficits in autism. An examination of brain connectivity in autism at a network level along with adaptations for scanning children with developmental disabilities is presented.

Probing the Brain in Autism mittels fMRT und Diffusion Tensor Imaging

Newly emerging theories suggest that the brain does not function as a cohesive unit in autism, and this discordance is reflected in the behavioral ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when studying the brain, as the functional role that a brain area fulfills may be largely defined by its connections to other brain areas. In this report, we describe a novel, non-invasive approach for relating brain structure and function using magnetic resonance imaging (MRI). This approach, a combination of structural imaging of long-range fiber connections and functional imaging data, is illustrated in two distinct cognitive domains, visual attention and face perception. Structural imaging is performed with diffusion-weighted imaging (DWI) and fiber tractography, which track the diffusion of water molecules along white-matter fiber tracts in the brain (Figure 1). By visualizing these fiber tracts, we are able to investigate the long-range connective architecture of the brain. The results compare favorably with one of the most widely-used techniques in DWI, diffusion tensor imaging (DTI). DTI is unable to resolve complex configurations of fiber tracts, limiting its utility for constructing detailed, anatomically-informed models of brain function. In contrast, our analyses reproduce known neuroanatomy with precision and accuracy. This advantage is partly due to data acquisition procedures: while many DTI protocols measure diffusion in a small number of directions (e.g., 6 or 12), we employ a diffusion spectrum imaging (DSI)1, 2 protocol which assesses diffusion in 257 directions and at a range of magnetic gradient strengths. Moreover, DSI data allow us to use more sophisticated methods for reconstructing acquired data. In two experiments (visual attention and face perception), tractography reveals that co-active areas of the human brain are anatomically connected, supporting extant hypotheses that they form functional networks. DWI allows us to create a "circuit diagram" and reproduce it on an individual-subject basis, for the purpose of monitoring task-relevant brain activity in networks of interest.

We describe a novel approach for simultaneous analysis of brain function and structure using magnetic resonance imaging (MRI). We assess brain structure with high-resolution diffusion-weighted imaging and white-matter fiber tractography. Unlike standard structural MRI, these techniques allow us to directly relate anatomical connectivity to functional properties of brain networks.

Co-Analyse von Hirnstruktur und-funktion mittels fMRT und Diffusionsgewichtete Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Neurowissenschaften

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

Diffusion tensor imaging (DTI) techniques provide information on the microstructural processes of the cerebral white matter (WM) in vivo. The present applications are designed to investigate differences of WM involvement patterns in different brain diseases, especially neurodegenerative disorders, by use of different DTI analyses in comparison with matched controls. 	
DTI data analysis is performed in a variate fashion, i.e. voxelwise comparison of regional diffusion direction-based metrics such as fractional anisotropy (FA), together with fiber tracking (FT) accompanied by tractwise fractional anisotropy statistics (TFAS) at the group level in order to identify differences in FA along WM structures, aiming at the definition of regional patterns of WM alterations at the group level. Transformation into a stereotaxic standard space is a prerequisite for group studies and requires thorough data processing to preserve directional inter-dependencies. The present applications show optimized technical approaches for this preservation of quantitative and directional information during spatial normalization in data analyses at the group level. On this basis, FT techniques can be applied to group averaged data in order to quantify metrics information as defined by FT. Additionally, application of DTI methods, i.e. differences in FA-maps after stereotaxic alignment, in a longitudinal analysis at an individual subject basis reveal information about the progression of neurological disorders. Further quality improvement of DTI based results can be obtained during preprocessing by application of a controlled elimination of gradient directions with high noise levels.	
In summary, DTI is used to define a distinct WM pathoanatomy of different brain diseases by the combination of whole brain-based and tract-based DTI analysis.

Diffusion tensor imaging (DTI) basically serves as an MRI-based tool to identify in vivo the microstructure of the brain and pathological processes due to neurological disorders within the cerebral white matter. DTI-based analyses allow for application to brain diseases both at the group level and in single subject data.

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in der Analyse von neurodegenerativen Erkrankungen

Diffusion tensor imaging (DTI) techniques provide information on the microstructural processes of the cerebral white matter (WM) in vivo. The present ...

Measuring Connectivity in the Primary Visual Pathway in Human Albinism Using Diffusion Tensor Imaging and Tractography

In albinism, the number of ipsilaterally projecting retinal ganglion cells (RGCs) is significantly reduced. The retina and optic chiasm have been proposed as candidate sites for misrouting. Since a correlation between the number of lateral geniculate nucleus (LGN) relay neurons and LGN size has been shown, and based on previously reported reductions in LGN volumes in human albinism, we suggest that fiber projections from LGN to the primary visual cortex (V1) are also reduced. Studying structural differences in the visual system of albinism can improve the understanding of the mechanism of misrouting and subsequent clinical applications. Diffusion data and tractography are useful for mapping the OR (optic radiation). This manuscript describes two algorithms for OR reconstruction in order to compare brain connectivity in albinism and controls.An MRI scanner with a 32-channel head coil was used to acquire structural scans. A T1-weighted 3D-MPRAGE sequence with 1 mm3 isotropic voxel size was used to generate high-resolution images for V1 segmentation. Multiple proton density (PD) weighted images were acquired coronally for right and left LGN localization. Diffusion tensor imaging (DTI) scans were acquired with 64 diffusion directions. Both deterministic and probabilistic tracking methods were run and compared, with LGN as the seed mask and V1 as the target mask. Though DTI provides relatively poor spatial resolution, and accurate delineation of OR may be challenging due to its low fiber density, tractography has been shown to be advantageous both in research and clinically. Tract based spatial statistics (TBSS) revealed areas of significantly reduced white matter integrity within the OR in patients with albinism compared to controls. Pairwise comparisons revealed a significant reduction in LGN to V1 connectivity in albinism compared to controls. Comparing both tracking algorithms revealed common findings, strengthening the reliability of the technique.

This manuscript describes deterministic and probabilistic algorithms for white matter (WM) reconstruction, used to examine differences in optic radiation (OR) connectivity between albinism and controls. Although probabilistic tractography follows the true course of nerve fibers more closely, deterministic tractography was run to compare the reliability and reproducibility of both techniques.

Mess Konnektivität im primären Sehbahn im Bereich Human Albinismus Diffusion Tensor-Bildgebung und Traktographie

In albinism, the number of ipsilaterally projecting retinal ganglion cells (RGCs) is significantly reduced. The retina and optic chiasm have been proposed ...

Fiber Connections of the Supplementary Motor Area Revisited: Methodology of Fiber Dissection, DTI, and Three Dimensional Documentation

The purpose of this study is to show the methodology for the examination of the white matter connections of the supplementary motor area (SMA) complex (pre-SMA and SMA proper) using a combination of fiber dissection techniques on cadaveric specimens and magnetic resonance (MR) tractography. The protocol will also describe the procedure for a white matter dissection of a human brain, diffusion tensor tractography imaging, and three-dimensional documentation. The fiber dissections on human brains and the 3D documentation were performed at the University of Minnesota, Microsurgery and Neuroanatomy Laboratory, Department of Neurosurgery. Five postmortem human brain specimens and two whole heads were prepared in accordance with Klingler's method. Brain hemispheres were dissected step by step from lateral to medial and medial to lateral under an operating microscope, and 3D images were captured at every stage. All dissection results were supported by diffusion tensor imaging. Investigations on the connections in line with Meynert's fiber tract classification, including association fibers (short, superior longitudinal fasciculus I and frontal aslant tracts), projection fibers (corticospinal, claustrocortical, cingulum, and frontostriatal tracts), and commissural fibers (callosal fibers) were also conducted.

The purpose of this study is to show each step of the fiber dissection technique on human cadaveric brains, the 3D documentation of these dissections, and the diffusion tensor imaging of the anatomically dissected fiber pathways.

Faserverbindungen des Ergänzungsmotorenbereichs Revisited: Methodik der Faserdissektion, DTI und Dreidimensionale Dokumentation

The purpose of this study is to show the methodology for the examination of the white matter connections of the supplementary motor area (SMA) complex ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) plays an important role in both confirming the diagnosis and evaluating the degree of compression. However, the anatomical detail provided by conventional MRI is not sufficient to accurately estimate neuronal damage and/or assess the possibility of neuronal recovery in chronic spinal cord compression patients. In contrast, diffusion tensor imaging (DTI) can provide quantitative results according to the detection of water molecule diffusion in tissues. In the present study, we develop a methodological framework to illustrate the application of DTI in chronic spinal cord compression disease. DTI fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficients (ADCs), and eigenvector values are useful for visualizing microstructural pathological changes in the spinal cord. Decreased FA and increases in ADCs and eigenvector values were observed in chronic spinal cord compression patients compared to healthy controls. DTI could help surgeons understand spinal cord injury severity and provide important information regarding prognosis and neural functional recovery. In conclusion, this protocol provides a sensitive, detailed, and noninvasive tool to evaluate spinal cord compression.

Here, we present a protocol for the application of diffusion tensor imaging parameters to evaluate spinal cord compression.

Diffusion Tensor Magnetresonanztomographie bei chronischer WirbelsäulenkorrekUnterdrückung

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous variability and heterogeneity (age, gender, type of trauma, other possible pathologies, etc.), animal models play a key role in unraveling factors that are limitations in clinical research. They provide a standardized and controlled setting to investigate the biological mechanisms of injury and repair following TBI. However, not all animal models mimic the diffuse and subtle nature of mTBI effectively. For example, the commonly used controlled cortical impact (CCI) and lateral fluid percussion injury (LFPI) models make use of a craniotomy to expose the brain and induce widespread focal trauma, which are not commonly seen in mTBI. Therefore, these experimental models are not valid to mimic mTBI. Thus, an appropriate model should be used to investigate mTBI. The Marmarou weight drop model for rats induces similar microstructural alterations and cognitive impairments as seen in patients who sustain mild trauma; therefore, this model was selected for this protocol. Conventional computed tomography and magnetic resonance imaging (MRI) scans commonly show no damage following a mild injury, because mTBI induces often only subtle and diffuse injuries. With diffusion weighted MRI, it is possible to investigate microstructural properties of brain tissue, which can provide more insight into the microscopic alterations following mild trauma. Therefore, the goal of this study is to obtain quantitative information of a selected region-of-interest (i.e., hippocampus) to follow up disease progression after obtaining a mild and diffuse brain injury.

The overall goal of this procedure is to obtain quantitative microstructural information of the hippocampus in a rat with mild traumatic brain injury. This is done using an advanced diffusion-weighted magnetic resonance imaging protocol and region-of-interest based analysis of parametric diffusion maps.

Advanced Diffusion Imaging im Hippocampus von Ratten mit leichter traumatischer Hirnverletzung

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous ...

Using Diffusion Tensor Imaging in Traumatic Brain Injury

Source: Laboratories of Jonas T. Kaplan and Sarah I. Gimbel&#8212;University of Southern California
Traditional brain imaging techniques using MRI are very good at visualizing the gross structures of the brain. A structural brain image made with MRI provides high contrast of the borders between gray and white matter, and information about the size and shape of brain structures. However, these images do not detail the underlying structure and integrity of white matter networks in the brain, which consist of axon bundles that interconnect local and distant brain regions.
Diffusion MRI uses pulse sequences that are sensitive to the diffusion of water molecules. By measuring the direction of diffusion, it is possible to make inferences about the structure of white matter networks in the brain. Water molecules within an axon are constrained in their movements by the cell membrane; instead of randomly moving in every direction with equal probability (isotropic movement), they are more likely to move in certain directions, in parallel with the axon (anisotropic movement; Figure 1). Therefore, measures of diffusion anisotropy are thought to reflect properties of the white matter such as fiber density, axon thickness, and degree of myelination. One common measure is fractional anisotropy (FA). FA values range from 0, which represents completely isotropic movement, to 1, reflecting maximum anisotropy.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10276/10276fig1.jpg" /> 
Figure 1: Diffusion anisotropy. When the direction of diffusion is unconstrained and random, movement is measured in all directions equally. This is isotropic diffusion (A). When water molecules are contained within the axon of a neuron, diffusion is anisotropic, tending to occur more frequently along the direction of the axon (B). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/10276/10276fig1large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>
In this experiment we will use diffusion tensor imaging (DTI) to measure white matter integrity in traumatic brain injury (TBI). TBI occurs when an external force injures the brain, such as a blow to the head or a sudden movement like the kind that might occur in a car accident. This type of brain injury from mechanical forces is associated with diffuse axonal injury-damage to white matter throughout the brain. Because it is an injury affecting white matter integrity, standard neuroimaging techniques may not reveal the damage. However, measures of diffusion are especially sensitive to these anatomical changes. Following a study by Kraus et al.1, we compare a group of healthy controls to a group of people with TBI and use diffusion imaging to measure the effect of TBI on cerebral white matter. Furthermore, we will test the relationship between white matter integrity and cognitive function using an attention task.2 This study uses a region of interest (ROI) approach focusing on three white matter tracts: the splenium of the corpus callosum, the anterior corona radiata, and the superior longitudinal fasciculus (Figure 2).
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/10276/10276fig2.jpg" /> 
Figure 2: Regions of interest. The three ROIs, defined from the ICBM DTI-81 atlas, are shown here in horizontal slices through the brain. In green is the splenium of the corpus callosum. The splenium is the most posterior part of the corpus callosum. In blue is the anterior corona radiata. The superior longitudinal fasciculus is shown in red. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/10276/10276fig2large.jpg" target="_blank">Please click here to view a larger version of this figure.</a>

Diffusion Tensor Imaging in Traumatic Brain Injury

Diffusions-Tensor-Bildgebung bei traumatischen Hirnverletzungen

Source: Laboratories of Jonas T. Kaplan and Sarah I. Gimbel&#8212;University of Southern California
Traditional brain imaging techniques using MRI are ...