The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union's Seventh Framework Programme [FP7/2007-2013] / ERC grant agreement [337333]. The research of SvV and GJB is supported by a VIDI grant [91711384] from ZonMw, the Netherlands Organization for Health Research and Development.

O uso de amostras de autópsia e in vivo imagens de RM para este protocolo foi em conformidade com os regulamentos locais e aprovado pelo comitê de ética local do University Medical Center Utrecht (UMCU). 1. MR-guided histopatológico Validação de Cortical microinfartos <ol><li> Ex vivo RM <ol><li> Ao manusear tecido cerebral, sempre usar luvas e vestuário de protecção adequado. </li><li> Com base na questão de pesquisa, selecione adequadas, de preferência de 10 mm de espessura, placas cerebrais fixados em formol. As placas cerebrais para este papel foram derivados do departamento de neuropatologia do UMCU e Centro Médico da Universidade VU (VUMC), com base em patologia conhecida Alzheimer. <ol><li> Formalina-fix cérebros inteiros de, pelo menos, 3-4 semanas de imersão em formalina a 10%, antes do corte. Corte os cérebros em lajes coronais, que contém ambos os hemisférios. </li><li> Para a digitalização post-mortem, selecione, por exemplo, sla três cérebroBS por cérebro, feita a partir de córtex frontal, temporo-parietal e occipital do cérebro. O protocolo atual é otimizado para o uso de três placas cerebrais coronais, que contém ambos os hemisférios, em uma sessão de digitalização. </li></ol></li><li> Tirar fotografias das placas cerebrais em ambos os lados (dorsal e caudal), e tomar notas cuidadosas (ou fazer esboços) da orientação das lajes no recipiente e no scanner, para mais tarde co-localização de histologia com ressonância magnética. </li><li> Encha um recipiente construído para o efeito (Figura 1) - neste caso, um que se encaixa dentro da bobina cabeça MR - com formalina a 10% fresco à temperatura ambiente. Se o sinal de ressonância magnética a partir do fluido é indesejada, o uso de um lubrificante de perfluoropoliéter (PFPE) com uma densidade conveniente, em vez de formalina (como Fomblin ou Galden PFPE). Certifique-se de usar uma câmara de fluxo ao manusear formalina. </li><li> Ao colocar as placas cerebrais no recipiente, certifique-se para evitar bolhas de ar. Remover a maior parte das bolhas de ar por suavemente shaking do tecido, quer à mão, ou utilizando um banho com agitação, ou ultra-som. </li><li> Certifique-se as placas não pode mover-se no interior do recipiente e limitar a quantidade de fluido necessária, por meio de um recipiente menor para manter as placas no lugar (Figura 1). </li><li> Cobrir o recipiente de plástico ou com parafilme, para evitar a evaporação e para proteger o MR (cabeça) da bobina de contaminação potencial (Figura 2). </li><li> Use um scanner de corpo inteiro 7T MRI com uma bobina adequada. Neste protocolo a transmissão de dupla e de 32 canais receber bobina de cabeça é usado. </li><li> Coloque o recipiente dentro da bobina de cabeça, enrolada em uma toalha ou cirúrgico underpad, para evitar a potencial derramamento de líquidos. Certifique-se o recipiente não pode mover-se, e que as placas permanecem na posição horizontal (figura 2). </li><li> Execute uma verificação de pesquisa que podem ser usados ​​para o planejamento dos scans de alta resolução, correto inhomogeneity B0 usando uma ferramenta de calços adequado, e calibrar o poder RFpara se obter os ângulos correctos aleta (as lajes de alguns requerem menos energia em comparação com in vivo de varrimento de uma cabeça inteira) de acordo com o protocolo do fabricante. </li><li> Planejar as aquisições de alta resolução na varredura levantamento, para garantir as placas cerebrais estão totalmente incluídos na vista campo de. Digitalize as placas cerebrais O / N com as aquisições de alta resolução apresentados na Tabela 1, que são otimizados para ex vivo de imagens. O protocolo de aquisição aqui apresentado inclui uma imagem ponderada DOM 3D, T2 e T1 com uma resolução isotrópica de 0,4 mm, e um T2 * ponderada imagem com uma resolução isotrópico de 0,18 mm. </li><li> Identificar os processos automáticas de software que possam interromper a digitalização, como automatizados up-datas que são executados O / N, ou avisos para a estimulação de nervos periféricos, e certifique-se os procedimentos do scanner não será interrompido por estes. </li><li> Monitorar o scanner O / N para possíveis confirmação de pop-ups que podem interromper a digitalização, usando, por exemplo, uma conexão VPN.</li><li> Voltar na manhã seguinte (depois de um tempo de varredura total de aproximadamente 12 hr no protocolo atual). Armazene as placas cerebrais em formalina, limpar. </li><li> Salve as imagens para um disco rígido externo. </li></ol></li></ol><img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/53125/53125fig1.jpg" /> Figura 1. Preparação de placas cerebrais fixados em formol para a digitalização post-mortem em T7 ressonância magnética. Um recipiente Perspex propositadamente construído é preenchido com 10% de formalina ou um lubrificante perfluoropoliéter (PFPE) se o sinal MRI do fluido é indesejada. Três de 10 mm de espessura, placas cerebrais coronais fixados em formalina são colocados no recipiente. Um recipiente mais pequeno é usada para manter as placas no lugar. Tape o segundo recipiente para o primeiro, para evitar o movimento. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53125/53125fig2.jpg" /> Figura 2. Colocaçãode recipiente construído para o efeito na cabeça da bobina T7. Cobrir o recipiente de plástico com parafilme ou para evitar a evaporação da formalina. Coloque o recipiente, fechado em uma toalha ou underpad cirúrgica, na bobina cabeça de um scanner MR T7. Certifique-se o recipiente não pode mover-se, e que as placas de permanecer em posição horizontal. <ol start="2"><li> Histopatologia <ol><li> Identificar possíveis CMIS corticais - ou outras lesões de interesse - nas imagens adquiridas. Estas lesões são os alvos para análise histológica. Cuidado com os artefatos, tais como danos post-mortem de tecidos (que às vezes aparecem na superfície de placas cerebrais devido a cortes) ou artefatos de armazenamento formalina a longo prazo (por exemplo, hypointensities MRI grosseiros que representam mudanças neuropil 8). Nota: Diferentes subtipos histopatológicos da CMIS corticais têm diferentes características de RM. Para mais detalhes sobre os subtipos CMI, o leitor é remetido para um recente estudo ex vivo 7. </li><li> After a identificação de possíveis CMIS corticais nas imagens de RM, provar a região de interesse para validação histopatológico. Certifique-se de cortar uma região, contendo marcos anatômicos, por correspondência posterior da ressonância magnética com a histopatologia. Execute histopatologia padrão, como seguida (mas outras abordagens também podem ser aplicadas). </li><li> Cortar uma região de aproximadamente 30 x 20 x 5 mm3 contendo uma possível CMI cortical. </li><li> Para obter amostragem precisas, estimar a localização da lesão pela espessura de corte das imagens de RM, e arquitetura do tecido. Cortadas manualmente o tecido ligeiramente acima da localização da lesão estimativa para limitar a quantidade de cortes seriados (após imersão em parafina) que é necessária para o direccionamento da lesão. </li><li> Certifique-se o tecido da amostra se encaixa uma cassete de tecido. Coloque a superfície a ser cortada de face para baixo no cassete. </li><li> Mantenha todas as cassetes de tecido em formalina a 10%, até que o processamento do tecido. </li><li> Processar o tecido para inclusão em parafina. Isto envolve geralmente um procedimento automatizado da desidratação do tecido, por meio de uma série de álcool graduado (por exemplo, 70% a 95% a 100%) banhos, e compensação do tecido em xileno. </li><li> Incorporar o tecido em blocos de parafina. Assegurar a superfície a ser cortado fica voltada para cima, após a incorporação. </li><li> Corte 4-6 mm cortes seriados com um micrótomo, até que a lesão alvo é recuperado. </li><li> Flutuador as secções na superfície de um banho de água a 37 ° C. Monte as secções em lâminas de vidro. Colocar as lâminas em um bloco de aquecimento para ligar o tecido ao vidro. Loja desliza O / N à temperatura ambiente. </li><li> Executar uma coloração adequada (por exemplo, H &amp; E coloração) nas primeiras seções, manter seções em branco adjacentes para uso posterior (por exemplo, imuno-histoquímica). </li><li> Lamela as secções H &amp; E manchada, utilizando uma gota de meio de escolha de montagem. Abaixe o deslizamento, evitando bolhas de ar. </li><li> Estude as seções usando um microscópio de luz, em um mag apropriadonification. Compare seções para as imagens de RM previamente obtidos. </li></ol></li></ol> 2. Avaliar microinfartos corticais em In Vivo 7T MRI <ol><li> Execute 7T MRI na população de pacientes de seu interesse, utilizando o protocolo vivo em MRI (que inclui pelo menos um dom 3D), conforme descrito no ponto 6. </li><li> Avaliar CMIS corticais nas imagens in vivo 7T MR conforme detalhado nas etapas a seguir, utilizando os seguintes critérios de classificação 7T para CMIS: CMIS corticais são hipersinal em FLAIR (com ou sem um centro hipointenso), hiperintensa em T2, hipointenso em T1, detectável em pelo menos dois pontos de vista do cérebro (por exemplo, sagital e transversal), restrita ao córtex, distinto espaços perivasculares, com uma maior dimensão ≤4 mm 6,7. </li><li> Use uma interface com três visualizadores de imagem, para ver simultaneamente FLAIR, T1, T2 e imagens, por exemplo, MeVisLab (Figura 3). Esta plataforma allows para incorporar vários telespectadores e de colocar marcadores sobre possíveis locais de lesão. </li><li> Primeiro avaliar um hemisfério em FLAIR em vista sagital. Tela de todo o córtex para lesões hiperintensas. Qualquer hyperintens lesão ≤4 mm é um possível CMI. Coloque marcadores clicando em cada possível CMI. </li><li> Repita para o outro hemisfério. </li><li> Verifique todos os locais marcados em T1 e T2. Descarte um local que não seja hipointenso em T1 ou T2 hiperintensa em. </li><li> Avaliar vista transversal, em FLAIR, T1, e T2. Descarte um local que não seja visível. Confira a vista coronal em caso de dúvida. </li><li> Cuidado com os artefatos de ressonância magnética e variações anatômicas (especialmente bordas sulcamento). </li><li> Salvar marcadores. </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53125/53125fig3.jpg" /> Figura 3. Exemplo plataforma de visualização de imagem para a avaliação da microinfartos corticais. Uma interface é usada, integrated em MeVisLab. Este programa permite incorporar vários visualizadores em simultâneo, para alternar facilmente entre sagital / transversal / orientação coronal, e de colocar marcadores e salvar sobre possíveis locais de lesão. (Diferentes marcadores podem ser escolhidos para diferentes tipos de lesões). 3. Avaliação microinfartos corticais em In Vivo 3T MRI <ol><li> Adquirir imagens de RM 3T da população paciente de seu interesse. Os dados existentes podem também ser usadas, desde que o protocolo de ressonância magnética continha pelo menos um T1 3D, e um toque e T2. </li><li> Avaliar CMIS corticais nas imagens in vivo 3T MR conforme detalhado nas etapas a seguir, utilizando os seguintes critérios de classificação 3T para CMIS: CMIS corticais são hipointenso em T1 (isointensa com CSF), detectável em pelo menos dois pontos de vista do cérebro (por exemplo sagital e transversal), restrito ao córtex, distinto de espaços perivasculares, com uma maior dimensão ≤4 mm. <ol><li> Explorar o local de um Hypointense lesão cortical encontrado no T1 e T2 em FLAIR imagens ponderadas. Classifique a lesão como um provável cortical CMI se a localização é hyperintense ou isointensa (com a matéria cinzenta) no DOM e T2. Descartar a lesão se no mesmo local um sinal hipointensa é encontrado em T2, que indica a lesão hipointensa T1 é, quer devido a uma lesão hemorrágica, um navio, ou um artefacto. Em caso de dúvida, verifique o local em um T2 * imagem ponderada 9. </li></ol></li><li> Usar a mesma interface, tal como descrito acima. </li><li> Primeiro avaliar um hemisfério em T1 em vista sagital. Tela de todo o córtex para lesões hypointense focais. Qualquer lesão hipointensa ≤4 mm é um possível CMI. Coloque marcadores clicando em cada possível CMI. </li><li> Repita para o outro hemisfério. </li><li> Avaliar transversal T1, e verifique simultaneamente todos os locais marcados no DOM transversal e T2. Regard a localização como um provável CMI se é hyperintense ou isointensa no DOM e T2. Descarte um i localizaçãof parece ser um artefato ou variação anatômica. Descarte de uma localização se é hipointenso em T2. </li><li> Cuidado com os artefatos que parecem CMIS em T1 imagens ponderadas, especialmente tocar artefatos nas &#39;bordas&#39; do cérebro que aparece em vários giros adjacente, atente para as bordas dos sulcos, atente para navios de grande porte nos lobos temporais (no os pólos). Finalmente, recomenda-se a descartar possíveis CMIS corticais em tecido nas proximidades de um enfarte cortical maior. </li><li> Salvar marcadores. </li></ol>

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	<li>Vander Kolk, A. G., Hendrikse, J., Zwanenburg, J. J., Visser, F., Luijten, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+applications+of+7+T+MRI+in+the+brain.">Clinical applications of 7 T MRI in the brain.</a> Eur J Radiol. 82 (5), 708-718 (2013).</li><li>Pantoni, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+small+vessel+disease:+from+pathogenesis+and+clinical+characteristics+to+therapeutic+challenges.">Cerebral small vessel disease: from pathogenesis and clinical characteristics to therapeutic challenges.</a> Lancet Neurol. 9, 689-701 (2010).</li><li>Gouw, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneity+of+small+vessel+disease:+a+systematic+review+of+MRI+and+histopathology+correlations.">Heterogeneity of small vessel disease: a systematic review of MRI and histopathology correlations.</a> J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82 (2), 126-135 (2011).</li><li>Smith, E. E., Schneider, J. A., Wardlaw, J. M., Greenberg, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+microinfarcts:+the+invisible+lesions.">Cerebral microinfarcts: the invisible lesions.</a> Lancet Neurol. 11, 272-282 (2012).</li><li>Brundel, M., de Bresser, J., van Dillen, J. J., Kappelle, L. J., Biessels, G. 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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+microinfarcts+on+3T+MRI:+clinical+correlates+in+memory-clinic+patients.">Cortical microinfarcts on 3T MRI: clinical correlates in memory-clinic patients.</a> Alzheimers Dement. 5, 10-1016 (2015).</li><li>Van Dalen, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+microinfarcts+detected+in+vivo+on+3+Tesla+MRI:+clinical+and+radiological+correlates.">Cortical microinfarcts detected in vivo on 3 Tesla MRI: clinical and radiological correlates.</a> Stroke. 46 (1), 255-257 (2015).</li><li>Vander Kolk, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+the+intracranial+atherosclerotic+vessel+wall+using+7T+MRI:+initial+comparison+with+histopathology.">Imaging the intracranial atherosclerotic vessel wall using 7T MRI: initial comparison with histopathology.</a> AJNR Am J Neuroradiol. 36 (4), 694-701 (2015).</li><li>Visser, F., Zwanenburg, J. J., Hoogduin, J. M., Luijten, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+magnetization-prepared+3D-FLAIR+imaging+at+7.0+Tesla.">High-resolution magnetization-prepared 3D-FLAIR imaging at 7.0 Tesla.</a> Magn Reson Med. 64 (1), 194-202 (2010).</li><li>Brundel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+prevalence+of+cerebral+microbleeds+at+7Tesla+MRI+in+patients+with+early+Alzheimer&#8217;s+disease.">High prevalence of cerebral microbleeds at 7Tesla MRI in patients with early Alzheimer&#8217;s disease.</a> J Alzheimers Dis. 31 (2), 259-263 (2012).</li><li>Kuijf, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+cortical+cerebral+microinfarcts+in+7.0+T+MR+images.">Detecting cortical cerebral microinfarcts in 7.0 T MR images.</a> IEEE International Symposium on Biomedical Imaging. , 982-985 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

CMIS têm atraído cada vez mais atenção nos últimos anos. Um crescente corpo de evidências derivadas de estudos de autópsia identificou CMIS como contribuintes importantes para o declínio cognitivo e demência 4,5 relacionada com a idade. CMIS são agora detectável em T7 e também 3T MRI. Otimização e padronização de protocolos de avaliação para estas lesões irá apoiar a rápida implementação de detecção CMI robusto e válido em estudos de coorte em todo o mundo. Isto irá permitir uma ava...

A aplicação de ultra-alto campo 7 Tesla (T) MRI em estudos paciente está evoluindo rapidamente 1. Este documento apresenta uma aplicação representativa de T7 MRI no contexto de doença vascular cerebral no cérebro humano envelhecimento. A doença cerebrovascular é a principal causa do declínio cognitivo e demência. Esta contribuição à demência vascular freqüentemente envolve os pequenos vasos do cérebro, tais como arteríolas, pequenas veias e capilares. Assim, é referido como doença cerebral de pequenos vasos (SVD) 2. Uma vez que os pequenos vasos cerebrais são demasiado pequenos para capturar com ressonância magnética convencional, apenas as consequências da SVD - ou seja, a lesão do tecido resultante - pode ser visualizado. Isso inclui hyperintensities branco assunto, micro hemorragias cerebrais, infartos lacunares e 3. Outras manifestações importantes da SVD são microinfartos cerebrais (CMIS) 4. Estudos de autópsias relatam alta prevalência de CMIS em vascular demência e doença de Alzheimer 5. No entanto, devido às suas pequenas dimensões (variando de 50 pM a poucos milímetros) que escapar à detecção de ressonância magnética convencional 4,5. 7T MRI fornece imagens de alta resolução com uma melhor relação de sinal-para-ruído-e o contraste, o que permite a detecção de determinadas estruturas de lesões e para além do limite de detecção de ressonância magnética convencional. Esta técnica foi aplicada para detectar, portanto, CMIS. Para identificar possíveis CMIS, muitas in vivo scans 7T RM foram previamente selecionados para lesões com tamanhos &lt;5 mm e de imagem características consistentes com propriedades isquêmicos. Tais lesões pode ser identificado de forma fiável no córtex. Estas lesões alongadas focais foram hiperintensa em T7 DOM (voxels 0,8 mm isotrópico), restrita ao córtex e parecia se estender desde a superfície cortical, hiperintensa em T2 (voxels 0,7 mm isotrópicos), e hipointensa em T1 (1,0 mm voxels isotrópicos). Foi confirmado que estas lesões eram CMIS corticais usando umMR-guided abordagem histopatologia em 6,7 post-mortem do tecido cerebral humano. Aqui, o protocolo ex vivo RM é apresentada que foi usada em estudos prévios para a validação histopatológico de CMIS corticais. Em segundo lugar, as orientações são fornecidas para a avaliação da CMIS corticais em in vivo 7T MRI. Finalmente, a avaliação do CMIS corticais em T7 foi traduzido para mais amplamente disponível 3T MRI, e as diretrizes são fornecidos como identificar CMIS corticais no 3T.

<table><tbody><tr><td>Fomblin / Galden PFPE</td><td>Solvay Solexis, Bollate, Italy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>7T MR system</td><td>Philips Healthcare, Cleveland, OH, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>32-channel receive head coil</td><td>Nova Medical, Wilmington, MA, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MeVisLab</td><td>MeVis Medical Solutions AG, Bremen, Germany</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

assessing cortical cerebral microinfarcts on high resolution mr images

Microinfartos cerebrais são achados freqüentes no cérebro humano post-mortem, e estão relacionados ao declínio cognitivo e demência. Devido a suas pequenas dimensões é um desafio para estudá-los em exames de ressonância magnética clínicos. Foi recentemente demonstrado que microinfartos corticais pode ser representado com ressonância magnética usando elevadas forças do campo magnético (7T). Com base nesta experiência, uma proporção dessas lesões é também visível em baixa resolução 3T MRI. Estes resultados foram corroborados com ex vivo de imagens de post-mortem do tecido cerebral humano, acompanhado pela verificação histopatológico de possíveis microinfartos corticais. Aqui um protocolo ex vivo de imagem é apresentado, com a finalidade de validar MR observada patologia microvascular cerebral com avaliação histológica. Além disso, as orientações são fornecidas para a avaliação da microinfartos corticais em ambos 7T e 3T MR imagens in vivo. Estas diretrizes fornecem pesquisadores wom uma ferramenta para avaliar microinfartos corticais em imagens in vivo das amostras dos doentes maiores, para desvendar ainda mais a sua relevância clínica em declínio cognitivo e demência, e estabelecer essas lesões como um novo biomarcador da doença cerebral pequena embarcação.

Uma impressão da alta resolução e alta qualidade de imagem de uma seqüência ex vivo adquirido em T7 é fornecida <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53125/53125fig4.mp4" target="_blank">aqui (Figura 4).</a> Este é um T2 3D * ponderada ex vivo de digitalização, com uma resolução de isotrópico de 0,18 mm. O tecido foi derivada a partir de uma de 84 anos de idade do sexo feminino demente com doença de Alzheimer patologicamente provado e grave angiopatia amilóide cerebral (CAA). O d...

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Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

A alta resolução ex vivo protocolo de imagiologia 7T MR é apresentado, para executar a validação histopatológico MR-guided de patologia microvascular no tecido cerebral humano post-mortem. Além disso, as orientações são fornecidas para a avaliação da microinfartos corticais sobre in vivo 7T, bem como imagens de RM 3T.

Avaliando cortical cerebral microinfartos em alta resolução MR Imagens

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes ...

assessing-cortical-cerebral-microinfarcts-on-high-resolution-mr-images

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

13.4K visualizações.  University Medical Center Utrecht.  A alta resolução ex vivo protocolo de imagiologia 7T MR é apresentado, para executar a validação histopatológico MR-guided de patologia microvascular no tecido cerebral humano post-mortem. Além disso, as orientações são fornecidas para a avaliação da microinfartos corticais sobre in vivo 7T, bem como imagens de RM 3T. 

Vídeo: Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

How to Measure Cortical Folding from MR Images: a Step-by-Step Tutorial to Compute Local Gyrification Index

Cortical folding (gyrification) is determined during the first months of life, so that adverse events occurring during this period leave traces that will be identifiable at any age. As recently reviewed by Mangin and colleagues2, several methods exist to quantify different characteristics of gyrification. For instance, sulcal morphometry can be used to measure shape descriptors such as the depth, length or indices of inter-hemispheric asymmetry3. These geometrical properties have the advantage of being easy to interpret. However, sulcal morphometry tightly relies on the accurate identification of a given set of sulci and hence provides a fragmented description of gyrification. A more fine-grained quantification of gyrification can be achieved with curvature-based measurements, where smoothed absolute mean curvature is typically computed at thousands of points over the cortical surface4. The curvature is however not straightforward to comprehend, as it remains unclear if there is any direct relationship between the curvedness and a biologically meaningful correlate such as cortical volume or surface. To address the diverse issues raised by the measurement of cortical folding, we previously developed an algorithm to quantify local gyrification with an exquisite spatial resolution and of simple interpretation. Our method is inspired of the Gyrification Index5, a method originally used in comparative neuroanatomy to evaluate the cortical folding differences across species. In our implementation, which we name local Gyrification Index (lGI1), we measure the amount of cortex buried within the sulcal folds as compared with the amount of visible cortex in circular regions of interest. Given that the cortex grows primarily through radial expansion6, our method was specifically designed to identify early defects of cortical development.
In this article, we detail the computation of local Gyrification Index, which is now freely distributed as a part of the FreeSurfer Software (<a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a>, Martinos Center for Biomedical Imaging, Massachusetts General Hospital). FreeSurfer provides a set of automated reconstruction tools of the brain's cortical surface from structural MRI data. The cortical surface extracted in the native space of the images with sub-millimeter accuracy is then further used for the creation of an outer surface, which will serve as a basis for the lGI calculation. A circular region of interest is then delineated on the outer surface, and its corresponding region of interest on the cortical surface is identified using a matching algorithm as described in our validation study1. This process is repeatedly iterated with largely overlapping regions of interest, resulting in cortical maps of gyrification for subsequent statistical comparisons (Fig. 1). Of note, another measurement of local gyrification with a similar inspiration was proposed by Toro and colleagues7, where the folding index at each point is computed as the ratio of the cortical area contained in a sphere divided by the area of a disc with the same radius. The two implementations differ in that the one by Toro et al. is based on Euclidian distances and thus considers discontinuous patches of cortical area, whereas ours uses a strict geodesic algorithm and include only the continuous patch of cortical area opening at the brain surface in a circular region of interest.

Measuring gyrification (cortical folding) at any age represents a window into early brain development. Hence, we previously developed an algorithm to measure local gyrification at thousands of points over the hemisphere1. In this paper, we detail the computation of this local gyrification index.

Como medir o Folding Cortical partir de imagens de MR: um tutorial passo-a-Passo para Calcular Índice Gyrification local

Cortical folding (gyrification) is determined during the first months of life, so that adverse events occurring during this period leave traces that will ...

Medicina

Brain Infarct Segmentation and Registration on MRI or CT for Lesion-symptom Mapping

In lesion-symptom mapping (LSM), brain function is inferred by relating the location of acquired brain lesions to behavioral or cognitive symptoms in a group of patients. With recent advances in brain imaging and image processing, LSM has become a popular tool in cognitive neuroscience. LSM can provide fundamental insights into the functional architecture of the human brain for a variety of cognitive and non-cognitive functions. A crucial step in performing LSM studies is the segmentation of lesions on brains scans of a large group of patients and registration of each scan to a common stereotaxic space (also called standard space or a standardized brain template). Described here is an open-access, standardized method for infarct segmentation and registration for the purpose of LSM, as well as a detailed and hands-on walkthrough based on exemplary cases. A comprehensive tutorial for the manual segmentation of brain infarcts on CT scans and DWI or FLAIR MRI sequences is provided, including criteria for infarct identification and pitfalls for different scan types. The registration software provides multiple registration schemes that can be used for processing of CT and MRI data with heterogeneous acquisition parameters. A tutorial on using this registration software and performing visual quality checks and manual corrections (which are needed in some cases) is provided. This approach provides researchers with a framework for the entire process of brain image processing required to perform an LSM study, from gathering of the data to final quality checks of the results.

Provided here is a practical tutorial for an open-access, standardized image processing pipeline for the purpose of lesion-symptom mapping. A step-by-step walkthrough is provided for each processing step, from manual infarct segmentation on CT/MRI to subsequent registration to standard space, along with practical recommendations and illustrations with exemplary cases.

Segmentação de infarct cerebral e registro em RM ou TC para lesão-mapeamento de sintomas

In lesion-symptom mapping (LSM), brain function is inferred by relating the location of acquired brain lesions to behavioral or cognitive symptoms in a ...

Comportamento

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to return to normal in a large majority of patients2, which is mainly due to current lack of clinical treatment for acute stroke. This necessitates understanding the physiological effects of cerebral ischemia on brain tissue over time and is a major area of active research. Towards this end, experimental progress has been made using rats as a preclinical model for stroke, particularly, using non-invasive methods such as 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) coupled with Positron Emission Tomography (PET) imaging3,10,17. Here we present a strategy for inducing cerebral ischemia in rats by middle cerebral artery occlusion (MCAO) that mimics focal cerebral ischemia in humans, and imaging its effects over 24 hr using FDG-PET coupled with X-ray computed tomography (CT) with an Albira PET-CT instrument. A VOI template atlas was subsequently fused to the cerebral rat data to enable a unbiased analysis of the brain and its sub-regions4. In addition, a method for 3D visualization of the FDG-PET-CT time course is presented. In summary, we present a detailed protocol for initiating, quantifying, and visualizing an induced ischemic stroke event in a living Sprague-Dawley rat in three dimensions using FDG-PET.

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

Imagem não invasivo e Análise de Isquemia Cerebral em Ratos de Vida Usando Positron Emission Tomography com<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has been heavily studied. While many imaging studies treat the hippocampus as a single unitary neuroanatomical structure, it is, in fact, composed of several subfields that have a complex three-dimensional geometry. As such, it is known that these subfields perform specialized functions and are differentially affected through the course of different disease states. Magnetic resonance (MR) imaging can be used as a powerful tool to interrogate the morphology of the hippocampus and its subfields. Many groups use advanced imaging software and hardware (&#62;3T) to image the subfields; however this type of technology may not be readily available in most research and clinical imaging centers. To address this need, this manuscript provides a detailed step-by-step protocol for segmenting the full anterior-posterior length of the hippocampus and its subfields: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM), and subiculum. This protocol has been applied to five subjects (3F, 2M; age 29-57, avg. 37). Protocol reliability is assessed by resegmenting either the right or left hippocampus of each subject and computing the overlap using the Dice&#39;s kappa metric. Mean Dice&#39;s kappa (range) across the five subjects are: whole hippocampus, 0.91 (0.90-0.92); CA1, 0.78 (0.77-0.79); CA2/CA3, 0.64 (0.56-0.73); CA4/dentate gyrus, 0.83 (0.81-0.85); strata radiatum/lacunosum/moleculare, 0.71 (0.68-0.73); and subiculum 0.75 (0.72-0.78). The segmentation protocol presented here provides other laboratories with a reliable method to study the hippocampus and hippocampal subfields in vivo using commonly available MR tools.

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.

Alta resolução<em&gt; In Vivo</em&gt; Manual Protocolo Segmentação para hipocampo humano subcampos Utilizando Ressonância Magnética 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

Neurociência

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of structural MRI in vivo is ultimately limited by physiological noise, including pulsation, respiration and head movement. Although imaging hardware continues to improve, it is still difficult to resolve structures on the millimeter scale. For example, the primary visual sensory pathways synapse at the lateral geniculate nucleus (LGN), a visual relay and control nucleus in the thalamus that normally is organized into six interleaved monocular layers. Neuroimaging studies have not been able to reliably distinguish these layers due their small size that are less than 1 mm thick.
The resolving limit of structural MRI, in a postmortem brain was tested using multiple images averaged over a long duration (~24 h). The purpose was to test whether it was possible to resolve the individual layers of the LGN in the absence of physiological noise. A proton density (PD)1 weighted pulse sequence was used with varying resolution and other parameters to determine the minimum number of images necessary to be registered and averaged to reliably distinguish the LGN and other subcortical regions. The results were also compared to images acquired in living human brains. In vivo subjects were scanned in order to determine the additional effects of physiological noise on the minimum number of PD scans needed to differentiate subcortical structures, useful in clinical applications.

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise.

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

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Focal cerebral ischemia (i.e., ischemic stroke) may cause major brain injury, leading to a severe loss of neuronal function and consequently to a host of motor and cognitive disabilities. Its high prevalence poses a serious health burden, as stroke is among the principal causes of long-term disability and death worldwide1. Recovery of neuronal function is, in most cases, only partial. So far, treatment options are very limited, in particular due to the narrow time window for thrombolysis2,3. Determining methods to accelerate recovery from stroke remains a prime medical goal; however, this has been hampered by insufficient mechanistic insights into the recovery process. Experimental stroke researchers frequently employ rodent models of focal cerebral ischemia. Beyond the acute phase, stroke research is increasingly focused on the sub-acute and chronic phase following cerebral ischemia. Most stroke researchers apply permanent or transient occlusion of the MCA in mice or rats. In patients, occlusions of the MCA are among the most frequent causes of ischemic stroke4. Besides proximal occlusion of the MCA using the filament model, surgical occlusion of the distal MCA is probably the most frequently used model in experimental stroke research5. Occlusion of a distal (to the branching of the lenticulo-striate arteries) MCA branch typically spares the striatum and primarily affects the neocortex. Vessel occlusion can be permanent or transient. High reproducibility of lesion volume and very low mortality rates with respect to the long-term outcome are the main advantages of this model. Here, we demonstrate how to perform a chronic cranial window (CW) preparation lateral to the sagittal sinus, and afterwards how to surgically induce a distal stroke underneath the window using a craniotomy approach. This approach can be applied for sequential imaging of acute and chronic changes following ischemia via epi-illuminating, confocal laser scanning, and two-photon intravital microscopy.

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Surgical occlusion of a distal middle cerebral artery branch (MCAo) is a frequently used model in experimental stroke research. This manuscript describes the basic technique of permanent MCAo, combined with the insertion of a lateral cranial window, which offers the opportunity for longitudinal intravital microscopy in mice.

Lateral Crônica Cranial Janela Preparação Ativa<em&gt; In Vivo</em&gt; Observação Após Distal Middle Cerebral Oclusão da Artéria em Ratos

Focal cerebral ischemia (i.e., ischemic stroke) may cause major brain injury, leading to a severe loss of neuronal function and consequently to a host of ...

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat model of ischemic stroke, differences in quantitative T1 and T2 MRI relaxation times (qT1 and qT2) between the ischemic lesion (delineated by low diffusion) and the contralateral non-ischemic hemisphere increase with time from stroke onset. The time dependency of MRI relaxation time differences is heuristically described by a linear function and thus provides a simple estimate of stroke onset time. Additionally, the volumes of abnormal qT1 and qT2 within the ischemic lesion increase linearly with time providing a complementary method for stroke timing. A (semi)automated computer routine based on the quantified diffusion coefficient is presented to delineate acute ischemic stroke tissue in rat ischemia. This routine also determines hemispheric differences in qT1 and qT2 relaxation times and the location and volume of abnormal qT1 and qT2 voxels within the lesion. Uncertainties associated with onset time estimates of qT1 and qT2 MRI data vary from &plusmn; 25 min to &plusmn; 47 min for the first 5 hours of stroke. The most accurate onset time estimates can be obtained by quantifying the volume of overlapping abnormal qT1 and qT2 lesion volumes, termed 'Voverlap' (&plusmn; 25 min) or by quantifying hemispheric differences in qT2 relaxation times only (&plusmn; 28 min). Overall, qT2 derived parameters outperform those from qT1. The current MRI protocol is tested in the hyperacute phase of a permanent focal ischemia model, which may not be applicable to transient focal brain ischemia.

A protocol for stroke onset time estimation in a rat model of stroke exploiting quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) parameters is described. The procedure exploits diffusion MRI for delineation of the acute stroke lesion and quantitative T1 and T2 (qT1 and qT2) relaxation times for timing of stroke.

Um protocolo de ressonância magnética para estimativa de tempo de início curso em situações de isquemia Cerebral permanente

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

Combinada Near-infrared imagens fluorescentes e tomografia Micro-computado para Diretamente Visualizando Cerebral tromboêmbolos

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

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.

Imagem latente avançada da difusão no Hippocampus dos ratos com ferimento de cérebro traumático suave

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

Quantification of Cerebral Perfusion using Laser Speckle Imaging and Infarct Volume using MRI in a Pre-clinical Model of Posterior Circulation Stroke

Background: Basilar artery occlusion (BAO) is a subset of posterior circulation stroke that carries a mortality as high as 90%.&#160; The current clinical standard to diagnose ischemic stroke include computerized tomography (CT), CT angiography and perfusion and magnetic resonance imaging (MRI). Large animal pre-clinical models to accurately reflect the clinical disease as well as methods to assess stroke burden and evaluate treatments are lacking.
Methods: We describe a canine model of large vessel occlusion (LVO) stroke in the posterior circulation, and developed a laser speckle imaging (LSI) protocol to monitor perfusion changes in real time.&#160; We then utilized high b-value DWI (b=1800s/mm2) MRI to increase detection sensitivity. We also evaluated the ability of magnetic resonance angiography (MRA) to assess arterial occlusion and correlate with DSA. Finally, we verified infarct size from apparent diffusion coefficient (ADC) mapping with histology.&#160;
Results:&#160; Administration of thromboembolism occluded the basilar artery as tracked by DSA (n=7).&#160; &#160;LSI correlated with DSA, demonstrating a reduction in perfusion after stroke onset that persisted throughout the experiment, allowing us to monitor perfusion in real time.&#160; DWI with an optimized b-value for dogs illustrated the stroke volume and allowed us to derive ADC and magnetic resonance angiography (MRA) images. The MRA performed at the end of the experiment correlated with DSA performed after occlusion. Finally, stroke burden on MRI correlated with histology.
Conclusions: Our studies demonstrate real time perfusion imaging using LSI of a canine thromboembolic LVO model of posterior circulation stroke, which utilizes multimodal imaging important in the diagnosis and treatment of ischemic stroke.

A canine model of LVO stroke was utilized to develop laser speckle imaging to monitor cerebral perfusion in real-time.&#160; Diffusion-weighted MRI was optimized to image infarct volume utilizing a high b-value, enabling ADC and MRA, correlated with DSA at the time of stroke.&#160; Finally, ADC reconstructions correlated with histological findings.

Background: Basilar artery occlusion (BAO) is a subset of posterior circulation stroke that carries a mortality as high as 90%.&#160; The current clinical ...

Avaliando cortical cerebral microinfartos em alta resolução MR Imagens

Resumo

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Como medir o Folding Cortical partir de imagens de MR: um tutorial passo-a-Passo para Calcular Índice Gyrification local

Segmentação de infarct cerebral e registro em RM ou TC para lesão-mapeamento de sintomas

Imagem não invasivo e Análise de Isquemia Cerebral em Ratos de Vida Usando Positron Emission Tomography com

Alta resolução

De alta resolução de ressonância magnética estrutural do Subcórtex Humano

Lateral Crônica Cranial Janela Preparação Ativa

Um protocolo de ressonância magnética para estimativa de tempo de início curso em situações de isquemia Cerebral permanente

Combinada Near-infrared imagens fluorescentes e tomografia Micro-computado para Diretamente Visualizando Cerebral tromboêmbolos

Imagem latente avançada da difusão no Hippocampus dos ratos com ferimento de cérebro traumático suave

Quantification of Cerebral Perfusion using Laser Speckle Imaging and Infarct Volume using MRI in a Pre-clinical Model of Posterior Circulation Stroke