Von der Swiss National Science Foundation (n ° 51AU40_125759) finanziert - Diese Arbeit wurde vom National Center of Competence in Research (NCCR) &quot;Die Synaptic Bases of Mental Diseases SYNAPSY&quot; unterstützt. Entwicklung der lokalen Gyrification Index wurde durch Zuschüsse aus dem Swiss National Research Fund an Dr. Marie Schaer (323500-111165) und Dr. Stephan Eliez (3.200-063.135,00 / 1, 3232 bis 063.134,00 / 1, PP0033-102864 und 32473B unterstützt -121.996) und des Center for Biomedical Imaging (CIBM) ​​der Genf-Lausanne Universitäten und der ETH Lausanne, sowie die Grundlagen Leenaards und Louis-Jeantet. Unterstützung für die Entwicklung von freesurfer Software wurde zum Teil durch die National Center for Research Resources (P41-RR14075 und die NCRR BIRN Morphometrische Projekt BIRN002, U24 RR021382), das National Institute for Biomedical Imaging and Bioengineering (R01 EB001550, R01EB006758) vorgesehen ist, das National Institute for Neurological Disorders and Stroke (R01 NS052585-01) sowie die Mental Illness and Neuroscience Discovery (MIND) Institute, und ist Teil der National Alliance for Medical Image Computing (NAMIC), gefolgt von den National Institutes of Health durch die NIH Roadmap for Medical Research, Grant U54 finanziert EB005149. Zusätzliche Unterstützung wurde von der Autismus &amp; Legasthenie-Projekt der Ellison Medical Foundation finanziert zur Verfügung gestellt.

1. Rekonstruieren der 3D-kortikale Oberflächen Dieser erste Teil des Protokolls verwendet die Standard-freesurfer Pipeline, wie in der Wiki (beschrieben <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> ). Beachten Sie, dass die Befehle detailliert hier ein Weg zur Erreichung der kortikalen Oberfläche Rekonstruktionen zu beschreiben, aber entsprechenden Befehle können ebenfalls verwendet werden. <ol class="lalpha"><li> Importieren Sie die rohe MRI DICOM in freesurfer und überprüfen Sie die Qualität des Bildes (z. B., dass die Ausrichtung korrekt ist, der Kontrast ausreichend und die Bilder nicht verschoben). Dieser Prozess nutzt die folgenden Befehle ein (ersetzen Sie den Text zwischen &lt;...&gt; (einschließlich) mit Werten angezeigt, eine bestimmte Instanz und &quot;#&quot; steht für Kommentare): mksubjdirs <subj_id> # Erstellen Sie den Ordner Architektur freesurfer verwendet CD <subj_id> / Mri #, um die mri Ordner Ihres Motivs gehen mri_convert-cm <path_to_your_dicom&gt; 001.mgz # zu konvertieren die rohen MRT in der # freesurfer Format tkmedit <subj_id> 001.mgz # visualisieren die umgerechnete Menge </subj_id></path_to_your_dicom></subj_id></subj_id></li><li> Erstellen Sie die dreidimensionale kortikalen Netzmodelle 8,9. Um mit dem Problem des begraben Sulci zu bewältigen, schafft freesurfer zunächst eine einheitliche weiße Substanz Volumen, was als Ausgangspunkt für die erste grau-weiße Oberfläche verwendet wird. Diese Oberfläche wird dann je nach den örtlichen Gradienten der Intensität optimiert und auf die grau-CSF-Schnittstelle erweitert. Recon-all-s <subj_id> # Start der kortikalen Oberfläche Rekonstruktion </subj_id> Am Ende des Wiederaufbaus, erhalten Sie zwei Mesh-Modelle von ca. 150.000 Punkte für jede Hemisphäre zusammen: ein weißer (grau-weiß-Schnittstelle) und eine Pia (grau-CSF-Schnittstelle)-Oberfläche. Es ist wichtig zu beachten, dass alle Flächen und Volumina in den nativen Raum bleiben, so dass<html> Messung wie Volumen, Oberfläche, Dicke oder gyrification Index ohne Verformung gemessen werden. </li><li> Überprüfen Sie für die Richtigkeit dieser rekonstruierten Oberflächen: tkmedit <subj_id> T1.mgz? H.pial # die weiße Fläche ist grün überlagert und die Pia-Oberfläche in rot </subj_id> wobei h der Hemisphäre: lh.pial für die linke Hemisphäre und rh.pial für die rechte Hemisphäre. Die Abbildung 2 (in 2 Versionen: eine animierte GIF-Bild in den Film und eine statische für die Website aufgenommen werden) zeigt ein Beispiel der korrekten weiß und Pia Oberflächen-Rekonstruktionen für die &quot;Bert&quot; Thema zusammen mit dem freesurfer Paket verteilt. Wenn Sie manuell korrigieren das Ergebnis des Wiederaufbaus haben, finden Sie eine Anleitung, die freesurfer Wiki ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/WhiteMatterEdits">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/WhiteMatterEdits</a> ,</li></ol> 2. Berechnen Sie die lokalen Gyrification Index Wenn Sie mit Ihrer Oberflächen zufrieden sind, berechnen die lokalen Gyrification Index (l GI) mit dem Befehl: Recon-all-LGI-s <subj_id></subj_id> Dieser Befehl läuft in der Regel für etwa 3 Stunden für die beiden Hemisphären einer Studie Teilnehmer, abhängig von der Leistung Ihrer Workstation. Die verschiedenen Schritte l GI-Prozess sind in Abb. überblicken. 1. Die Rechenleistung beginnt mit der Erschaffung einer Außenfläche anhand morphologischer Schließvorgang. Diese Außenfläche, bezeichnet? H.pial_outer_smoothed, wird in Abb. dargestellt. 3. Dann werden etwa 800 überlappenden kreisförmigen Regionen von Interesse auf der äußeren Oberfläche erstellt. Für jede dieser Regionen wird eine entsprechende Region von Interesse auf definiertendie Pia-Oberfläche. Die ganze Berechnung endet mit der Erstellung eines individuellen Karte, die einen l GI-Wert für jeden Punkt der kortikalen Oberfläche (dh ~ 150.000 Messwerte pro Hemisphäre). 3. Überprüfen Sie das Ergebnis der l GI-Berechnung für jede Hemisphäre tksurfer <subj_id> ? H Pia-Overlay <subj_id> / Surf /? H.pial_lgi-fthresh 1 </subj_id></subj_id> Die l GI-Werte werden über die kortikale Oberfläche überlagert. So richtig l GI-Werte liegen typischerweise zwischen 1 und 5, Einstellung der Untergrenze bei 1 (mit der Option fthresh) ermöglicht eine schnelle Überprüfung: Sie sollten keine grauen kortikalen Bereich. Ein Beispiel für richtige individuelle Ergebnis ist in Abb. dargestellt. 4. 4. Statistische Group-Vergleiche Der Zweck ist, die Wirkung der Gruppe an jeder Ecke zu quantifizieren über die kortikale Oberfläche, während die Steuerung für die Wirkung von Geschlecht undAlter. Sie müssen den gleichen Prozess folgen, als ob Sie möchten, dass kortikale Dicke an jeder Ecke zu vergleichen, aber was? H.pial_lgi statt? H.thickness. Zwei Optionen sind möglich, um die statistische Gruppe Vergleiche zu berechnen: die klassischen Befehle werden zuerst aufgelistet und der grafischen Benutzeroberfläche (Qdec) wird kurz erwähnt danach. <ol><li> Die erste Option, um l GI Ergebnisse zwischen den Gruppen zu vergleichen mit dem unten aufgeführten Befehle, weitere Details sind erhältlich bei <a href="https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/GroupAnalysis">https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/GroupAnalysis</a> . <ol class="lalpha"><li> Zuerst müssen Sie eine Studie bestimmten Vorlage geben alle Ihre Themen in der Eingabe zu erstellen: make_average_subject - Themen <subj_1><subj_2><subj_3> ... </subj_3></subj_2></subj_1> Der obige Befehl wird ein Thema mit dem Namen &quot;durchschnittlich&quot;. Alternativ können Sie das Thema &quot;FSAVEWut &quot;als Teil des freesurfer Verteilung. </li><li> Dann erstellen Sie die Textdatei mit der Beschreibung der Themen in Ihrer Studie beteiligt (die &quot;freesurfer Gruppe Descriptor File&quot;). Ihre FSGD.txt sollte wie folgt aussehen: GroupDescriptorFile 1 Gruppe Control_Male Gruppe Control_Female Gruppe Patient_Male Gruppe Patient_Female Variablen Alter Eingang <subj_1> Patient_Male 20 Eingang <subj_2> Control_Female 23 &lt;...&gt; </subj_2></subj_1></li><li> Resampling der l GI-Daten in den Raum des durchschnittlichen Thema mit dem folgenden Befehl für jede Hemisphäre: mris_preproc - fsgd FSGD.txt - target Durchschnitt - hemi h - Mess pial_lgi - out h.lgi.mgh </li><li> Glätten Sie die Daten auf der kortikalen Oberfläche, um das Signal zu Rauschen zu verringern: mri_surf2surf - hemi h - s Durchschnitt -? sval h.lgi.mgh - FWHM 10 -? tval h.10.lgi.mgh </li><li> Berechnen Sie die Group-Vergleich auf der Ebene der jede Ecke. Dafür benötigen Sie, um einen Kontrast Textdatei (zB im Falle des FSGD.txt oben beschrieben erstellen, wird die &quot;contrast.txt&quot; enthalten die Werte &quot;1 1 -1 -1 0&quot;, um den Unterschied zwischen den Kontrollen und berechnen Patienten bei gleichzeitiger Kontrolle für Alter und Geschlecht). Schließlich laufen den Vergleich: mri_glmfit - y h.10.lgi.mgh - fsgd FSGD.txt doss - glmdir h.lgi.glmdir - surf durchschnittliche h - C contrast.txt </li><li> Visualisieren Sie die Ergebnisse auf Ihrem durchschnittlichen Motiv mithilfe tksurfer: tksurfer Durchschnitt? h aufgeblasen Dann als Overlay der sig.mgh Datei im Ordner laden? H.lgi.glmdir / contrast.txt / sig.mgh. Mit der Option &quot;configure-Overlay&quot; können Sie weitere Änderungen an der Schwelle p sowie die korrekte für multiple Vergleiche mit False Discovery Rate 10. </li></ol></li><li> Die Alternative für die Gruppe comVergleich zu Qdec, eine grafische Benutzeroberfläche in freesurfer umgesetzt verwenden. Die Verwendung von Qdec mit lokalen Gyrification Index impliziert vor glätten l GI-Daten: Recon-all-qcache Maß pial_lgi-Durchschnitt <your_average_subj> -S <subj_id></subj_id></your_average_subj> Mit Qdec ist die freesurfer Gruppe Descriptor File durch eine etwas andere Version, die Data Table (qdec.table.dat), dass die Beschreibung der verschiedenen Gruppen und andere Störvariablen wie Alter umfasst ersetzt. Eine detaillierte Beschreibung der Nutzung der Qdec ist vorgesehen <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis</a> . . Zu beachten ist, wenn die l GI ist nicht in der Liste der abhängigen Variablen in Qdec zur Verfügung, müssen Sie die folgende Zeile in die Qdecrc Datei in Ihrem Home-Verzeichnis hinzu: MEASURE1 = pial_lgi </li> &lt;/ Ol&gt; 5. Analyse Alternativ könnten die statistischen Analysen schließlich auf der Ebene der kortikalen Parzellierung in freesurfer 11 integriert berechnet werden. Zu diesem Zweck können durchschnittlich l GI-Werte für die 34 gyral regions of interest für jede Hemisphäre extrahiert werden, und diese Messungen können weiter zwischen den verschiedenen Gruppen verglichen werden. Dieses Paket-weise Analyse (im Gegensatz zu den Scheitel-weise oben beschriebenen Analyse Gegensatz) könnte interessant sein, da es die Menge an statistischen Vergleiche Grenzen. Allerdings beziffert die l GI an jedem Punkt der gyrification in den umliegenden kreisförmige Fläche, so dass die durchschnittliche l GI in einer gyral region of interest spiegelt auch zu einem gewissen Grad die gyrification in den benachbarten Regionen von Interesse. Schließlich, obwohl die wichtigsten Themen waren in diesem Protokoll, eine Lösung für die anderen Probleme, die während der Fr auftreten können beschriebeneeSurfer oder l GI Verarbeitung kann in den Archiven der freesurfer Mailing-Liste (gefunden werden <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport</a> ). 6. Repräsentative Ergebnisse Wie in Abschnitt 1c des Protokolls beschrieben, sollten Sie immer sorgfältig zu prüfen, die Genauigkeit der Rekonstruktion der kortikalen Oberflächen vor dem l GI-Berechnung. Während das Blättern zwischen den vorderen und den Hinterhauptslappen, besondere Aufmerksamkeit schenken, die Schiffe und die Membran nicht in die Pia-Oberfläche enthalten. Prüfen Sie auch, dass die weiße Fläche genau folgt dem grau-weiß-Schnittstelle. Ein Beispiel für korrekte Rekonstruktion ist in Abbildung 2 zur Verfügung gestellt (siehe animiertes gif Bild für die ganze Band). Am Ende des l GI-Berechnung, werden Sie auch auf das Ergebnis für beide Hemisphären jedem Fach zu überprüfen.Es sollte keine kortikalen Bereich mit einem l GI Ergebnis kleiner als 1 sein. Der Abschnitt 3 des Protokolls und der Abbildung 4 zeigen, wie um zu überprüfen, zu korrigieren, wenn der Ausgang des l GI-Berechnung korrekt ist. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig1.jpg" /> Abbildung 1. Übersicht über die l GI-Berechnung. Erstens dreidimensionale kortikalen Netz-Modelle sind aus der RAW-Bilder mit dem Standard-freesurfer Pipeline rekonstruiert. Diese Rekonstruktionsalgorithmen Verwendung einer binären weißen Substanz Volumen als Ausgangspunkt, um die Ausgabe der vergrabenen Sulci zu überwinden. Die kortikale mesh Modelle typischerweise aus ca. 150.000 Knoten und sind klassisch zur kortikalen Dicke an jedem Punkt zu berechnen. Ebenso werden die lokalen Gyrification Index (l GI) an jeder Ecke berechnet werden. Zu diesem Zweck wird eine Außenfläche geschaffen. Dann entsprechenden kreisförmigen Regionen von Interesse sind, auf der äußeren eine bestimmted kortikalen Oberfläche mit Matching-Algorithmus. Nach ca. 800 erzeugen überlappende Bereiche von Interesse, den Prozess führt zur Erstellung von individuellen Karten l GI. Diese Karten können leicht interpretiert werden: ein Index von 5 bedeutet, dass es 5 mal mehr kortikalen Oberfläche innerhalb der Furchen in der Umgebung eingestülpt, dass die Menge der sichtbaren kortikalen Oberfläche; ein Index von 1 bedeutet, dass die Rinde Wohnung ist in der Umgebung . Schließlich werden statistische Gruppe Vergleiche auf der Ebene der einzelnen Knoten berechnet, ähnlich wie bei kortikalen Dicke Vergleiche. Abbildung 1B. Individual kortikale Karte l GI. Dieser kleine Film zeigt einen 360-Grad-Drehung eines einzelnen kortikalen LGI Karte, wie in Abb. gezeigt. 1. Es ist auffällig, dass die kortikale Regionen mit höherer l GI-Werte der ersten Falte, die während der in utero Leben geschaffen werden entsprechen: der Sylvi-Fissur, der oberen temporalen Sulcus und die intraparietal Sulcus auf den seitlichen Blick auf das Gehirn und die parieto-occipital Sulcus auf der medialen Blick auf das Gehirn. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig1B.avi">Film ansehen</a> <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig2.jpg" /> Abbildung 2. Beispiel einer angemessenen kortikale Oberfläche Rekonstruktion (ein Frontalschnitt). Nach dem Ende des Wiederaufbaus, die kortikale Oberflächen sollten genau über das gesamte Gehirn Volumen überprüft werden. Die inneren kortikalen Oberfläche (bezeichnet weiße Fläche, in Grün auf dem Bild) sollte genau befolgen Sie die grau-weiß-Schnittstelle. Der äußere kortikale Oberfläche (dh grau-CSF-Schnittstelle bezeichnet pialen Oberfläche, hier in rot) sollte nicht irgendein Stück des Schiffes oder Membran. Zu beachten ist, verwendet die hier vorgestellten Beispiel der &quot;Bert&quot; Thema zusammen mit dem freesurfer Paket verteilt. 2B. Beispiel einer angemessenen kortikale Oberfläche Umbau vonktion (volle Lautstärke). Das animierte GIF-Bild zeigt die kortikale Fläche des linken Hemisphäre des &quot;Bert&quot; Thema auf jeden Frontalschnitt, als durch Blättern aus den frontalen die meisten occipital koronalen Abschnitte mit freesurfer gesehen. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig2B.gif">Film ansehen</a> <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig3.jpg" /> Abbildung 3. Beispiel der Außenfläche als ein Teil des l GI-Prozess (ein Frontalschnitt) berechnet. Der erste Schritt in die l GI-Berechnung ist die Schaffung einer Außenfläche Kuvertierung der Hemisphäre. Diese Fläche (bezeichnet? In freesurfer h.pial_outer_smoothed) kann mit Hilfe tkmedit werden. Hier wird die &quot;Bert&quot; Thema mit freesurfer verteilt als Beispiel verwendet. 3B. Beispiel der Außenfläche als ein Teil des l GI-Verfahren (volle Lautstärke) berechnet. Das animierte GIF-Bildzeigt die Außenfläche der linken Hemisphäre auf jedem Frontalschnitt, als durch Blättern aus den frontalen die meisten occipital koronalen Abschnitte mit tkmedit in freesurfer gesehen. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig3B.gif">Film ansehen</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig4.jpg" /> Abbildung 4. Beispiel für eine korrekte l GI-Ausgang wie bei freesurfer angesehen. Verschiedene Orientierungen der kortikalen Oberfläche des &quot;Bert&quot; Thema mit l GI-Werte überlagert. Der Farbcode ist die Standard-&quot;Hitze&quot; Overlay mit tksurfer in freesurfer gesehen. Mit einem Mindestbetrag von 1, müssen alle Ecken gefärbt sein und keine kortikalen Bereich sollte apBirne in grau. Zu beachten ist, können die Farb-Overlay geändert mit der Option &quot;Configure Overlay&quot; in tksurfer, wo die Minimal-und Maximalwerte, sowie das Histogramm des gesamten Verteilung der l GI auch geprüft werden können.

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Das Protokoll über beschreibt, wie lokale Gyrification Index basierend auf zerebralen T1-gewichteten MRT zu messen und stellt statistische Group-Vergleiche. Unsere Methode wurde speziell entwickelt, zu lokalisieren frühen Störung der kortikalen Erweiterungsprozess und als solche ist von besonderem Interesse in vielen neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen. Beispiele für Gruppen-Vergleiche in klinischen Proben können in Veröffentlichungen unserer Gruppe 1,12 oder von anderen 13-16 ge...

Material: ein Unix-oder Mac-Workstation mit einem Prozessor von 2 GHz oder schneller und mindestens 4 GB RAM, mit freesurfer installiert ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> , vorzugsweise die neueste Version, aber nicht älter als Version 4.0.3). Um die lokale Gyrification Index berechnen, ist MATLAB ebenfalls erforderlich ( <a href="http://www.mathworks.ch/">http://www.mathworks.com/</a> ) zusammen mit der Image Processing Toolbox. Data: Eine Probe von guter Qualität (hohe Auflösung, hoher Kontrast) zerebrale MRI T1-gewichteten Datensatz. Ihre Gruppe von Probanden müssen vorzugsweise für Alter und Geschlecht angepasst werden. Angesichts der normalen inter-individuelle Unterschiede in der zerebralen Morphologie, sollte die Anzahl der Probanden in jeder Gruppe ausreichend sein, um eine bestehende Gruppe Unterschied (je mehr - desto besser) zu identifizieren. Eine vernünftige Mindestumfang der Stichprobe würden rund 20 Probanden werdenpro Gruppe (obwohl Sie wahrscheinlich für weniger gehen, wenn die Intensität der Veränderungen ist groß und wenn Ihr Gruppen eng für Geschlecht und Alter angepasst sind). <table border="1"><tbody><tr><td> Bezeichnung des Geräts </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Freesurfer </td><td> Martinos Center for Biomedical Imaging, MGH </td><td></td><td> Neuere Version als 4.0.3 </td></tr><tr><td> Matlab </td><td> Mathworks </td><td></td><td> Image Processing Toolbox </td></tr></tbody></table>

how to measure cortical folding from mr images: a step-by-step tutorial to compute local gyrification index

Kortikale Falten (gyrification) ist in den ersten Monaten des Lebens bestimmt, so dass Nebenwirkungen, die während dieser Zeit Spuren hinterlassen, die identifizierbar sein wird in jedem Alter zu verlassen. Wie kürzlich von Mangin und Kollegen bewertet 2. gibt es mehrere Methoden, um verschiedene Eigenschaften von gyrification quantifizieren. Zum Beispiel kann Furchenrelief Morphometrie verwendet, um Form-Deskriptoren wie die Tiefe, Länge oder Indizes der inter-hemisphärische Asymmetrie messen 3 sein. Diese geometrischen Eigenschaften haben den Vorteil, dass sie einfach zu interpretieren. Allerdings Furchenrelief Morphometrie dicht stützt sich auf die genaue Identifizierung einer gegebenen Menge von Furchen und liefert somit eine fragmentierte Beschreibung gyrification. Eine feinere Quantifizierung von gyrification mit Krümmung-basierte Messungen, wo absolute mittlere Krümmung in der Regel ist bei Tausenden von Punkten über die kortikale Oberfläche 4 berechnete geglättete erreicht werden. Die Krümmung ist jedoch nicht straightforward zu verstehen, da es unklar bleibt, ob es eine direkte Beziehung zwischen der curvedness und eine biologisch sinnvolle korrelieren wie kortikale Volumen oder Oberfläche. Um die vielfältigen Probleme durch die Messung der kortikalen Faltung erhöht, wir zuvor entwickelten einen Algorithmus, um lokale gyrification mit einem exquisiten räumlichen Auflösung und der einfachen Interpretation zu quantifizieren. Unsere Methode ist der Gyrification Index 5, eine Methode, die ursprünglich in der vergleichenden Neuroanatomie verwendet, um den kortikalen Faltung Unterschiede zwischen den Arten zu bewerten inspiriert. In unserer Implementierung, die wir benennen l ocal Gyrification Index (GI l 1), messen wir die Höhe der Hirnrinde im Furchenrelief Falten begraben wie die Menge der sichtbaren Hirnrinde in kreisförmigen regions of interest verglichen. Da die Rinde vor allem wächst durch radiale Ausdehnung 6 wurde unsere Methode speziell entwickelt, um frühzeitig Defekte der kortikalen Entwicklung zu identifizieren. In thist Artikel haben wir ausführlich die Berechnung der lokalen Gyrification Index, der nun frei wie ein Teil der freesurfer Software (verteilt <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a> , Martinos Center for Biomedical Imaging, Massachusetts General Hospital) . freesurfer bietet eine Reihe von automatisierten Tools Rekonstruktion des Gehirns kortikalen Oberfläche von strukturellen MRT-Daten. Die kortikale Fläche in der nativen Raum der Bilder mit Sub-Millimeter-Genauigkeit extrahiert wird dann weiter für die Schaffung einer äußeren Oberfläche, die als Grundlage für die Berechnung dienen l GI verwendet. Eine kreisförmige Region von Interesse ist dann auf der äußeren Oberfläche abgegrenzt, und die entsprechende Region von Interesse auf der kortikalen Oberfläche identifiziert mit Hilfe eines Matching-Algorithmus wie in unserem Validierungsstudie 1 beschrieben. Dieser Vorgang wird wiederholt mit weitgehend überlappende Bereiche von Interesse iteriert, was in kortikalen Karten gyrification fürr anschließende statistische Vergleiche (Abb. 1). Zu beachten ist, wurde eine weitere Messung der lokalen gyrification mit einer ähnlichen Inspiration durch Toro und Kollegen 7, wo die Faltung Index an jedem Punkt, wie das Verhältnis der kortikalen Bereich in einer Kugel durch die Fläche einer Scheibe mit der gleichen unterteilt enthaltenen berechnet wird vorgeschlagen, Radius. Die beiden Implementierungen unterscheiden, dass der von Toro et al. auf euklidischen Distanzen basieren und daher der Auffassung, diskontinuierlichen Patches der kortikalen Bereich, während uns eine strenge geodätischen Algorithmus verwendet und nur die kontinuierliche Patch der kortikalen Bereich Öffnung an der Hirnoberfläche in einem kreisförmigen Bereich von Interesse.

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

Mess-gyrification (kortikalen Faltung) in jedem Alter stellt ein Fenster in die frühe Entwicklung des Gehirns. Daher haben wir bisher entwickelten einen Algorithmus, um lokale gyrification bei Tausenden von Punkten zu messen über die Hemisphäre<sup&gt; 1</sup&gt;. In diesem Papier, Detail, das wir die Berechnung dieser lokalen gyrification Index.

Wie kortikale Faltung von MR-Bildern messen: eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Local Gyrification Index Compute

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

how-to-measure-cortical-folding-from-mr-images-step-step-tutorial-to

Research

JoVE Journal

Medicine

27.7K Aufrufe.  University of Geneva School of Medicine. Mess-gyrification (kortikalen Faltung) in jedem Alter stellt ein Fenster in die frühe Entwicklung des Gehirns. Daher haben wir bisher entwickelten einen Algorithmus, um lokale gyrification bei Tausenden von Punkten zu messen über die Hemisphäre 1. In diesem Papier, Detail, das wir die Berechnung dieser lokalen gyrification Index.

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

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. Despite the discovery of key regulators of uterine contractility, this process is still not fully understood. Transgenic mice provide an ideal model in which to study parturition. Previously, the only method to study uterine contractility in the mouse was ex vivo isometric tension recordings, which are suboptimal for several reasons. The uterus must be removed from its physiological environment, a limited time course of investigation is possible, and the mice must be sacrificed. The recent development of radiometric telemetry has allowed for longitudinal, real-time measurements of in vivo intrauterine pressure in mice. Here, the implantation of an intrauterine telemeter to measure pressure changes in the mouse uterus from mid-pregnancy until delivery is described. By comparing differences in pressures between wild type and transgenic mice, the physiological impact of a gene of interest can be elucidated. This technique should expedite the development of therapeutics used to treat myometrial disorders during pregnancy, including preterm labor.

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

This manuscript provides a protocol for implanting telemeters in the mouse for the purpose of measuring intrauterine pressures during pregnancy.

Intrauterine Telemetrie zur Maus Kontraktionsdruck messen<em&gt; In-vivo-</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Forschung

Medizin

Step By Step: Microsurgical training method combining two nonliving animal models

The learning of microsurgical techniques and the maintenance of microsurgical skills have been traditionally based on the use of living animals, mainly laboratory rats. This method although extremely valuable can be economically demanding both for the surgeon and the sponsoring institution; it also requires special training facilities that may not always be available or accessible. Furthermore ethical concerns can limit the use of living animals for training purposes. Alternative training methods, such as inert tubes and gloves have not gained popularity among surgeons since they do not offer an experience similar to that of a clinical situation. Non-living animal models include the use of chicken thighs and wings; they offer a practice experience that resembles a clinical situation to a considerable extent. This type of training is relatively cheap and easily available. The microscope and instruments required can be acquired over the internet, and the chicken pieces can be bought at the local supermarket.
This approach allows a motivated trainee to rehearse different types of surgical techniques several times at a reasonable expense, helping to develop or maintain his surgical expertise if more complex facilities are not available. On the current manuscript we describe how to setup a small practice station, how to dissect the specimens, and how to practice both with the chicken thighs and with the chicken wings in a progressive fashion. This approach takes advantage on the versatility of the chicken thigh model and the small size of the chicken wing Brachial artery.

Here we describe how to set up a small microsurgical practice station and a simple and inexpensive method for the training of microsurgery with non-living animal models.

Schritt für Schritt: Mikrochirurgische Trainingsmethode die Kombination von zwei nicht lebenden Tiermodellen

The learning of microsurgical techniques and the maintenance of microsurgical skills have been traditionally based on the use of living animals, mainly ...

Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes it is challenging to study them on clinical MRI scans. It was recently demonstrated that cortical microinfarcts can be depicted with MRI scanners using high magnetic field strengths (7T). Based on this experience, a proportion of these lesions is also visible on lower resolution 3T MRI. These findings were corroborated with ex vivo imaging of post-mortem human brain tissue, accompanied by histopathological verification of possible cortical microinfarcts.
Here an ex vivo imaging protocol is presented, for the purpose of validating MR observed cerebral microvascular pathology with histological evaluation. Furthermore, guidelines are provided for the assessment of cortical microinfarcts on both in vivo 7T and 3T MR images. These guidelines provide researchers with a tool to rate cortical microinfarcts on in vivo images of larger patient samples, to further unravel their clinical relevance in cognitive decline and dementia, and establish these lesions as a novel biomarker of cerebral small vessel disease.

A high resolution ex vivo 7T MR imaging protocol is presented, to perform MR-guided histopathological validation of microvascular pathology in post-mortem human brain tissue. Furthermore, guidelines are provided for the assessment of cortical microinfarcts on in vivo 7T as well as 3T MR images.

Beurteilung kortikale zerebrale Mikroinfarkten auf Hochauflösende MR Bilder

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

Heterotopic Renal Autotransplantation in a Porcine Model: A Step-by-Step Protocol

Kidney transplantation is the treatment of choice for patients suffering from end-stage renal disease. It offers better life expectancy and higher quality of life when compared to dialysis. Although the last few decades have seen major improvements in patient outcomes following kidney transplantation, the increasing shortage of available organs represents a severe problem worldwide. To expand the donor pool, marginal kidney grafts recovered from extended criteria donors (ECD) or donated after circulatory death (DCD) are now accepted for transplantation. To further improve the postoperative outcome of these marginal grafts, research must focus on new therapeutic approaches such as alternative preservation techniques, immunomodulation, gene transfer, and stem cell administration.
Experimental studies in animal models are the final step before newly developed techniques can be translated into clinical practice. Porcine kidney transplantation is an excellent model of human transplantation and allows investigation of novel approaches. The major advantage of the porcine model is its anatomical and physiological similarity to the human body, which facilitates the rapid translation of new findings to clinical trials. This article offers a surgical step-by-step protocol for an autotransplantation model and highlights key factors to ensure experimental success. Adequate pre- and postoperative housing, attentive anesthesia, and consistent surgical techniques result in favorable postoperative outcomes. Resection of the contralateral native kidney provides the opportunity to assess post-transplant graft function. The placement of venous and urinary catheters and the use of metabolic cages allow further detailed evaluation. For long-term follow-up studies and investigation of alternative graft preservation techniques, autotransplantation models are superior to allotransplantation models, as they avoid the confounding bias posed by rejection and immunosuppressive medication.

Porcine models of organ transplantation provide an important platform to study mechanisms of organ preservation. This article describes a heterotopic porcine renal autotransplantation model, which allows investigating new approaches to improve the outcome of transplantation using marginal kidney grafts.

Heterotope Renal Autotransplantation in einem Schweine-Modell: Eine Schritt-für-Schritt-Protokoll

Kidney transplantation is the treatment of choice for patients suffering from end-stage renal disease. It offers better life expectancy and higher quality ...

A Step by Step Protocol for Subretinal Surgery in Rabbits

Age related macular degeneration (AMD), retinitis pigmentosa, and other RPE related diseases are the most common causes for irreversible loss of vision in adults in industrially developed countries. RPE transplantation appears to be a promising therapy, as it may replace dysfunctional RPE, restore its function, and thereby vision.
Here we describe a method for transplanting a cultured RPE monolayer on a scaffold into the subretinal space (SRS) of rabbits. After vitrectomy xenotransplants were delivered into the SRS using a custom made shooter consisting of a 20-gauge metallic nozzle with a polytetrafluoroethylene (PTFE) coated plunger. The current technique evolved in over 150 rabbit surgeries over 6 years. Post-operative follow-up can be obtained using non-invasive and repetitive in vivo imaging such as spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) followed by perfusion-fixed histology.
The method has well-defined steps for easy learning and high success rate. Rabbits are considered a large eye animal model useful in preclinical studies for clinical translation. In this context rabbits are a cost-efficient and perhaps convenient alternative to other large eye animal models.

Retinal pigment epithelium (RPE) replacement strategies and gene-based therapy are considered for several retinal degenerative conditions. For clinical translation, large eye animal models are required to study surgical techniques applicable in patients. Here we present a rabbit model for subretinal surgery geared towards RPE transplantation, which is versatile and cost-efficient.

Eine Schritt für Schritt-Protokoll für Subretinale Chirurgie in Kaninchen

Age related macular degeneration (AMD), retinitis pigmentosa, and other RPE related diseases are the most common causes for irreversible loss of vision in ...

A Clinical Trial Assessing the Safety, Efficacy, and Delivery of Olive-Oil-Based Three-Chamber Bags for Parenteral Nutrition

Limited evidence exists to precisely estimate efficacy and safety differences between parenteral nutrition (PN) prepared using olive-oil-based three-chamber bags (3CBs) and soybean-oil-based compounded bags (CoBs) in hospitalized adult patients. We designed a multicenter, randomized, prospective, open-label, noninferiority protocol to compare the efficacy, safety, and distribution of olive-oil-based 3CBs and soybean-oil-based CoB formulations in adult Chinese patients requiring PN during surgical intervention. Subjects were randomized to receive either one of the study treatments using an interactive voice or web-based recognition system in accordance with the randomization code. Randomization was further stratified based on the study site and surgical category. Both treatment groups received similar amounts of calories and protein. In addition, the two study treatments contained a similar composition of the amino-acid component. The only difference between the two PN formulations was the lipid constitution. The duration of administration of study treatments was a minimum of 5 days up to a maximum of 14 days after the surgical procedure. The primary efficacy endpoint was serum prealbumin levels on day 5 of the study. Noninferiority was proved if the anti-log of the lower bound of the 95% confidence interval (CI) of the treatment difference was at least 0.80. Other efficacy measures included treatment preparation time; duration to achieve tolerability of oral nutrition; associated infectious complications; length of hospitalization; and laboratory assessment of markers of nutrition, inflammation, metabolism, and oxidative stress. A total of 458 patients were enrolled in the study. The results showed that olive-oil-based 3CBs were non-inferior to soybean-based CoBs, besides being well tolerated. The infection rate was found to be significantly lower in the olive-oil-based 3CB group. Thus, this study may be used as a reference for future research on lipid emulsion and 3CBs.

Here, we present a protocol for a study comparing the efficacy, safety, and delivery of olive-oil-based 3CB and soybean-oil-based CoB formulations in adults requiring parenteral nutrition. The results revealed that olive-oil-based 3CBs is non-inferior and well tolerated compared to soybean formulations.

Eine klinische Studie zur Bewertung der Sicherheit, Wirksamkeit und Lieferung von Dreikammerbeuteln auf Olivenölbasis für die parenterale Ernährung

Limited evidence exists to precisely estimate efficacy and safety differences between parenteral nutrition (PN) prepared using olive-oil-based ...

Obtaining Quality Extended Field-of-View Ultrasound Images of Skeletal Muscle to Measure Muscle Fascicle Length

Muscle fascicle length, which is commonly measured in vivo using traditional ultrasound, is an important parameter defining a muscle&#8217;s force generating capacity. However, over 90% of all upper limb muscles and 85% of all lower limb muscles have optimal fascicle lengths longer than the field-of-view of common traditional ultrasound (T-US) probes. A newer, less frequently adopted method called extended field-of-view ultrasound (EFOV-US) can enable direct measurement of fascicles longer than the field-of-view of a single T-US image. This method, which automatically fits together a sequence of T-US images from a dynamic scan, has been demonstrated to be valid and reliable for obtaining muscle fascicle lengths in vivo. Despite the numerous skeletal muscles with long fascicles and the validity of the EFOV-US method for making measurements of such fascicles, few published studies have utilized this method. In this study, we demonstrate both how to implement the EFOV-US method to obtain high quality musculoskeletal images and how to quantify fascicle lengths from those images. We expect that this demonstration will encourage the use of the EFOV-US method to increase the pool of muscles, both in healthy and impaired populations, for which we have in vivo muscle fascicle length data.

This study describes how to obtain high quality musculoskeletal images using the extended field-of-view ultrasound (EFOV-US) method for the purpose of making muscle fascicle length measures. We apply this method to muscles with fascicles that extend past the field-of-view of common traditional ultrasound (T-US) probes.

Erhalten von qualitativ hochwertigen Ultraschallbildern mit erweitertem Sichtfeld der Skelettmuskulatur zur Messung der Muskelfaszikellänge

Muscle fascicle length, which is commonly measured in vivo using traditional ultrasound, is an important parameter defining a muscle&#8217;s force ...

Step-by-Step Stapedotomy through Transcanal Exclusive Endoscopic Approach

In recent years there has been an increasing trend in the use of the endoscope to treat a variety of middle ear pathologies, including otosclerosis. Several studies comparing traditional microscopic and endoscopic stapes surgery have reported similar hearing results and an overall low rate of complications. The endoscope has unraveled its full potential in demanding settings of stapes surgery, such as unfavorable anatomy of the oval window niche or revision cases. Reduced manipulation of the chorda tympani and low rate of post-operative dysgeusia are further benefits to mention for endoscopic stapes surgery.
Being a one-handed technique, management of bleeding, positioning, and crimping of the prosthesis may be challenging for novice endoscopic surgeons, so some training in endoscopic ear surgery is recommended before performing endoscopic stapedotomy. The problem of sharing the surgical field between the endoscope and the operating instruments could be easily overcome if proper instruments positioning is understood. One-handed bleeding control in the narrow space of the ear canal may represent an issue during the elevation of the tympano-meatal flap, possibly discouraging the surgeon since the preliminary steps of surgery. Following appropriate technique to raise the flap and the collaboration with the anesthesiology team in keeping the blood pressure low guarantee an adequate bleeding control in most cases.
The aim of this article is to describe the entire surgical procedure of a transcanal exclusive endoscopic stapedotomy, from operating room set up and patient positioning to post-operative care. A step-by-step description of the surgical maneuvers with technical hints is reported, to guide the surgeon across the procedure and allow any ear surgeon to perform stapes surgery endoscopically.

The aim of this article is to provide a step-by-step method for endoscopic stapes surgery from operating room setting and patient positioning to post-operative care. This work would represent a guide for any otologic surgeon who is willing to treat otosclerosis with endoscopic transcanal technique.

Schritt-für-Schritt-Stapedotomie durch transkanalen exklusiven endoskopischen Ansatz

In recent years there has been an increasing trend in the use of the endoscope to treat a variety of middle ear pathologies, including otosclerosis. ...

Improved Renal Denervation Mitigated Hypertension Induced by Angiotensin II Infusion

The benefits of renal sympathetic denervation (RDN) on blood pressure have been proved in a large number of clinical trials in recent years. However, the regulatory mechanism of RDN on hypertension remains elusive. Thus, it&#39;s essential to establish a simpler RDN model in mice. In this study, osmotic mini pumps filled with Angiotensin II were implanted in 14-week-old C57BL/6 mice. One week after the implantation of the mini-osmotic pump, a modified RDN procedure was performed on bilateral renal arteries of the mice using phenol. Age-sex-matched mice were given saline and served as sham group. Blood pressure was measured at baseline and every week subsequently for 21 days. Then, renal artery, abdominal aorta and heart were collected for histological examination using H&#38;E and Masson staining. In this study, we present a simple, practical, repeatable, and standardized RDN model, which can control hypertension and alleviate cardiac hypertrophy. The technique can denervate peripheral renal sympathetic nerves without renal artery damage. Compared to previous models, the modified RDN facilitates the study of the pathobiology and pathophysiology of hypertension.

Here, we present a protocol for renal sympathetic denervation (RDN) in mice with hypertension induced by Angiotensin II infusion. The procedure is repeatable, convenient and allows to study the regulatory mechanisms of RDN on hypertension and cardiac hypertrophy.

Verbesserte renale Denervierung milderte Hypertonie durch Angiotensin-II-Infusion

The benefits of renal sympathetic denervation (RDN) on blood pressure have been proved in a large number of clinical trials in recent years. However, the ...

An Educational Video Demonstration of How to Prone a Critically Ill Intubated Patient

Early in the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, it was reported that prone position was beneficial for mechanically ventilated COVID-19 patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). However, for staff in some small and large hospitals, experience with this intervention was low. Select hospitals were able to assemble proning teams; but, as facilities began to experience staffing shortages, they found proning teams unsustainable, and less specialized staff needed to learn how to safely prone patients.
Proning is a high-risk procedure-a lack of a standard approach can result in staff confusion and poor patient outcomes, including unintentional endotracheal tube (ET) loss, vascular access dislodgement, and skin breakdown. Given the acuity and high patient volume, translating a complex procedure into written policy may not be entirely effective. Critical care nurses, respiratory therapists, physical therapists, wound nurses, nurse practitioners, physician assistants, and medical doctors need to be prepared to safely perform this procedure for an acutely ill COVID-19 patient.
Communication, teamwork, and multidisciplinary collaboration are critical for complication avoidance. Interventions to prevent tube and vascular access dislodgement, skin breakdown, and brachial plexus and soft tissue injury must be implemented during the procedure. Repositioning the patient in the prone position, as well as returning the patient to supine positioning, should be components of a comprehensive proning plan.

Proning a critically ill patient with severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a complex but beneficial procedure. Excellent communication skills, team work, and multidisciplinary collaboration are critical for patient and staff safety. A standard procedure should be utilized when proning ventilated patients with tubes, drains, and vascular access devices.