Cette recherche a été soutenue par le Centre national de compétence en recherche (NCCR) &quot;SYNAPSY - les bases synaptiques de maladies mentales», financé par le Fonds national suisse (n ° 51AU40_125759). Développement de l&#39;indice gyrification locales a été soutenue par des subventions du Fonds national de recherche suisse au docteur Marie Schaer (323500-111165) et au Dr Stephan Eliez (3200 à 063135,00 / 1, 3232 à 063134,00 / 1, PP0033-102 864 et 32473B -121 996) et par le Centre d&#39;imagerie biomédicale (CIBM) ​​des Universités de Genève-Lausanne et l&#39;EPFL, ainsi que les fondations Leenaards et Louis-Jeantet. Soutien au développement de logiciels FreeSurfer été fourni en partie par le National Center for Research Resources (P41-RR14075, et le NCRR BIRN morphométrique projet BIRN002, U24 RR021382), l&#39;Institut national pour l&#39;imagerie biomédicale et bio-ingénierie (R01 EB001550, R01EB006758), l&#39;Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux (R01 NS052585-01) ainsi que la maladie mentale et de neurosciences Découverte (MIND) Institut, et fait partie de l&#39;Alliance Nationale de l&#39;Informatique Medical Image (NAMIC), financé par le National Institutes of Health des NIH Roadmap par la recherche médicale, Grant U54 EB005149. Un appui supplémentaire a été fourni par le projet de l&#39;autisme et la dyslexie financé par la Fondation Ellison Medical.

1. Reconstruire des surfaces corticales 3D Cette première partie du protocole utilise l&#39;oléoduc FreeSurfer standard comme décrit dans le Wiki ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> ). Notez que les commandes détaillées ici décrire un moyen de réaliser les reconstructions de surface corticale, mais les commandes équivalentes peuvent également être utilisés. <ol class="lalpha"><li> Importer les premières IRM DICOM dans FreeSurfer et vérifier la qualité de l&#39;image (par exemple, que l&#39;orientation est correcte, le contraste suffisant et les images n&#39;est pas déplacé). Ce procédé utilise les commandes suivantes (remplacez le texte entre &lt;...&gt; (inclus) avec des valeurs appropriées à une instance spécifique, et «#» désigne les commentaires): mksubjdirs <subj_id> # Créer l&#39;architecture du dossier utilisé par FreeSurfer cd <subj_id> / Mri # aller dans le dossier IRM de votre sujet mri_convert cm <path_to_your_dicom&gt; 001.mgz # convertir les IRM brutes dans le format # FreeSurfer tkmedit <subj_id> 001.mgz # de visualiser le volume converti </subj_id></path_to_your_dicom></subj_id></subj_id></li><li> Créer des modèles en trois dimensions mailles corticale 8,9. Afin de faire face au problème de la enterrés sillons, FreeSurfer première crée un volume de matière blanche unitaire, qui est utilisé comme point de départ pour la première gris-blanc de surface. Cette surface est ensuite optimisé en fonction du gradient local d&#39;intensité et élargi à l&#39;interface gris-CSF. Recon-tout-s <subj_id> # Lancer la reconstruction de la surface corticale </subj_id> A la fin du processus de reconstruction, vous obtiendrez deux modèles de maillage composé d&#39;environ 150 000 points pour chaque hémisphère: un blanc (gris-blanc de l&#39;interface) et d&#39;une pie-mère (gris-CSF interface) de surface. Il est important de noter que toutes les surfaces et les volumes restent dans l&#39;espace natif, permettant de<html> mesure tels que le volume, surface, l&#39;épaisseur ou l&#39;indice gyrification être mesurée sans déformation. </li><li> Vérifier l&#39;exactitude de ces surfaces reconstruites: tkmedit <subj_id> T1.mgz? H.pial # la surface blanche est superposée en vert et la surface piales en rouge </subj_id> où h désigne l&#39;hémisphère:? lh.pial pour l&#39;hémisphère gauche et rh.pial pour l&#39;hémisphère droit. La figure 2 (en 2 versions: une image GIF animée à être inclus dans le film et un statique pour le site) montre un exemple de corriger les reconstructions des surfaces blanches et de la pie-mère &quot;Bert&quot; sujet distribué avec le paquet FreeSurfer. Si vous devez corriger manuellement le résultat du processus de reconstruction, vous trouverez un tutoriel sur le Wiki FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/WhiteMatterEdits">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/WhiteMatterEdits</a> ,</li></ol> 2. Calculer l&#39;indice gyrification locales Lorsque vous êtes satisfait de vos surfaces, calculer l&#39;indice gyrification locale (L IG) en utilisant la commande: Recon-tout-LGI-s <subj_id></subj_id> Cette commande exécute habituellement pendant environ 3 heures pour les deux hémisphères d&#39;une participante à l&#39;étude, en fonction de la puissance de votre poste de travail. Les différentes étapes du processus de l IG sont passés en revue dans la Fig. 1. L&#39;informatique commence avec la création d&#39;une surface extérieure en utilisant opération de fermeture morphologique. Cette surface extérieure, notée? H.pial_outer_smoothed, est en outre illustré dans la Fig. 3. Puis, environ 800 se chevauchant les régions d&#39;intérêt circulaires sont créées sur la surface extérieure. Pour chacune de ces régions, une région correspondant d&#39;intérêt est défini surla surface piales. Le calcul entier finit avec la création d&#39;une carte individuelle contenant un L IG valeur pour chaque point de la surface corticale (soit ~ 150 000 valeurs par hémisphère). 3. Vérifiez le résultat du calcul l IG pour chaque hémisphère tksurfer <subj_id> ? H pial-overlay <subj_id> / Surf /? H.pial_lgi-fthresh 1 </subj_id></subj_id> Les valeurs L IG sont superposées sur la surface corticale. Comme je corriger les valeurs IG sont généralement comprises entre 1 et 5, fixant le seuil minimum à 1 (avec le fthresh option) permet une rapide vérification: vous ne devriez pas voir toute la zone grise corticale. Un exemple de résultat individuel correct est indiqué dans la Fig. 4. 4. Comparaisons entre les groupes de la statistique Le but est de quantifier l&#39;effet de groupe à chaque sommet sur la surface corticale tout en contrôlant l&#39;effet du sexe et deâge. Vous aurez besoin de suivre le même processus que si vous voulez comparer l&#39;épaisseur corticale à chaque sommet, mais de donner? H.pial_lgi au lieu de? H.thickness. Deux options sont possibles pour calculer les comparaisons entre les groupes statistiques: les commandes classiques sont listés en premier, et l&#39;interface graphique (Qdec) est brièvement mentionné par la suite. <ol><li> La première option pour comparer les résultats L IG entre les groupes, utilisez les commandes ci-dessous; de plus amples détails peuvent être obtenus à <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> D&#39;abord vous aurez besoin pour créer un modèle d&#39;étude spécifique donnant à tous vos sujets en entrée: make_average_subject - sujets <subj_1><subj_2><subj_3> ... </subj_3></subj_2></subj_1> La commande ci-dessus va créer un objet nommé &quot;moyenne&quot;. Alternativement, vous pouvez utiliser l&#39;objet &quot;FSAVErage »distribuée comme une partie de la distribution FreeSurfer. </li><li> Ensuite, créez le fichier texte contenant la description des sujets impliqués dans votre étude (le «Groupe FreeSurfer descripteur de fichier&quot;). Votre FSGD.txt devrait ressembler à ceci: GroupDescriptorFile 1 Groupe Control_Male Groupe Control_Female Groupe Patient_Male Groupe Patient_Female Variables de l&#39;âge Entrée <subj_1> Patient_Male 20 Entrée <subj_2> Control_Female 23 &lt;...&gt; </subj_2></subj_1></li><li> Rééchantillonner les données L IG dans l&#39;espace de l&#39;objet en moyenne en utilisant la commande suivante pour chaque hémisphère: mris_preproc - FSGD.txt FSGD - cible moyenne -? hémi h - AME pial_lgi - hors h.lgi.mgh </li><li> Lisser les données sur la surface corticale de réduire le rapport signal à bruit: mri_surf2surf -? hémi h - s en moyenne -? sval h.lgi.mgh - FWHM 10 - h.10.lg TVAL?i.mgh </li><li> Calculer la comparaison avec un groupe au niveau de chaque sommet. Pour cela vous devrez créer un fichier texte de contraste (par exemple dans le cas de la FSGD.txt décrit ci-dessus, le &quot;contrast.txt&quot; va contenir les valeurs «1 1 -1 -1 0&quot; pour calculer la différence entre les contrôles et patients tout en contrôlant pour l&#39;âge et le sexe). Lancez enfin la comparaison: moyenne de surfer h - - mri_glmfit - y h.10.lgi.mgh -? FSGD FSGD.txt Doss -? glmdir h.lgi.glmdir? C contrast.txt </li><li> Visualisez les résultats sur votre sujet en utilisant la moyenne tksurfer: tksurfer moyenne? h gonflés Puis charger le fichier en tant que superposition sig.mgh trouve dans le dossier? H.lgi.glmdir / contrast.txt / sig.mgh. En utilisant l&#39;option &quot;configurer overlay&quot; vous pouvez encore modifier le seuil de p ainsi que correcte pour les comparaisons multiples en utilisant le taux de fausses découvertes 10. </li></ol></li><li> L&#39;option alternative pour le groupe de comparaison est d&#39;utiliser Qdec, une interface utilisateur graphique mis en œuvre dans FreeSurfer. L&#39;utilisation de Qdec avec index gyrification locale implique de pré-lisser le L de données GI: Recon-tout-Qcache mesure pial_lgi moyenne <your_average_subj> -S <subj_id></subj_id></your_average_subj> Avec Qdec, le Groupe FreeSurfer descripteur de fichier est remplacé par une version légèrement différente, le tableau de données (qdec.table.dat) qui comprend la description des différents groupes et d&#39;autres variables confondantes telles que l&#39;âge. Une description détaillée de l&#39;utilisation des Qdec est fourni à <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis</a> . Fait à noter, si l&#39;IG L n&#39;est pas disponible dans la liste des variables dépendantes dans Qdec, vous devez ajouter la ligne suivante dans le fichier Qdecrc situé dans votre répertoire home.: Mesure1 = pial_lgi </li> &lt;/ Ol&gt; 5. Analyse Alternativement, les analyses statistiques pourraient éventuellement être calculé au niveau de la parcellisation corticale intégré dans FreeSurfer 11. À cette fin, la moyenne des valeurs L IG peuvent être extraites pour les 34 régions gyrale d&#39;intérêt pour chaque hémisphère, et ces mesures peuvent encore être comparées entre les différents groupes. Cette analyse de colis-sage (par opposition à l&#39;analyse de vertex-sage décrit ci-dessus) pourrait être intéressante car elle limite la quantité de comparaisons statistiques. Toutefois, l&#39;IG l à chaque point quantifie l&#39;gyrification dans la zone environnante circulaire, de sorte que l&#39;IG L en moyenne dans une région d&#39;intérêt gyrale reflète aussi dans une certaine mesure l&#39;gyrification dans les régions voisines de l&#39;intérêt. Enfin, bien que les questions les plus importantes ont été décrites dans ce protocole, une solution aux autres problèmes qui peuvent être rencontrés lors de la FreeSurfer ou l IG de traitement peut être trouvée dans les archives de la mailing list FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport</a> ). 6. Les résultats représentatifs Comme décrit dans la section 1c du protocole, vous devriez toujours vérifier soigneusement l&#39;exactitude de la reconstruction des surfaces corticales avant l IG calcul. Pendant le défilement entre le frontal et le lobe occipital, une attention particulière que les navires et la membrane ne sont pas inclus dans la surface piales. Vérifiez également que la surface blanche suit précisément l&#39;interface gris-blanc. Un exemple de reconstruction correcte est fournie dans la figure 2 (voir la figure gif animé pour l&#39;ensemble du volume). A la fin du calcul l IG, vous aurez également pour vérifier le résultat pour les deux hémisphères de chaque sujet.Il ne doit pas être une zone corticale avec un résultat L IG inférieur à 1. L&#39;article 3 du protocole et de la figure 4 montre comment pour vérifier si la sortie correcte du calcul l IG est correcte. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig1.jpg" /> Figure 1. Aperçu du calcul L IG. Tout d&#39;abord, des modèles tridimensionnels mailles corticales sont reconstruits à partir des images brutes en utilisant le pipeline FreeSurfer standard. Ces algorithmes de reconstruction d&#39;utiliser un volume de matière blanche binaires comme point de départ pour surmonter le problème des sillons enterrés. Les modèles de maillage cortical comprend généralement environ 150 000 sommets et sont classiquement utilisés pour calculer l&#39;épaisseur corticale à chaque point. De même, l&#39;indice gyrification locale (L IG) sera calculé à chaque sommet. À cette fin, une surface extérieure est créé. Puis correspondants régions circulaires d&#39;intérêt sont identifiés sur l&#39;extérieur uned de la surface corticale en utilisant l&#39;algorithme d&#39;appariement. Après environ 800 de générer des zones de chevauchement des intérêts, le processus aboutit à la création de cartes individuelles de l IG. Ces cartes peuvent être facilement interprété: un indice de 5 signifie qu&#39;il ya cinq fois plus de surface corticale invaginée dans le sillon de la région environnante que le montant de la surface corticale visible; un indice de 1 signifie que le cortex est à plat dans la zone environnante . Enfin, les comparaisons statistiques sont calculées du groupe au niveau de chaque sommet, à l&#39;instar des comparaisons épaisseur corticale. Figure 1B. Individuels carte corticale de L IG. Ce petit film montre une rotation de 360 degrés d&#39;une carte individuelle LGI corticale comme indiqué dans la Fig. 1. Il est frappant de constater que les régions corticales supérieures aux valeurs de l&#39;IG L correspondent à la fois première à être créée durant la vie in utero: la scissure de Sylvius, le sillon temporal supérieur et les ensillon traparietal sur la vue latérale du cerveau, et le sillon pariéto-occipitale sur la vue médiale du cerveau. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig1B.avi">Voir la vidéo</a> <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig2.jpg" /> Figure 2. Exemple de reconstruction de la surface corticale suffisante (une coupe coronale). Après la fin du processus de reconstruction, les surfaces corticales doivent être correctement vérifiée à travers l&#39;ensemble du volume cérébral. La surface intérieure corticale (notée surface blanche, en vert sur l&#39;image) devrait suivre précisément l&#39;interface gris-blanc. La surface corticale externe (c&#39;est à dire gris-CSF interface, notée de surface piales, ici en rouge) ne devrait pas inclure n&#39;importe quel morceau de navire ou de la membrane. Fait à noter, l&#39;exemple présenté ici utilise le &quot;Bert&quot; sujet distribué avec le paquet FreeSurfer. La figure 2B. Exemple de la surface corticale suffisante reconstruction (volume maximal). Cette image gif animé montre la surface corticale de l&#39;hémisphère gauche du &quot;Bert&quot; sujet sur ​​chaque coupe coronale, tel que vu par le défilement de la plus frontale aux sections les plus occipitale coronale avec FreeSurfer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig2B.gif">Voir la vidéo</a> <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig3.jpg" /> Figure 3. Exemple de surface extérieure calculée comme une partie du processus de l IG (une coupe coronale). La première étape dans le calcul de l IG est la création d&#39;une surface extérieure enveloppant l&#39;hémisphère. Cette surface (notée? H.pial_outer_smoothed dans FreeSurfer) peut être vérifiée à l&#39;aide tkmedit. Ici, le «Bert» distribué avec l&#39;objet FreeSurfer est utilisé comme un exemple. La figure 3B. Exemple de surface extérieure calculée comme une partie du processus de l IG (volume maximal). Cette image gif animémontre la surface externe de l&#39;hémisphère gauche sur chaque coupe coronale, tel que vu par le défilement de la plus frontale aux sections les plus occipitale coronale avec tkmedit dans FreeSurfer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig3B.gif">movie Voir</a> <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig4.jpg" /> Figure 4. Exemple de sortie correcte l IG telle qu&#39;elle apparaît avec FreeSurfer. Orientations différentes de la surface corticale de la &quot;Bert&quot; sujet avec l IG valeurs superposées. Le code couleur est le défaut &quot;chaleur&quot; overlay comme on le voit avec les tksurfer dans FreeSurfer. L&#39;utilisation d&#39;un seuil minimal de 1, tous les sommets doivent être colorés et aucune aire corticale devrait APpoire en gris. Fait à noter, la superposition de couleurs peuvent être modifiées en utilisant l&#39;option &quot;Configurer Overlay&quot; dans tksurfer, où les valeurs minimales et maximales, ainsi que l&#39;histogramme de la répartition globale de l&#39;IG L peut également être vérifiée.

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Neurosci. 28, 3586-3594 (2008).</li></ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

Le protocole ci-dessus décrit comment mesurer l&#39;indice de gyrification local basé sur cérébrale pondérée en T1 IRM et effectuer des comparaisons statistiques de groupe. Notre méthode a été spécialement conçu pour localiser les perturbations tôt dans le processus d&#39;expansion corticale et en tant que telle est d&#39;un intérêt particulier dans beaucoup de conditions neurologiques ou psychiatriques. Des exemples de comparaisons de groupes dans des échantillons cliniques peuvent être trouvés dans de...

Matériel: un poste de travail Unix ou Mac avec un processeur de 2 GHz ou plus et un minimum de 4 Go de RAM, avec FreeSurfer installé ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> , de préférence la dernière version, mais pas plus que la version 4.0.3). Afin de calculer l&#39;indice gyrification locales, MATLAB est également nécessaire ( <a href="http://www.mathworks.ch/">http://www.mathworks.com/</a> ) avec l&#39;Image Processing Toolbox. Données: Un échantillon de bonne qualité (haute résolution, un contraste élevé) IRM cérébrale pondérée en T1 données. Votre groupe de sujets doit être de préférence appariés pour l&#39;âge et le sexe. Compte tenu de la normale variabilité inter-individuelle dans la morphologie cérébrale, le nombre de sujets dans chaque groupe devrait être suffisante pour identifier une différence entre les groupes existants (le plus - le meilleur). Une taille minimum raisonnable de l&#39;échantillon se situerait autour de 20 sujetspar groupe (bien que vous pouvez probablement aller pour moins si l&#39;intensité des changements est importante et si vos groupes sont étroitement appariés pour l&#39;âge et le sexe). <table border="1"><tbody><tr><td> Nom de l&#39;équipement </td><td> Société </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> FreeSurfer </td><td> Martinos Centre d&#39;imagerie biomédicale, MGH </td><td></td><td> Version plus récente que 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

Pliage corticale (gyrification) est déterminée au cours des premiers mois de vie, de sorte que les événements indésirables survenant pendant cette période de laisser des traces qui seront identifiables à tout âge. Comme l&#39;a récemment revu par Mangin et ses collègues 2, plusieurs méthodes existent pour quantifier les différentes caractéristiques des gyrification. Par exemple, morphométrie sulcal peuvent être utilisés pour mesurer les descripteurs de forme tels que la profondeur, la longueur ou les indices d&#39;asymétrie hémisphérique inter-3. Ces propriétés géométriques ont l&#39;avantage d&#39;être faciles à interpréter. Toutefois, morphométrie sulcal s&#39;appuie solidement sur l&#39;identification précise d&#39;un ensemble donné de sillons et fournit donc une description fragmentée de gyrification. Une quantification plus fine des gyrification peut être atteint avec des mesures basé sur la courbure, où lissée absolue courbure moyenne est généralement calculée à des milliers de points sur la surface corticale 4. La courbure n&#39;est cependant pas straightforward à comprendre, comme on ne sait pas s&#39;il ya une relation directe entre la curvedness et un sens biologiquement corrélation telles que le volume cortical ou de surface. Pour répondre aux diverses questions soulevées par la mesure de pliage corticale, nous l&#39;avons déjà développé un algorithme pour quantifier gyrification locale avec une résolution spatiale et de l&#39;exquise interprétation simple. Notre méthode est inspirée de l&#39;indice de 5 gyrification, une méthode utilisée à l&#39;origine en neuroanatomie comparative pour évaluer les différences corticales pliage à travers les espèces. Dans notre implémentation, qui nous l ocal nom gyrification Index (l IG 1), on mesure la quantité de cortex enfoui dans les plis sulcal par rapport à la quantité de cortex visibles dans les régions d&#39;intérêt circulaires. Étant donné que le cortex se développe principalement par l&#39;expansion radiale 6, notre méthode a été spécialement conçu pour identifier les défauts précoces du développement cortical. En eest l&#39;article, nous détaillons le calcul de l&#39;indice de gyrification locale, qui est maintenant distribué gratuitement en tant que partie du Logiciel FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a> , Martinos Centre d&#39;imagerie biomédicale, le Massachusetts General Hospital) . FreeSurfer fournit un ensemble d&#39;outils de reconstruction automatique de la surface corticale du cerveau à partir des données structurales IRM. La surface corticale extraite dans l&#39;espace natif des images avec précision sub-millimétrique est ensuite utilisé pour la création d&#39;une surface extérieure, qui servira de base pour le calcul L IG. Une zone circulaire d&#39;intérêt est alors délimité sur la surface extérieure, et de sa région correspondante de l&#39;intérêt sur ​​la surface corticale est identifié en utilisant un algorithme d&#39;appariement tel que décrit dans notre étude de validation 1. Ce processus est réitéré à plusieurs reprises avec des recoupent largement les régions d&#39;intérêt, résultant en des cartes corticales pour gyrificationr ultérieures comparaisons statistiques (Fig. 1). Fait à noter, une autre mesure de gyrification local avec une source d&#39;inspiration analogue a été proposée par Toro et ses collègues 7, où l&#39;indice de pliage à chaque point est calculée comme le rapport de l&#39;aire corticale contenue dans une sphère divisée par la surface d&#39;un disque avec les mêmes rayon. Les deux implémentations diffèrent en ce que l&#39;un par Toro et al. est basé sur des distances euclidiennes et considère donc les correctifs discontinue de l&#39;aire corticale, alors que la nôtre utilise un algorithme de stricte géodésiques et ne comprennent que le patch continue de l&#39;ouverture de l&#39;aire corticale à la surface du cerveau dans une zone circulaire d&#39;intérêt.

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

Gyrification mesure (pliage corticale) à tout âge représente une fenêtre dans le développement précoce du cerveau. Ainsi, nous avons précédemment développé un algorithme pour mesurer gyrification locales à des milliers de points d&#39;avance sur l&#39;hémisphère<sup&gt; 1</sup&gt;. Dans cet article, nous détaillons le calcul de cet indice gyrification locales.

Comment mesurer pliant corticale à partir d&#39;images IRM: un tutoriel pas-à-pas à calculer l&#39;indice gyrification locale

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 vues.  University of Geneva School of Medicine. Gyrification mesure (pliage corticale) à tout âge représente une fenêtre dans le développement précoce du cerveau. Ainsi, nous avons précédemment développé un algorithme pour mesurer gyrification locales à des milliers de points d'avance sur l'hémisphère 1. Dans cet article, nous détaillons le calcul de cet indice gyrification locales.

Vidéo: 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.

Télémétrie intra-utérine mesurer souris contractile pression<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. ...

Recherche

Médecine

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.

Étape par étape: méthode de formation Microsurgical combinant deux modèles animaux inanimés

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.

Évaluation du cortex cérébral microinfarctus sur la Résolution Monsieur le Haut 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 ...

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.

Hétérotopique rénale Autotransplantation dans un modèle porcin: Un protocole Step-by-Step

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.

A l&#39;étape par le protocole de l&#39;étape pour la chirurgie sous-rétinienne chez les lapins

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.

Un essai clinique évaluant l'innocuité, l'efficacité et la livraison de sacs à trois chambres à base d'huile d'olive pour la nutrition parentérale

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.

Obtention d’images échographiques à champ de vision étendu de qualité du muscle squelettique pour mesurer la longueur du fascicule musculaire

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.

Stapedotomie étape par étape grâce à l’approche endoscopique exclusive transcanale

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.

L’amélioration de la dénervation rénale a atténué l’hypertension induite par la perfusion d’angiotensine II

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.