Questa ricerca è stata sostenuta dal Centro Nazionale di Competenza nella Ricerca (PRN) &quot;SYNAPSY - Le Basi sinaptiche delle malattie mentali&quot;, finanziato dal Fondo nazionale svizzero (n ° 51AU40_125759). Evoluzione dell&#39;indice Gyrification locale è stata sostenuta da sovvenzioni del Fondo nazionale svizzero di ricerche il Dr. Schaer Marie (323500-111165) e al Dott. Stephan Eliez (3.200-063.135,00 / 1, 3.232-063.134,00 / 1, PP0033-102864 e 32473B -121.996) e dal Center for Biomedical Imaging (CIBM) ​​di Ginevra-Losanna Università e il Politecnico di Losanna, così come le fondamenta Leenaards e Louis-Jeantet. Il supporto per lo sviluppo di software FreeSurfer è stato fornito in parte dal National Center for Research Resources (P41-RR14075, e la NCRR BIRN morfometrica Progetto BIRN002, U24 RR021382), l&#39;Istituto Nazionale per la Biomedical Imaging e Bioingegneria (R01 EB001550, R01EB006758), l&#39;Istituto Nazionale di disordini neurologici e colpo (R01 NS052585-01) così come la Malattia Mentale e Neuroscienze Discovery (MIND) Institute, e fa parte di Alleanza nazionale per l&#39;informatica Medical Image (NAMIC), finanziato dal National Institutes of Health attraverso l&#39;NIH Roadmap for Medical Research, Grant U54 EB005149. Ulteriore supporto è stato fornito dal Progetto autismo e dislessia finanziato dalla Ellison Medical Foundation.

1. Ricostruire le superfici 3D corticale Questa prima parte del protocollo utilizza l&#39;oleodotto standard di FreeSurfer come descritto nel wiki ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> ). Si noti che i comandi disponibili a questo link descrivere un modo per raggiungere le ricostruzioni superficie corticale, ma i comandi equivalenti, può anche essere usato. <ol class="lalpha"><li> Importare le materie prime MRI DICOM in FreeSurfer e verificare la qualità dell&#39;immagine (per esempio, che l&#39;orientamento sia corretto, non è sufficiente e il contrasto delle immagini spostato). Questo processo utilizza i seguenti comandi (sostituire il testo tra &lt;...&gt; (incluso) con i valori appropriati a una specifica istanza, e &quot;#&quot; indica commenti): mksubjdirs <subj_id> # Creare l&#39;architettura cartella utilizzata da FreeSurfer CD <subj_id> / Mri # vai alla cartella mri del soggetto mri_convert cm <path_to_your_dicom&gt; 001.mgz # convertire i raw MRI nel formato # FreeSurfer tkmedit <subj_id> 001.mgz # visualizzare il volume convertito </subj_id></path_to_your_dicom></subj_id></subj_id></li><li> Creare i modelli tridimensionali in rete corticale 8,9. Al fine di far fronte al problema della sepolto solchi, FreeSurfer prima crea un volume unitario della sostanza bianca, che viene utilizzato come punto di partenza per l&#39;iniziale grigio-bianco di superficie. Questa superficie è poi ottimizzato secondo il gradiente locale di intensità e ulteriormente esteso al grigio-CSF interfaccia. rico-all-s <subj_id> # Lanciare la ricostruzione della superficie corticale </subj_id> Al termine del processo di ricostruzione, si ottengono due modelli a rete composta da circa 150.000 punti per ogni emisfero: un bianco (grigio-bianco interfaccia) e un piale (grigio-CSF interfaccia) di superficie. E &#39;importante notare che tutte le superfici ei volumi rimangono nello spazio nativo, consentendo<html> di misura, quali il volume, superficie, spessore o indice gyrification da misurare senza deformazioni. </li><li> Verificare la precisione di queste superfici ricostruite: tkmedit <subj_id> T1.mgz? H.pial # la superficie bianca si sovrappone in verde e la superficie piale in rosso </subj_id> dove h denota l&#39;emisfero: lh.pial per l&#39;emisfero sinistro e rh.pial per l&#39;emisfero destro. La Figura 2 (in 2 versioni: una immagine gif animata da inserire nel film e uno statico per il sito web) mostra un esempio di corretta ricostruzioni bianco e piale superfici per il soggetto &quot;bert&quot; distribuito insieme al pacchetto FreeSurfer. Se si deve correggere manualmente il risultato del processo di ricostruzione, troverete un tutorial sul 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. Calcolare l&#39;indice locale Gyrification Quando siete soddisfatti del vostro superfici, calcolare l&#39;indice locale Gyrification (l GI) con il comando: rico-all-LGI-s <subj_id></subj_id> Questo comando esegue di solito per circa 3 ore per i due emisferi di un partecipante allo studio, a seconda della potenza della propria workstation. Le varie fasi del processo l GI sono monitorata in fig. 1. Il calcolo inizia con la creazione di una superficie esterna utilizzando operazione morfologica di chiusura. Questa superficie esterna, indicata? H.pial_outer_smoothed, è ulteriormente illustrato nella fig. 3. Poi, circa 800 regioni di sovrapposizione circolare di interesse sono creati sulla superficie esterna. Per ognuna di queste regioni, una regione corrispondente di interesse è definitola superficie piale. Il calcolo tutto finisce con la creazione di una mappa individuale che contiene un valore l GI per ogni punto della superficie corticale (cioè ~ 150.000 valori per emisfero). 3. Controllare il risultato del calcolo l GI per ogni emisfero tksurfer <subj_id> ? H piale-overlay <subj_id> / Surf /? H.pial_lgi-fthresh 1 </subj_id></subj_id> I valori di GI l sono sovrapposti sulla superficie corticale. Come l corretti valori di IG sono generalmente compresi tra 1 e 5, stabilendo la soglia minima a 1 (con l&#39;opzione fthresh) consente un rapido controllo: non si dovrebbe vedere una zona grigia corticale. Un esempio di corretto risultato individuale è mostrato in fig. 4. 4. Confronti del gruppo statistico Lo scopo è quello di quantificare l&#39;effetto di gruppo ad ogni vertice sulla superficie corticale controllando per l&#39;effetto del sesso eetà. Dovrete seguire lo stesso processo se si desidera confrontare spessore corticale ad ogni vertice, ma dando? H.pial_lgi invece di? H.thickness. Due opzioni sono possibili per calcolare i confronti gruppo statistico: i comandi classici sono elencati per primi, e l&#39;interfaccia grafica (Qdec) è brevemente accennato in seguito. <ol><li> La prima opzione di confrontare l GI risultati tra i gruppi di utilizzare i comandi elencati di seguito, maggiori dettagli sono disponibili presso <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> Per prima cosa sarà necessario creare un modello specifico studio dando a tutti i soggetti in ingresso: make_average_subject - soggetti <subj_1><subj_2><subj_3> ... </subj_3></subj_2></subj_1> Il comando precedente creerà un soggetto chiamato &quot;media&quot;. In alternativa, è possibile utilizzare l&#39;argomento &quot;FSAVErabbia &quot;, distribuito come parte della distribuzione FreeSurfer. </li><li> Quindi, creare il file di testo contenente la descrizione dei soggetti coinvolti nello studio (il &quot;Gruppo FreeSurfer File Descriptor&quot;). Il tuo FSGD.txt dovrebbe apparire così: GroupDescriptorFile 1 Gruppo Control_Male Gruppo Control_Female Gruppo Patient_Male Gruppo Patient_Female Variabili Età Ingresso <subj_1> Patient_Male 20 Ingresso <subj_2> Control_Female 23 &lt;...&gt; </subj_2></subj_1></li><li> Ricampionare i dati GI l nello spazio del soggetto media utilizzando il seguente comando per ogni emisfero: mris_preproc - FSGD.txt fsgd - obiettivo medio - emi h - misure pial_lgi -? fuori h.lgi.mgh </li><li> Liscia i dati sulla superficie corticale per ridurre il rapporto segnale-rumore: mri_surf2surf - emi h - s media - sval h.lgi.mgh - FWHM 10 - h.10.lg tval?i.mgh </li><li> Calcolare il confronto di gruppo a livello di ogni vertice. Per questo è necessario creare un file di testo contrasto (ad esempio nel caso del FSGD.txt sopra descritto, il &quot;contrast.txt&quot; conterrà i valori &quot;1 1 -1 -1 0&quot; per calcolare la differenza tra i controlli e tenendo sotto controllo i pazienti per età e sesso). Infine eseguire il confronto: mri_glmfit - y h.10.lgi.mgh -? fsgd FSGD.txt Doss - glmdir h.lgi.glmdir - media navigare h -? C contrast.txt </li><li> Visualizzare i risultati sul tema media utilizzando tksurfer: tksurfer media? h gonfiati Quindi caricare il file come overlay sig.mgh trova nella cartella? H.lgi.glmdir / contrast.txt / sig.mgh. Usando l&#39;opzione &quot;configure overlay&quot; è possibile modificare ulteriormente la soglia di p così come corretto per confronti multipli utilizzando il tasso di scoperta di falsi 10. </li></ol></li><li> L&#39;opzione alternativa per il gruppo comconfronto è quello di utilizzare Qdec, un&#39;interfaccia utente grafica implementata in FreeSurfer. L&#39;uso di Qdec con Indice Gyrification locale implica per pre-levigare la l dati GI: rico-all-qcache misura pial_lgi-media <your_average_subj> -S <subj_id></subj_id></your_average_subj> Con Qdec, il Gruppo FreeSurfer File Descriptor è sostituito da una versione leggermente diversa, la tabella dei dati (qdec.table.dat) che include la descrizione dei diversi gruppi e le altre variabili di confondimento come l&#39;età. Una descrizione dettagliata dell&#39;utilizzo di Qdec viene fornito <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis</a> . Da notare che se il GI l non è disponibile nella lista delle variabili dipendenti in Qdec, è necessario aggiungere la seguente riga al file Qdecrc trova nella vostra home directory.: Measure1 = pial_lgi </li> &lt;/ Ol&gt; 5. Analisi In alternativa, l&#39;analisi statistica potrebbe alla fine essere calcolata a livello della parcellizzazione corticale integrata nel FreeSurfer 11. A tal fine, l valori medi GI possono essere estratti per le 34 regioni gyral di interesse per ciascun emisfero, e tali misure possono essere ulteriormente rispetto tra i diversi gruppi. Questo pacco-saggio di analisi (in contrapposizione al vertice-saggio di analisi descritto sopra) potrebbe essere interessante in quanto limita la quantità di confronti statistici. Tuttavia, il GI l in ogni punto quantifica la gyrification nella zona circostante circolare, in modo che il GI l media in una regione gyral di interesse riflette anche in una certa misura il gyrification nelle regioni limitrofe di interesse. Infine, anche se le questioni più importanti sono stati descritti in questo protocollo, una soluzione per gli altri problemi che si possono incontrare durante la P.eeSurfer o l GI di elaborazione possono essere trovati negli archivi della mailing list FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport</a> ). 6. Rappresentante Risultati Come descritto nella sezione 1c del protocollo, si deve sempre verificare attentamente l&#39;accuratezza della ricostruzione delle superfici corticali prima l GI calcolo. Durante lo scorrimento tra il frontale e il lobo occipitale, prestare particolare attenzione che le navi e la membrana non sono inclusi nella superficie piale. Verificare anche che la superficie bianca segue accuratamente il grigio-bianco interfaccia. Un esempio di corretta ricostruzione è fornita nella Figura 2 (vedere la figura gif animate per l&#39;intero volume). Alla fine del GI l calcolo, si dovrà anche verificare il risultato di entrambi gli emisferi di ciascun soggetto.Non ci dovrebbe essere qualsiasi area corticale con un risultato l GI minore di 1. La sezione 3 del protocollo e la figura 4 mostra come esatta, se l&#39;uscita della GI l calcolo è corretto. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig1.jpg" /> Figura 1. Panoramica del GI l calcolo. In primo luogo, modelli tridimensionali in rete corticale sono ricostruiti dalle immagini raw tramite la pipeline standard di FreeSurfer. Questi algoritmi di ricostruzione utilizzare un volume binario della sostanza bianca come punto di partenza per superare il problema della sepolto solchi. I modelli a rete corticale comprende tipicamente circa 150.000 vertici e sono classicamente utilizzati per calcolare lo spessore corticale in ogni punto. Allo stesso modo, indice Gyrification locale (l GI) saranno calcolate ad ogni vertice. A tal fine, una superficie esterna è stato creato. Poi corrispondenti regioni circolari di interesse sono identificati sulla esterno unod superficie corticale utilizzando l&#39;algoritmo di corrispondenza. Dopo circa 800 regioni di generare sovrapposizione di interesse, i risultati nel processo di creazione di mappe individuali di l GI. Queste mappe possono essere facilmente interpretato: un indice di 5 significa che ci sono 5 più tempo di superficie corticale invaginata entro i solchi nella zona circostante che la quantità di visibile superficie corticale; un indice di 1 significa che la corteccia è piatta nella zona circostante . Infine, il confronto di gruppo statistici sono calcolati a livello di ogni vertice, analogamente ai confronti spessore corticale. Figura 1B. Individuali mappa corticale del l GI. Questo piccolo film mostra una visione a 360 gradi di rotazione di un individuo mappa corticale LGI come mostrato in fig. 1. E &#39;sorprendente notare che le regioni corticali con valori più elevati l GI corrispondono alla prima piega da creare durante la vita in utero: la fessura Sylvian, il solco temporale superiore e intraparietal solco sulla vista laterale del cervello, e il solco parieto-occipitale sulla vista mediale del cervello. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig1B.avi">Visualizza film</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig2.jpg" /> Figura 2. Esempio di ricostruzione adeguata superficie corticale (una sezione coronale). Dopo la fine del processo di ricostruzione, la superficie corticale, devono essere accuratamente verificata attraverso l&#39;intero volume cerebrale. La superficie interna della corteccia (indicato superficie bianca, in verde nell&#39;immagine) dovrebbe seguire con precisione il grigio-bianco interfaccia. La superficie esterna della corteccia (cioè grigio-CSF interfaccia, indicata superficie piale, qui in rosso) non deve includere alcun pezzo di nave o di membrana. Da notare che l&#39;esempio qui presentata utilizza il soggetto &quot;bert&quot; distribuito insieme al pacchetto FreeSurfer. Figura 2B. Esempio di superficie adeguata reconstru corticalection (massimo volume). Questa immagine gif animata mostra la superficie corticale dell&#39;emisfero sinistro del soggetto &quot;bert&quot; su ogni sezione coronale, come si vede scorrendo dal più frontale alle sezioni più occipitale coronale con FreeSurfer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig2B.gif">Vista film</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig3.jpg" /> Figura 3. Esempio di superficie esterna calcolato come parte del processo di l GI (una sezione coronale). Il primo passo per l&#39;IG l calcolo è la creazione di una superficie esterna che avvolge l&#39;emisfero. Questa superficie (indicato? H.pial_outer_smoothed in FreeSurfer) può essere controllato tramite tkmedit. Qui, il soggetto &quot;bert&quot;, distribuito con FreeSurfer viene utilizzato come esempio. Figura 3B. Esempio di superficie esterna calcolato come parte del processo di GI l (massimo volume). Questa immagine gif animatemostra la superficie esterna dell&#39;emisfero sinistro su ciascuna sezione coronale, come si vede scorrendo dal più frontale alle sezioni più occipitale coronali con tkmedit in FreeSurfer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig3B.gif">film View</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig4.jpg" /> Figura 4. Esempio di uscita corretta l GI come visto con FreeSurfer. Orientamenti diversi della superficie corticale del soggetto &quot;bert&quot; con l GI valori sovrapposti. Il codice colore è il default overlay &quot;calore&quot; come si è visto con tksurfer in FreeSurfer. Utilizzando una soglia minima di 1, tutti i vertici devono essere colorati e nessuna area corticale dovrebbe appera in grigio. Da notare che la sovrapposizione dei colori possono essere modificati utilizzando l&#39;opzione &quot;Configura Overlay&quot; in tksurfer, dove i valori minimo e massimo, così come l&#39;istogramma della distribuzione complessiva del GI l può anche essere controllato.

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Il protocollo sopra descrive come misurare Indice locali Gyrification sulla base cerebrale RM pesata in T1 e condurre comparazioni gruppo statistico. Il nostro metodo è stato specificamente progettato per localizzare i disagi nelle prime fasi del processo di espansione corticale e come tale è di particolare interesse in molte condizioni dello sviluppo neurologico o psichiatrico. Esempi di confronto di gruppo in campioni clinici possono essere trovati in pubblicazioni da 1,12 il nostro gruppo o da altri <sup...

Materiale: una workstation Unix o Mac con un processore di 2 GHz o più veloce e un minimo di 4GB di RAM, con FreeSurfer installato ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> , preferibilmente l&#39;ultima versione, ma di età non superiore alla versione 4.0.3). Al fine di calcolare l&#39;indice locale Gyrification, MATLAB è anche richiesto ( <a href="http://www.mathworks.ch/">http://www.mathworks.com/</a> ) insieme alla Image Processing Toolbox. Dati: un campione di buona qualità (alta risoluzione, alto contrasto) risonanza magnetica cerebrale T1 pesate dataset. Il tuo gruppo di soggetti deve essere preferibilmente abbinati per sesso ed età. Data la normale variabilità inter-individuale nella morfologia cerebrale, il numero di soggetti in ciascun gruppo dovrebbe essere sufficiente per identificare una differenza esistente gruppo (il più - il migliore). Un ragionevole dimensione minima del campione sarebbe di circa 20 soggettiper gruppo (anche se probabilmente si può andare per meno se l&#39;intensità dei cambiamenti è grande e se i gruppi sono strettamente abbinati per sesso ed età). <table border="1"><tbody><tr><td> Nome del materiale </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> FreeSurfer </td><td> Martinos Center for Biomedical Imaging, MGH </td><td></td><td> Versione più recente 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

Pieghevole corticale (gyrification) è determinata durante i primi mesi di vita, in modo che gli eventi avversi che si verificano in questo periodo lasciano tracce che saranno identificabili a qualsiasi età. Come recentemente recensito da Mangin e colleghi 2, esistono diversi metodi per quantificare le diverse caratteristiche del gyrification. Per esempio, morfometria sulcal può essere utilizzato per misurare descrittori di forma come la lunghezza di profondità, o indici di inter-emisferica asimmetria 3. Queste proprietà geometriche hanno il vantaggio di essere facile da interpretare. Tuttavia, morfometria sulcal si basa solidamente alla individuazione precisa di una data serie di solchi e quindi fornisce una descrizione frammentaria di gyrification. Una quantificazione più capillare di gyrification può essere realizzato con misure di curvatura-based, dove levigate assoluto curvatura media è di solito calcolato in migliaia di punti sulla superficie corticale 4. La curvatura non è tuttavia straightforward per comprendere, in quanto non è ancora chiaro se esiste un rapporto diretto tra il curvedness e biologicamente significativi correlati come il volume o della superficie corticale. Per affrontare le diverse questioni sollevate dalla misura della piegatura corticale, abbiamo già sviluppato un algoritmo per quantificare gyrification locale con una risoluzione spaziale e squisita di semplice interpretazione. Il nostro metodo si ispira dell&#39;Indice Gyrification 5, un metodo originariamente utilizzato nella neuroanatomia comparata di valutare le differenze tra le specie corticali pieghevole. Nella nostra implementazione, che abbiamo l nome LOCALE Indice Gyrification (l GI 1), si misura la quantità di corteccia sepolta tra le pieghe sulcal rispetto alla quantità di corteccia visibile nelle regioni circolari di interesse. Dato che la corteccia si sviluppa principalmente attraverso l&#39;espansione radiale 6, il nostro metodo è stato specificamente progettato per identificare i difetti precoci dello sviluppo corticale. In thè l&#39;articolo, abbiamo dettaglio il calcolo dell&#39;Indice Gyrification locale, che ora è distribuita gratuitamente come parte del Software FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a> , Martinos Center for Biomedical Imaging, Massachusetts General Hospital) . FreeSurfer fornisce una serie di strumenti automatizzati ricostruzione della superficie corticale del cervello da dati di risonanza magnetica strutturale. La superficie corticale estratto nello spazio nativo delle immagini con precisione millimetrica è poi ulteriormente utilizzato per la creazione di una superficie esterna, che servirà come base per il calcolo l GI. Una regione circolare di interesse è poi delineato sulla superficie esterna, e la sua regione corrispondente di interesse sulla superficie corticale viene identificato mediante un algoritmo di corrispondenza, come descritto nel nostro studio di validazione 1. Questo processo viene iterato più volte con gran parte si sovrappongono regioni di interesse, con conseguente mappe corticali di gyrification perr successive comparazioni statistiche (Fig. 1). Da segnalare, un&#39;altra misura di gyrification locale di ispirazione simile è stato proposto dal Toro e colleghi 7, dove viene calcolato l&#39;indice di ripiegamento in ogni punto come il rapporto tra l&#39;area corticale contenuta in una sfera divisa per l&#39;area di un disco con lo stesso raggio. Le due implementazioni differiscono che quella di Toro et al. è basato su distanze euclidea e ritiene pertanto patch discontinua della zona corticale, mentre il nostro utilizza un algoritmo rigoroso geodetica e includono solo la patch continuo di apertura dell&#39;area corticale alla superficie del cervello in una regione circolare di interesse.

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

Gyrification di misura (pieghevole corticale) a qualunque età rappresenta una finestra nello sviluppo cerebrale precoce. Quindi, abbiamo già sviluppato un algoritmo per misurare gyrification locale a migliaia di punti sopra l&#39;emisfero<sup&gt; 1</sup&gt;. In questo lavoro, abbiamo dettaglio il calcolo di questo indice gyrification locale.

Come misurare Folding corticale dalle immagini MR: uno step-by-step tutorial per calcolare indice locale Gyrification

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

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27.7K Views.  University of Geneva School of Medicine. Gyrification di misura (pieghevole corticale) a qualunque età rappresenta una finestra nello sviluppo cerebrale precoce. Quindi, abbiamo già sviluppato un algoritmo per misurare gyrification locale a migliaia di punti sopra l'emisfero 1. In questo lavoro, abbiamo dettaglio il calcolo di questo indice gyrification locale.

Video: 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.

Telemetria intrauterina misurare mouse contrattile Pressione<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. ...

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Medicina

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.

Passo dopo passo: metodo di allenamento Microsurgical combinare due modelli animali non viventi

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.

Valutare corticali cerebrali microinfarti in alta risoluzione MR Immagini

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.

Eterotopico renale Autotrapianto in un modello di suino: un protocollo 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.

Un passo per passo protocollo per la chirurgia sottoretinico in Conigli

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.

Uno studio clinico che valuta la sicurezza, l'efficacia e la consegna di sacchetti a tre camere a base di olio d'oliva per la nutrizione parenterale

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.

Ottenere immagini ecografiche di qualità del campo visivo esteso del muscolo scheletrico per misurare la lunghezza del fascicolo muscolare

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.

Stapedotomia passo-passo attraverso l'approccio endoscopico esclusivo 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.

Miglioramento della denervazione renale ha attenuato l'ipertensione indotta dall'infusione di angiotensina 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.