この研究の一部は、QCや多動障害の患者のデータに適用して破損した勾配方向の補正に関する研究、すなわち欧州のHDネットワーク（EHDNプロジェクト070）によってサポートされていました。この特定の研究ではMRIスキャンは、ロンドンのサイトTRACK-HDコホートの一環として取得した。

分析方法：事前と後処理 voxelwise検出による - - 等方性または異方性のいずれかで、それぞれのボクセルのため扁長またはオブラート拡散テンソルの結果、次のプロトコルのタスクは、可能性があり、白質路内voxelwise拡散特性を分析することである。ボクセルテンソルのパラメータは、FA-マップの計算やfibertractsの識別（ 図1）のどちらかのために使用されます。 以下に示すような解析結果を得るために、ソフトウェアパッケージテンソルイメージングおよび光ファイバ·トラッキング （TIFT）17を使用する。 TIFTは、次の要件の分析ツールを提供しています<ul><li> DTIメトリクス、 例えば FA-マップ、の観点から分析</li><li>定位正常化</li><li> FAや他のDTIメトリクスの観点からグループの比較</li><li> FTの様々な分析アプローチ</li><li>グループ上のFTは、Dの平均TIデータおよび対応する統計分析。 </li></ul>これらの機能は、1ソフトウェア環境17,29,30,31における分析の様々なことができます。 TIFTソフトウェアはDTIデータ分析の新たなオプションのために開発中で絶えずある。 図2は、どのように二つの相補的なアプローチにより、空間的な正規化した後、グループ·レベルでDTIのデータを分析する概略図を示し、最終的にグループレベルでの対象サンプル間の違い、 例えば病気の脳対健常対照を得るためWBSSによってとTFASの両方、すなわち 。 TFASが事前に定義されたfibertractsに基づいているのに対し、ここでは、WBSSは、グループレベルでの違いが地域のvoxelwise公平な検出を目指して、地域を起動TFASいずれか自由に選択することができますまたはWBSS結果（ `ホットスポット &#39;のに由来することができる大幅に）FA変更。 FA-マップの個々の長手方向の比較を検出することにより行われるアフィン定位位置合わせ後の異なる時点での測定のFA-マップでティン差（ 図2）。 <ol><li> 破損した勾配方向の補正を含む品質チェック（QC） 破損したボリュームの場合には取得、 すなわち時の運動障害の場合には、SNRの増加はテンソル計算のための単一勾配方向（GD）を省略することによって得られる。その目的のために、品質チェック（QC）アルゴリズム32を開発した。簡単に説明すると、ボリュームを含んでいた破損スキャンの、SNRの増加は、単一勾配方向テンソル推定前に一つずつ省略することによって達成されます：各GDに対して、加重分散はの角度と加重して、シーケンス内の残りのすべての方向から計算されそれらが索引GD異なっていた。 <ol><li>減少した強度を示す少なくとも一つのスライスとGDを検出することにより、アーチファクト補正を行う、 すなわちモーションアーチファクトが自発suコマンドによって引き起こさ<html> bject運動（ 図3、上パネル ）。任意の拡散強調ボリュームの場合、加重平均アプローチを使用して、各スライスの平均強度を計算し、他のすべてのボリュームで同じスライスとその強度を比較 - 重み付け係数は、2つのGDのベクトルの内積です。 <img alt="式（8）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq8.jpg" /> ： <img alt="式9" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq9.jpg" /> <img alt="式10" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq10.jpg" /> <img alt="式11" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq11highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq11.jpg" />観察下のスライスの算術平均強度を示しており、比較のために427eq12.jpg &quot;/&gt;スライス。相対平均強度偏差<img alt="式13" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq13highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq13.jpg" /> GDの内積によって重み付けされる。したがって、グローバルパラメータを定義するために： <img alt="式14" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq14highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq14.jpg" /> すべてのスライスのslicewise比較の最小値を反映している。 </li><li> Qが所定の閾値（この例では、0.8のしきい値は、この目的のために使用されている）である場合、そのボリューム全体、またはGDを排除する。 0.8のしきい値は、安定な溶液32と見なされます。 図3は、矢状再建に見えるとQCのアルゴリズムによって検出されたモーションアーチファクトを示しています。この例では、GDの総数（ 図3cの青い点）のうち、17は、Qに対応し、赤い線を下回っていた= 0.8と寿LDを排除することができる。研究全体のボリューム除去統計の例を図3 Dで示されている。この典型的な研究では、29前駆症状HD被験者のDTIデータは30コントロールのDTIのデータと比較した。このアルゴリズムのさらなる詳細は、32、33に示されている。 </li></ol></li><li> 前処理と空間的正規化 <ol><li>エコープラナーイメージングデータの渦電流誘起幾何歪みの補正34が提案した方法により、設定を行います。 </li><li>定位正常化のために、研究固有の（B = 0）を作成-テンプレートと以前に17,28,31を説明されているようにFA-テンプレートを。基本的には、完全な非線形定位正規化には、3つの変形のコンポーネントで構成されています。その結果、得られた拡散テンソル<img alt="式15" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq15highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq15.jpg" />各ボクセルのiが rotatなければならない上記のすべての回転（ 図4）によるED： <ol class="lroman"><li> 図4aは、基本的な座標フレ ​​ームを整列させるリジッド脳の変換を示しています。回転<img alt="式16" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq16highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq16.jpg" />基準座標フレームに整列に起因すると、適用されなければならない <img alt="式17" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq17highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq17.jpg" /></li><li> 図4bは、目印に従って線形変形を示しています。固有ベクトルの成分<img alt="式5" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq5.jpg" />線形変形のS（脳領域S、A = 1 ... 6に依存する）の6正規化パラメータに応じて適合させる必要があります。 V W、J </sub&gt;&#39;&#39; &#39;=のV W、J&#39;&#39;&#39; W = 1,2,3およびj = X、Y、Z。 </li><li> 図4cは 、非線形脳の形状の違いを等化非線形正規化を示す図である。 3次元ベクトルシフトは,3-Dボクセルアレイの各ボクセルごとに別々の形質転換につながる各ボクセルごとに異なる<img alt="式（18）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq18highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq18.jpg" /> ）。標準的な三角法は、3次元ベクトルシフトは、隣接するボクセルの固有ベクトルとの間の指向性の関係を維持するために16の概念を後に起因する、各ボクセルごとに独立して回転行列を与える。従って、2つの隣接するボクセルの異なるシフトは、対応する固有ベクトルの回転をもたらす。テンソルの位置合わせのための拡張行列を使用<img alt="式15" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq15highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq15.jpg" />各ボクセルへの周囲のボクセル。 <img alt="式19" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq19highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq19.jpg" /> <img alt="式（20）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq20highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq20.jpg" />の成分である<img alt="式（18）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq18highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq18.jpg" /></li></ol>全体の正常化プロセスが反復され、スキャナと配列特異的な（B = 0）を作成する- すなわちテンプレートを最初のステップは、この研究のために算術的に（B = 0）を平均化することによって-線形変換後のすべての科目のボリュームを手動によるランドマークを設定します。この第一の正規化の後に、正規化行列を最適化するために改良されたテンプレートを作成する。次の手順1.2.3まで1.2.5までは、 図5aの図式的に表示されます。 </li><li>この個々の正規化手順の後（STEPは、（i） -テンプレートT 1） - DTIデータI 0）、すべての個々のDTIデータ研究固有の作成 ​​するための設定（ -テンプレートとFA-テンプレート（工程（ii B = 0））を使用します。 FA-テンプレートに非アフィン登録としての利点は、それはと比較してより多くのコントラストを提供することがある（B = 0）の画像10は 、すべての個別の患者のFA-マップとコントロール派生を平均することによってFA-テンプレートを定義する。 </li><li>第二段階で、アシュバーナーとFriston 35の基本的な考え方に従って、非線形MNI正規化をDTIのデータ（ステップは、（ⅲ））FA-マップの地域の強度の間に不一致が装着されるように最小化することによって、および設定を実行平方差（X 2）によるとFA-テンプレート-そのように、あなたはDTIデータI 1を得た。 </li><li>これらのデータに基づいて、新しいテンプレートT 2（工程（iv）の）導出される。これは、個々のFAマップとtとの相関まで反復プロセスを繰り返す彼FA-テンプレートは&gt; 0.7である。通常、これは、2回の反復の後に到達した。 </li></ol></li><li> 全脳ベースの空間統計 以下のステップアップ1.3.5へ1.3.1 図5bに概略的に可視化する。 <ol><li> 1.2の正規化手順に関して正規DTIデータからFAマップを計算します。順番に方向情報を（工程（i））保存するため。 </li><li> voxelwise統計学的比較の前に、前処理段階として、個々の正規化されたFA-マップにスムージングフィルタ（工程（ii））を適用。平滑化のために、フィルタサイズは、DTIデータ分析36の結果に影響を与えるという事実は、詳述したように、データを処理するために使用されるフィルタの幅が予想される差の大きさに合わせて調整する必要があることを述べて整合フィルタ定理を適用する必要が神経変性疾患の患者（ 例えば 28）のDTIデータに前のアプリケーションである。 </li><li>統計的なサンプルを実行スチューデントのt検定による患者グループと対応する対照群voxelwise間アリソン、（工程（iii各ボクセル個別に、FA-マップ&#39;コントロールのFA値とFA-マップ&#39;患者のFA値を比較、すなわち ））。皮質の灰白質が0.2〜37のFA値を示していますので、0.2以下のFA値が計算には考慮されません。 </li><li>統計結果は、pで&lt;0.05 38（工程（IV））偽の ​​発見率（FDR）アルゴリズムを使用して、複数の比較のために修正されなければならない。 512の閾値クラスタサイズをもたらす、単離されたボクセル又は平滑化カーネルのサイズ範囲内のボクセルの小さな単離された基を排除 - アルファ誤差のさらなる低減は、空間相関アルゴリズム（工程（v）のクラスタリング）によって実行されなければならないボクセル。 </li><li>形態学的背景（工程（V））で結果を表示するには、算術MNI空間と平均に設定した3次元T1強調データを正規化する。この正規pを行うDTIデータに適用される正規化と同様に研究固有のテンプレートの使用によりrocedureは17を設定します。 </li></ol></li></ol> 図6は、ALS患者対コントロールの全脳ベースの空間統計（WBSS）の結果を示している。 図6aは、矢で減少FA値の極大を示し、coronarと軸ビューが（P &lt;0.01で閾値処理、複数のために修正比較）。 図6bは、TFASのベースとして使用皮質脊髄路の開始点を持つprojectional FTを、図6Cは、ALS患者とマッチさせた対照でのサンプル間の全脳基づく空間統計（WBSS）によって検出されたFA-マップ内のグループの違いを示していますslicewise可視化。 <ol start="4"><li> ラクトとtractwise異方性比率の統計（TFAS） 図7は、1で説明したようにTFAS含むグループベースのFTのプロセスを示す。4.1 1.4.4まで。 <ol><li>グループベースのFTアルゴリズムを適用するために、生成DTIデータが一緒に以前17に記載の方法に従って患者のデータとコントロール&#39;からのデータセット平均した。この平均化は16で説明された技術に基づいて正規化処理中に保存される配向情報の慎重な治療を必要とする-詳細は30を参照のこと。 </li><li>合理トラッキング技術31の適用により対象者グループの平均DTIデータセットでラクトを実行します。連続したFT分析の基礎となる脳全体ベースFA分析によって極大に隣接して、手動で定義されたシードポイントを識別します。種子の同定後、ラクトグラフィを行い、次のTFAS 30グループ固有のマスクとして線引き繊維のボクセルを定義します。 </li><li>ラクト結果を定量化するために、目を用いてTFASの手法を適用DTI平均化データに基づいて作成された電子線維トラクトは、患者のと対照 &#39;FA-マップ間の比較に寄与するボクセルを選択するための各グループのすべての被験者（患者データ及び制御データと共に）のセット。 </li><li>スチューデントのt検定による統計分析のための0.2上記のFA値を持つすべての結果のボクセルを検討してください。 </li><li>所望であれば、TFAS技術は、平均拡散率（MD）、ラジアル異方性、軸方向の異方性などの派生DTIメトリック（たとえば、28を参照）に適用することができる。 </li><li>結果はMNI正規化3-D T1加重データセットからなる形態素の背景に表示されている</li></ol></li></ol>

著者らは、開示することは何もありません。

DTIデータの被験者間の平均は、それぞれ、拡散振幅（FA情報を用いて）と拡散方向（FTに基づく）に対して実現することができる。 FAマップの平均化はWBSSとTFASによって対象グループの統計を比較することができます。この方法論のフレームワークは、被験者間の平均とグループの比較でDTIのテクニックに紹介しま​​す。定位正規化およびグループレベルのFAマップの比較は、対象群間の差?...

人間の脳内の拡散テンソルイメージング 中枢神経系の白質（WM）管は、神経膠細胞の他の小集団の様々なタイプに加え、密集軸索から構成されています。軸索内の軸索の膜と同様によく整列蛋白繊維は脳WM 1における異方性の水の拡散につながる、繊維配向に水拡散垂直に制限されます。軸索の周りに髄鞘はまた、内と外の両方の水2用異方性に寄与する可能性がある。 この異方性の定量的な記述は、拡散テンソルイメージング（DTI）によって検出される可能性がある。 DTIは、水の拡散の局所微細構造の特性で重み付け組織の画像を生成する。各位置における画像強度は、で表され、いわゆる磁気拡散勾配（の強さと方向に応じて、減衰されるb値）、ならびに水分子3を拡散する局所微細構造、拡散係数D、スカラー値に関する： <img alt="式（1）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq1.jpg" /> しかし、WMに異方性の存在下で、拡散はもはや単一のスカラー係数によって特徴付けないが、テンソルを必要とすることができる<img alt="式（3）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq3.jpg" />第一近似でこれらの方向4との間の各方向と相関関係に沿って分子運動を記述する。拡散異方性は、主にWM路における繊維の配向によって引き起こされ、そのミクロおよびマクロ構造の特徴によって左右される。微細構造の特徴のうち、intraaxonal組織は、繊維の密度の他に、拡散異方性に最も大きな影響があるように見えるNDセルパッキング、髄鞘形成の程度、および個々の繊維径。巨視的スケールでは、イメージングボクセル内のすべてのWMの管の向きの変動が異方性5の程度に影響を与えます。 典型的なDTIの測定では、ボクセル寸法はミリメートルの順になっています。したがって、ボクセルは常に通常、複数の軸索と同様、周囲の水分子をカバーする検出ボリューム内の水分子の平均情報が含まれています。この多方向環境にもかかわらず、DTIが優勢軸索の方向に揃え最大主軸の向きに敏感であり、 すなわち軸索の貢献は、測定信号2を支配する。 まず、拡散異方性5と第2の向きに依存しない程度、IMAGの水拡散の優勢な方向：DTIは、水の拡散のプロパティに関する2種類の情報を提供しています電子ボクセルは、拡散方向6、すなわち 。 以下に概説されるように現在のプロトコルは、グループレベルで被写体基の定量的比較のためにDTI分析技術のフレームワークを提供することになっている。 拡散特性の定量化-分析パラメータ B（ 式1）テンソルとなっているように、対称テンソルの要素は、信号減衰をもたらす、少なくとも6つの非共線および非同一平面上の方向に沿って拡散勾配によって測定することができる<img alt="式（2）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq2.jpg" /> この方程式は、直交する方向（交差項）に適用しても適用されているイメージング勾配との間でされているイメージングと拡散勾配の間の相互作用の可能性に関する会計処理を必要とする直交する方向に4。 第二ランクの拡散テンソル<img alt="式（3）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq3.jpg" />常にテンソルの主対角線に沿って3つだけの非ゼロの要素を残して対角化することができ、（固有値、すなわち <img alt="式（4）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq4.jpg" /> ）。固有値は、楕円体の形状や構成を反映。楕円や実験枠の主座標との間の数学的関係は、固有ベクトルにより記載されている<img alt="式5" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq5.jpg" />テンソルデータを表示する際にいくつかの課題があるため、拡散楕円体の概念は3提案されている。これらの電子のEigendiffusivities楕円体の離心率についての情報を提供しながら、楕円の主軸は、繊維の方向と一致するボクセルの主要な拡散方向を示し、すなわち llipsoidsは、媒体の拡散係数の主方向の一次元拡散係数を表す異方性とその対称性の度合い。したがって、このような異方性比率（FA）などの拡散異方性のメトリックは、7を定義することができる。 <img alt="式6" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq6.jpg" /> <img alt="式（7）" fo:src="/files/ftp_upload/50427/50427eq7highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50427/50427eq7.jpg" />すべての固有値の算術平均です。 さらなるアプローチは、ラクトapproaに対応する、脳のWMの接続に対処するために、拡散テンソルの主方向を使用することであるそのchが互いに接続されている脳の部分検討する意思を有している。拡散テンソルの主成分の方向が支配的な軸索路の向きを表すと仮定すると、各ベクトルは、繊維配向を表す、3次元ベクトル場が設けられている。最初のカテゴリは、線維トラクトの伝播2,8,9の各ステップのローカルテンソル情報を用いて、線伝搬アルゴリズムに基づいている：現在、二種類に分けることができたWMトラクトを再構成するには、いくつかの異なるアプローチが存在する。第二のカテゴリーは、管ベースの空間統計学の手法では得られた2 WM領域間の精力的に最も有利なパスを見つけることが世界のエネルギー最小化に基づいている（TBSS）などtractwise異方性比率の統計（TFASとして他のアルゴリズムで使用されてきた10 - プロトコルテキスト、セクション2.4を参照）。 定位スタンドに変身ARDスペースその他の高度なMRIの方法と同様に、臨床的な文脈でDTIとFTベースの研究では11メートル、一部差別に基づく診断プロセスを容易にするために、個々の患者の脳の形態を分類するために究極の目標を追求しています。共通の臨床表現型は、1つ以上の特定の脳領域または特定の神経解剖学的ネットワークへの損傷に起因することになっている場合、グループレベルの研究では、最も関連する。ここでは、別の科目の結果を平均すると、微細構造変化の共通パターンを評価するために有用です。個々の脳定位固定空間に移送しなければならないように、第二工程において、ボクセル毎ボクセルレベルでの結果の平均化演算が可能である。空間的な正規化は、信号対雑音比（SNR）を改善し、患者のサンプルと続きの比較を行うために、異なる被験者から得られた結果の算術平均に許容されるROLSは、特定の疾患の病理解剖学計算を分析するために、特定の脳システムのふりをすることに関連付けられている神経変性疾患、例えば 。 12で標準化された定位空間に正規化の早期のアプローチは、様々な脳のランドマークと脳象限の断片的なスケーリングの識別を含む標準的なアトラスに変換アルゴリズムを提案した。今日では、高度なMRIデータ解析パッケージのほとんどはモントリオール神経学研究所（MNI）定位空間13への正規化を使用しています。この変換では、研究の特定のテンプレートを使って半自動と自動脳登録アルゴリズムは14,15を開発しました。 DTIにおいて、特別な注意は正規化プロセス16,17の間に方向情報を保存するために描かれなければならない。空間的な正規化のために必要とされるDT-MR画像に空間的な変換の応用データセットのコレクションのDTSは再び変換によって影響される配向情報が含まれているという事実によって複雑に反りスカラー画像とは対照的である。この効果は、変換画像の解剖学的な正確さを保証するために考慮する必要があります。ここで、DTIデータセットにアフィン変換を適用するための技術が示されている。 脳疾患への応用DTI 縦DTIデータの比較は、お互いの間で一つの主題のデータの配置/登録が必要です。その意味で、方向情報の保存は（アフィン変換中に拡散テンソルすなわち回転）が必要です。神経変性疾患の可能な用途（ 例えば 、18,19）は、以前に報告されている。 DTIは、in vivo neuropathol に調査する堅牢な非侵襲的な技術的なツールとして確立されているWM神経管のOGY（ 例えば 11,20,21,22）。拡散プロセスのDTIベースの定量的な測定基準は、FA、例えば 、すでにそのようなストローク20、多発性硬化症23、筋萎縮性側索硬化症24、25、アルツハイマー病26とWM病変の広い範囲を研究するための敏感なマーカーであることが示されている、および他のいくつかのWM障害27,28。 また、FTとDTIは、WMの管23を識別するために使用することができる。まだしない日常的な臨床使用中にこの技術は、神経疾患における経路特異的な異常を評価するための強力な手段として浮上している。識別路内では、DTIデータに解剖学的にcoregisteredあるDTI由来の様々な定量的MRI指標と追加取得（ 例えば T2強調画像及び/又は磁化移動（MT）イメージング）を測定することができます。これにより、各インデックスはcalculかもしれません管プロファイルとしての空間的な変動を示すプロットを参照して、管内での位置の関数としてated。 1.5で行った次の、人間のDTIのスキャンでテスラMRI-スキャナは（シーメンスメディカル、エアランゲン、ドイツ）患者群だけでなく、個人での白質の異常を検出するための様々な解析手法の可能性を調査するために使用された。アーティファクトの他の種類のモーション破損ボリュームとボリュームの除去のための自動化された品質チェックの後、標準化された後処理手順は、連続した分析用のDTIのデータを準備する。異なる分析アプローチは、以下に示すように、 すなわち空間統計基づいて、最初の、全脳（WBSS）、第二、FT、および第三、Tractwise異方性比率の統計（TFAS）。されますWBSSは通常DTIデータ（VBM / DTI）上のボクセルベースの​​形態計測/統計として知られているボクセルベースの​​形態計測（VBM）と同様に動作します方法です<emは&gt;。VBMは、もともと別のスキャンのコントラスト差がWBSSが物理パラメータのvoxelwise比較を用いる方法である間に解決されなければならないコントラスト画像上で実行されるメソッドです。アルゴリズム的に類似しているにも関わらず、そのWBSSとVBMの差別化されている用語は、以下で使用されます。

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>MR scanner</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Siemens 1.5 T Magnetom Symphony</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>analysis software </td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>TIFT - Tensor Imaging and Fiber Tracking</td>
 </tr>
 </tbody>
 </table>

diffusion tensor magnetic resonance imaging in the analysis of neurodegenerative diseases

拡散テンソル画像（DTI）の技術は、生体内で大脳白質（WM）の微細構造のプロセスに関する情報を提供します。本アプリケーションは、マッチさせた対照と比較して異なるDTI解析を用いて、異なる脳疾患、特に神経変性疾患に関与WMのパターンの相違を調査するために設計されている。 DTIデータ分析は変量の方法で行われ、一緒に線維追跡でそのような異方性比率（FA）などの地域の拡散方向ベースのメトリックすなわち voxelwise比較、（FT）は、順番にグループレベルでtractwise異方性比率の統計（TFAS）を伴うグループレベルでWMの変化の地域的パターンの定義を目指し、WM構造に沿ってFAの違いを識別します。定位標準空間への変換は、グループ研究のための前提条件であり、dを保持するために徹底した処理データが必要irectional相互依存。現在のアプリケーションでは、グループレベルでのデータ分析における空間正規化中に定量的および方向情報の保存のための最適化されたこの技術的なアプローチを示しています。これに基づいて、FT技術はFTによって定義されたメトリック情報を定量化するために、グループ平均化データに適用することができる。さらに、DTIの方法の適用は、個々の対象者ごとに縦分析における定位整列後のFA-マップすなわち違いは、神経疾患の進行についての情報を明らかにする。 DTIベースの検索結果の更なる品質改善、高いノイズレベル勾配方向の制御された除去を適用することによって前処理中に得ることができる。 要約すると、DTIは、脳全体をベースと管系DTI分析の組み合わせによって異なる脳疾患の別個のWMの病理解剖学を定義するために使用される。

1。多動障害のQCとの患者のデータをアプリケーション内の破損した勾配方向の補正 QCのアプリケーションとそれに続くボリューム除外（破損したGDの補正から結果など）の効果のための例として、 図8は、29 premanifestハンチントン病のグループの比較のために体積排除の有無にかかわらず全脳ベースの空間統計の違いを示しています30年齢と性別マッチさせた対?...

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Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

拡散テンソル画像（DTI）は、基本的に識別するためのMRIベースのツールと​​して機能します<em生体内で&gt;</em&gt;大脳白質内の神経疾患に起因する脳と病理学的プロセスの微細構造。 DTIベースの分析では、グループレベルで、単一の対象データの両方の脳疾患への応用を可能にします。

神経変性疾患の分析における拡散テンソル磁気共鳴画像

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

diffusion-tensor-magnetic-resonance-imaging-analysis

Research

JoVE Journal

Medicine

28.1K ビュー.  University of Ulm. 拡散テンソル画像（DTI）は、基本的に識別するためのMRIベースのツールと​​して機能します大脳白質内の神経疾患に起因する脳と病理学的プロセスの微細構造。 DTIベースの分析では、グループレベルで、単一の対象データの両方の脳疾患への応用を可能にします。

ビデオ: Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that strain is a more sensitive and earlier marker for contractile dysfunction than the frequently used parameter EF. Current technologies for CMR are time consuming and difficult to implement in clinical practice. Feature tracking is a technology that can lead to more automization and robustness of quantitative analysis of medical images with less time consumption than comparable methods.
Methods: An automatic or manual input in a single phase serves as an initialization from which the system starts to track the displacement of individual patterns representing anatomical structures over time. The specialty of this method is that the images do not need to be manipulated in any way beforehand like e.g. tagging of CMR images.
Results: The method is very well suited for tracking muscular tissue and with this allowing quantitative elaboration of myocardium and also blood flow.
Conclusions: This new method offers a robust and time saving procedure to quantify myocardial tissue and blood with displacement, velocity and deformation parameters on regular sequences of CMR imaging. It therefore can be implemented in clinical practice.

An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that strain is a more sensitive and earlier marker for contractile dysfunction than the frequently used parameter EF.

特徴追跡を用いた磁気共鳴が派生心筋ストレインの評価

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

医学

Probing the Brain in Autism Using fMRI and Diffusion Tensor Imaging

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

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

fMRIと拡散テンソル画像を用いた自閉症で脳を探る

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

High Content Screening in Neurodegenerative Diseases

The functional annotation of genomes, construction of molecular networks and novel drug target identification, are important challenges that need to be addressed as a matter of great urgency1-4. Multiple complementary 'omics' approaches have provided clues as to the genetic risk factors and pathogenic mechanisms underlying numerous neurodegenerative diseases, but most findings still require functional validation5. For example, a recent genome wide association study for Parkinson's Disease (PD), identified many new loci as risk factors for the disease, but the underlying causative variant(s) or pathogenic mechanism is not known6, 7. As each associated region can contain several genes, the functional evaluation of each of the genes on phenotypes associated with the disease, using traditional cell biology techniques would take too long. 
	There is also a need to understand the molecular networks that link genetic mutations to the phenotypes they cause. It is expected that disease phenotypes are the result of multiple interactions that have been disrupted. Reconstruction of these networks using traditional molecular methods would be time consuming. Moreover, network predictions from independent studies of individual components, the reductionism approach, will probably underestimate the network complexity8. This underestimation could, in part, explain the low success rate of drug approval due to undesirable or toxic side effects. Gaining a network perspective of disease related pathways using HT/HC cellular screening approaches, and identifying key nodes within these pathways, could lead to the identification of targets that are more suited for therapeutic intervention.
	High-throughput screening (HTS) is an ideal methodology to address these issues9-12. but traditional methods were one dimensional whole-well cell assays, that used simplistic readouts for complex biological processes. They were unable to simultaneously quantify the many phenotypes observed in neurodegenerative diseases such as axonal transport deficits or alterations in morphology properties13, 14. This approach could not be used to investigate the dynamic nature of cellular processes or pathogenic events that occur in a subset of cells. To quantify such features one has to move to multi-dimensional phenotypes termed high-content screening (HCS)4, 15-17. HCS is the cell-based quantification of several processes simultaneously, which provides a more detailed representation of the cellular response to various perturbations compared to HTS. 
	HCS has many advantages over HTS18, 19, but conducting a high-throughput (HT)-high-content (HC) screen in neuronal models is problematic due to high cost, environmental variation and human error. In order to detect cellular responses on a 'phenomics' scale using HC imaging one has to reduce variation and error, while increasing sensitivity and reproducibility. 
	Herein we describe a method to accurately and reliably conduct shRNA screens using automated cell culturing20 and HC imaging in neuronal cellular models. We describe how we have used this methodology to identify modulators for one particular protein, DJ1, which when mutated causes autosomal recessive parkinsonism21. 
	Combining the versatility of HC imaging with HT methods, it is possible to accurately quantify a plethora of phenotypes. This could subsequently be utilized to advance our understanding of the genome, the pathways involved in disease pathogenesis as well as identify potential therapeutic targets.

We describe a methodology combining automated cell culturing with high-content imaging to visualize and quantify multiple cellular processes and structures, in a high-throughput manner. Such methods can aid in the further functional annotation of genomes as well as identify disease gene networks and potential drug targets.

神経変性疾患におけるハイコンテントスクリーニング

The functional annotation of genomes, construction of molecular networks and novel drug target identification, are important challenges that need to be ...

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Parkinson's disease (PD) is the second most common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is the most important risk factor, cases of PD will increase during the next decades 2. Next to pathological protein folding and impaired protein degradation pathways, alterations of mitochondrial function and morphology were pointed out as further hallmark of neurodegeneration in PD 3-11.
After years of research in murine and human cancer cells as in vitro models to dissect molecular pathways of Parkinsonism, the use of human fibroblasts from patients and appropriate controls as ex vivo models has become a valuable research tool, if potential caveats are considered. Other than immortalized, rather artificial cell models, primary fibroblasts from patients carrying disease-associated mutations apparently reflect important pathological features of the human disease.
Here we delineate the procedure of taking skin biopsies, culturing human fibroblasts and using detailed protocols for essential microscopic techniques to define mitochondrial phenotypes. These were used to investigate different features associated with PD that are relevant to mitochondrial function and dynamics. Ex vivo, mitochondria can be analyzed in terms of their function, morphology, colocalization with lysosomes (the organelles degrading dysfunctional mitochondria) and degradation via the lysosomal pathway. These phenotypes are highly relevant for the identification of early signs of PD and may precede clinical motor symptoms in human disease-gene carriers. Hence, the assays presented here can be utilized as valuable tools to identify pathological features of neurodegeneration and help to define new therapeutic strategies in PD.

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson&#039;s Disease

Fibroblasts from patients carrying mutations in Parkinson's disease-causing genes represent an easily accessible ex vivo model to study disease-associated phenotypes. Live cell imaging gives the opportunity to study morphological and functional parameters in living cells. Here we describe the preparation of human fibroblasts and subsequent monitoring of mitochondrial phenotypes.

パーキンソン病の分野におけるミトコンドリアの表現型を監視するための主要ヒト線維芽細胞の使用

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Tracking the Mammary Architectural Features and Detecting Breast Cancer with Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of life and survival of breast cancer patients. In this paper a new approach for the detection of breast cancer is described, based on tracking the mammary architectural elements using diffusion tensor imaging (DTI). 
The paper focuses on the scanning protocols and image processing algorithms and software that were designed to fit the diffusion properties of the mammary fibroglandular tissue and its changes during malignant transformation. The final output yields pixel by pixel vector maps that track the architecture of the entire mammary ductal glandular trees and parametric maps of the diffusion tensor coefficients and anisotropy indices. 
The efficiency of the method to detect breast cancer was tested by scanning women volunteers including 68 patients with breast cancer confirmed by histopathology findings. Regions with cancer cells exhibited a marked reduction in the diffusion coefficients and in the maximal anisotropy index as compared to the normal breast tissue, providing an intrinsic contrast for delineating the boundaries of malignant growth. Overall, the sensitivity of the DTI parameters to detect breast cancer was found to be high, particularly in dense breasts, and comparable to the current standard breast MRI method that requires injection of a contrast agent. Thus, this method offers a completely non-invasive, safe and sensitive tool for breast cancer detection.

We describe how to obtain parametric and vector maps of the diffusion tensor of the breast using magnetic resonance imaging. The protocol and final output following imaging processing are tailored for tracking breast architectural features and detecting breast malignancy.

乳腺アーキテクチャの特長を追跡し、磁気共鳴拡散テンソルイメージングと乳がんの検出

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of living systems. Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using qMRI methods. The MRI acquisition protocol begins with localizer images (used to locate the position of the body and tissue of interest within the MRI system), quality control measurements of relevant magnetic field distributions, and structural imaging for general anatomical characterization. The qMRI portion of the protocol includes measurements of the longitudinal and transverse relaxation time constants (T1 and T2, respectively). Also acquired are diffusion-tensor MRI data, in which water diffusivity is measured and used to infer pathological processes such as edema. Quantitative magnetization transfer imaging is used to characterize the relative tissue content of macromolecular and free water protons. Lastly, fat-water MRI methods are used to characterize fibro-adipose tissue replacement of muscle. In addition to describing the data acquisition and analysis procedures, this paper also discusses the potential problems associated with these methods, the analysis and interpretation of the data, MRI safety, and strategies for artifact reduction and protocol optimization.

Neuromuscular diseases often exhibit a temporally varying, spatially heterogeneous, and multi-faceted pathology. The goal of this protocol is to characterize this pathology using non-invasive magnetic resonance imaging methods.

骨格筋疾患の定量的磁気共鳴イメージング

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics disturbance in affected cells. Diffusion weighted magnetic resonance imaging (MRI) identifies regions that are damaged, potentially irreversibly, by hypoxia-ischemia. Alterations in glucose utilization in the affected tissue may be detectable by positron emission tomography (PET) imaging of 2-deoxy-2-(18F)fluoro-&#7429;-glucose ([18F]FDG) uptake. Due to the rapid and variable nature of injury in this animal model, acquisition of both modes of data must be performed simultaneously in order to meaningfully correlate PET and MRI data. In addition, inter-animal variability in the hypoxic-ischemic injury due to vascular differences limits the ability to analyze multi-modal data and observe changes to a group-wise approach if data is not acquired simultaneously in individual subjects. The method presented here allows one to acquire both diffusion-weighted MRI and [18F]FDG uptake data in the same animal before, during, and after the hypoxic challenge in order to interrogate immediate physiological changes.

The method presented here uses simultaneous positron emission tomography and magnetic resonance imaging. In the cerebral hypoxia-ischemia model, dynamic changes in diffusion and glucose metabolism occur during and after injury. The evolving and irreproducible damage in this model necessitates simultaneous acquisition if meaningful multi-modal imaging data are to be acquired.

マウス脳低酸素性虚血の間に同時PET / MRIイメージング

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher magnetic field strengths and potentially provides improved signal contrast and spatial resolution. While promising results have been achieved, ultra-high field CMR is challenging due to energy deposition constraints and physical phenomena such as transmission field non-uniformities and magnetic field inhomogeneities. In addition, the magneto-hydrodynamic effect renders the synchronization of the data acquisition with the cardiac motion difficult. The challenges are currently addressed by explorations into novel magnetic resonance technology. If all impediments can be overcome, ultra-high field CMR may generate new opportunities for functional CMR, myocardial tissue characterization, microstructure imaging or metabolic imaging. Recognizing this potential, we show that multi-channel radio frequency (RF) coil technology tailored for CMR at 7 Tesla together with higher order B0 shimming and a backup signal for cardiac triggering facilitates high fidelity functional CMR. With the proposed setup, cardiac chamber quantification can be accomplished in examination times similar to those achieved at lower field strengths. To share this experience and to support the dissemination of this expertise, this work describes our setup and protocol tailored for functional CMR at 7 Tesla.

The sensitivity gain inherent to ultrahigh field magnetic resonance holds promise for high spatial resolution imaging of the heart. Here, we describe a protocol customized for functional cardiovascular magnetic resonance (CMR) at 7 Tesla using an advanced multi-channel radio-frequency coil, magnetic field shimming and a triggering concept.

7 テスラで心臓磁気共鳴イメージング

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...

Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous studies have shown that abnormal blood flow may be associated with systemic vascular risk. Thus, PC-MRI can facilitate the translation of data obtained from animal models of cardiovascular diseases to pertinent clinical investigations. In this report, we describe the procedure for measuring blood flow in the common carotid artery (CCA) of rats using cine-gated PC-MRI and discuss relevant analysis methods. This procedure can be performed in a live, anesthetized animal and does not require euthanasia after the procedure. The proposed scanning parameters yield repeatable measurements for blood flow, indicating excellent reproducibility of the results. The PC-MRI procedure described in this article can be used for pharmacological testing, pathophysiological assessment, and cerebral hemodynamics evaluation.

The overall goal of this procedure is to measure the blood flow in the rat common carotid artery by using noninvasive phase contrast magnetic resonance imaging.

ラットの総頸動脈で位相コントラスト磁気共鳴イメージング

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous ...

Cardiac Magnetic Resonance for the Evaluation of Suspected Cardiac Thrombus: Conventional and Emerging Techniques

We present the conventional cardiac magnetic resonance (CMR) protocol for evaluating a suspected thrombus and highlight emerging techniques.&#160;The appearance of a mass on certain magnetic resonance (MR) sequences can help differentiate a thrombus from competing diagnoses such as a tumor. T1 and T2 signal characteristics of a thrombus are related to the evolution of hemoglobin properties. A thrombus typically does not enhance following contrast administration, which also helps differentiation from a tumor. We also highlight the emerging role of T1 mapping in the evaluation of a thrombus, which can add another level of support in diagnosis. Prior to any CMR exam, patient screening and interviews are critical to ensure safety and to optimize patient comfort. Effective communication during the exam between the technologist and the patient promotes proper breath holding technique and higher quality images. Volumetric post processing and structured reporting are helpful to ensure that the radiologist answers the ordering services&#39; question and communicates these results effectively. Optimal pre-MR safety evaluation, CMR exam execution, and post exam processing and reporting allow for delivery of high quality radiological service in the evaluation of a suspected cardiac thrombus.

The goal of this article is to describe how cardiac magnetic resonance can be used for the evaluation and diagnosis of a suspected cardiac thrombus. The method presented will describe data acquisition as well as the pre-procedure and post-procedure protocol.

疑わしい心臓血栓の評価のための心臓磁気共鳴:従来技術と新興技術

We present the conventional cardiac magnetic resonance (CMR) protocol for evaluating a suspected thrombus and highlight emerging techniques.&#160;The ...