作者は感謝して、次のソースからの財政支援を認める。様々な神経画像の開発とテストは、脳卒中の最も顕著な健康の研究（MOP番号13129）、カナダのアルツハイマー協会とアルツハイマー病協会（米国）、心臓と脳​​卒中財団カナダのパートナーシップのカナダの協会から数助成金によってサポートされていた分析リカバリー（HSFCPSR）、およびLCキャンベル財団。 JRは、カナダのアルツハイマー協会から給与のサポートを受ける。神経学におけるブリル議長を含めサニーブルックとTのUでのサニーブルック研究所と医学の部門からSEB、。著者はまたHSFCPSRから給与支援を受ける。

<ol>
	<li>Ramirez, J., Gibson, E., Quddus, A., Lobaugh, N. J., Feinstein, A., Levine, B., Scott, C. J., Levy-Cooperman, N., Gao, F. Q., Black, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lesion+Explorer:+A+comprehensive+segmentation+and+parcellation+package+to+obtain+regional+volumetrics+for+subcortical+hyperintensities+and+intracranial+tissue.">Lesion Explorer: A comprehensive segmentation and parcellation package to obtain regional volumetrics for subcortical hyperintensities and intracranial tissue.</a> Neuroimage. 54 (2), 963-973 (2011).</li><li>Ramirez, J., Scott, C. J., Black, S. 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High degree of dilated Virchow-Robin spaces on MRI is associated with increased risk of dementia.</a> J. Alzheimers Dis. 22 (2), 663-672 (2010).</li><li>Levy-Cooperman, N., Ramirez, J., Lobaugh, N. J., Black, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Misclassified+tissue+volumes+in+Alzheimer+disease+patients+with+white+matter+hyperintensities:+importance+of+lesion+segmentation+procedures+for+volumetric+analysis.">Misclassified tissue volumes in Alzheimer disease patients with white matter hyperintensities: importance of lesion segmentation procedures for volumetric analysis.</a> Stroke. 39 (4), 1134-1141 (2008).</li><li>Kovacevic, N., Lobaugh, N. J., Bronskill, M. J., Levine, B., Feinstein, A., Black, S. 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著者らは、開示することは何もありません。

LEセグメンテーションとparcellation手順は、ADと正常高齢者のMRIから地域volumetricsを取得するために特別に開発されました。これらの操作を実行するために複雑な計算アルゴリズムを適用し、多数の完全に自動化パイプラインがあるが、これらのツールは、LEの半自動生成するパイプラインは、個別化精度と正確性を欠く傾向にある。半自動プロセスとのトレードオフが適切に解剖学的な知識とそのような総合的なパイプラインを適用するために必要な計算能力をオペレータを訓練するために必要なリソースです。しかし、個別化されたイメージング·パイプラインの主な利点の一つは、自動パイプラインが失敗し、神経変性の重症の場合に、中程度から定量的volumetricsを得る能力である。 LEパイプラインは、以前に評価され、様々な高齢者および認知症集団1,2,13,14,19,22,23、arは主要な問題に適用されているように一般的に訓練を受けた事業者が直面するEが十分に立証されており、以下の通りです。 脳サイザーコンポーネントに必要な手動チェックと編集がTIV抽出マスキング手続き、vCSFの再割り当てや脳幹、小脳およびその他のテント下の構造を手動で除去することを含んでいる。脳の抽出のため、自動TIVの出力は、元PD/T2イメージが良質であることを一般的に提供さまともなマスクです。しかし、下側頭極、頸動脈の近位への血管および神経組織の内側の相対強度値に、この領域は、典型的には、いくつかの編集が必要になります。さらに、鼻腔内粘液は、自動TIVautoマスクの追加の手動編集を必要とする傾向前部前頭領域における強度カットオフ値をスキュー、地域強度ヒストグラムに影響を与える傾向がある。最後に、追加の手動での編集は、一般的に最も優れた地域、GLで必要とされているオバル萎縮だけで硬膜下のくも膜下CSFの体積の増加をもたらす傾向がある。代わりに、心室肥大と関連する萎縮はvCSFの再割り当てを必要とオペレータの介入を最小限にする傾向がある。トライフィーチャーcoregistrationアプローチを持っていることのもう一つの利点は、潜在的に起因するPDと、T1上での相対的な強さに識別可能である脳室周囲静脈血管障害5,24-26、（に、近位の心室に嚢胞液で満たされた梗塞を識別する能力であるPD、T1の上の低強度）に高信号。これらの低信号は、前の操作をfloodfillingにITK-SNAP_sbに描かれたマニュアルの制限を使用してvCSFから線引きすることができます。 vCSFの再割り当てをt1取得空間で実行されるため、PCが完全に表示されていない場合、アライメントが遠くACPC面から外れた例では、この制限は、3 番目の心室とquadrigeminalシスタンのために必要となる場合があります。テントは、差分が比較的容易な構造ではあるがerentiate、いくつかの解剖学ベースのルールは、内側側頭葉から大脳花柄の分離を配置する場合は特に、脳幹の手動除去やテント下の構造を導くのに役立つ。 SABREのlandmarkingは、特定の解剖学的ランドマークの適度に予測可能なローカライズを可能にし、標準ACPC整列画像で行われる定位ベースの手順です。これに対する例外は、神経解剖学には個体差が極端に萎縮し、通常の変動性例である。実質の全体的な損失の脳萎縮の結果、ランドマークを配置するために適切な場所を選択することの難しさを増大させる鎌の大脳を、周囲の正中線に沿って、CSFの増加。ルールベースの​​プロトコルは、一般的なルールには例外が必要なケースを識別する、必要とされる。解剖学の通常の変動は、特に中心溝と頭頂後頭溝の相対的な位置に、また、困難な点を上げるこれらの構造の手動描写のTY。しかしながら、SABREによって使用されるグラフィカルユーザインターフェースは著しく、これらの特定のランドマークの可視化のための意思決定プロセスを支援する表面レンダリングされた画像をリアルタイムに回転することを可能にする。最後に、いくつかのルールベースのプロトコルは、（ライントレースがそれ自体の上に戻ることを防止することができる）が中心溝の描写など 、オペレータの違反を防止するためのソフトウエアにプログラム的に後方に移動することを余儀なくされている統合されています。 病変ワンセグコンポーネントのマニュアルチェックの手順、関連する高信号を視覚的に識別の専門知識だけSHの様々な程度でスキャンにさらされた後に取得された視覚認知のスキルが必要です。偽陽性の最小化アルゴリズムは、最初のセグメント化で最もエラーの除去を助ける。しかし、拡張型心筋血管周囲空間の間の差別化：レンズ核再IN（ウィルヒョウ - ロビン·スペースVRS）外部カプセル、CLAUSTRUM、極端なカプセル、およびsubinsular地域におけるレヴァントSHが困難な場合があります。これは大脳基底核内のVRSとの例では特に困難である。神経画像（STRIVE）に血管の変化を報告するための基準をまとめた最近の論文では、ラクナからVRSを区別し、MRIでより線形およびCSF強度であると、VRSを記述するためのサイズ基準を勧告した。 VRSの識別と、これらの問題に対処するために、LEは採用しています。レンズ核内にある任意の高信号を選択するからオペレータを防ぐA）解剖学ベースのルールを、B）サイズは直径5ミリメートルより高信号未満を排除するための基準、及びc）原因PD、T2およびT1 27上の相対CSFの強度に対する追加の除外の相対強度ルール。さらに、通常の高強度信号は脳梁に沿って、関連のSHを区別することは困難であることができる、特にFLAIR画像化で、正中線および大脳鎌に沿って記載されています。例中脳室周囲の地域に出て拡張するだけSHが受け入れられる場所なオーバーラップは、解剖学に基づくルールが実装されています。 結論として、この書面コンポーネントはJoveのビデオガイド下、標準化されたプロトコルの出版物（補完することを意図されていることを理解することは重要である<a href="https://www.jove.com">https://www.jove.comを</a> ）。従来の静的数字はいくつかの概念を説明するのに役立つ一方で、ビデオベースのチュートリアルでは、病変Explorerなどの総合的な神経画像パイプラインに関わる複雑な方法論のプロセスを通信で、より効率的である。

脳画像解析は、計算および神経解剖学的能力の高い熟練したオペレータを必要とする神経科学の新たな分野である。磁気共鳴イメージング（MRI）からの定量的情報を得るために、訓練を受けたオペレータは、しばしば実装するために必要とされる、監視、および編集、生のMRIから生成されたコンピュータによって生成された撮像出力する。一方で多くの「完全自動」のイメージングツールは、インターネットを経由して、精度を自由に利用でき、ダウンロードしたツールを使用して、知識、訓練や親しみやすさを欠いている初心者のオペレータが適用された場合、信頼性は疑問である。オンサイトトレーニングが最も好ましい指導のアプローチですが、ビデオガイド下、標準化されたプロトコルのプレゼンテーションは、画像のトレーニングセットを伴う場合は特に、実行可能な代替手段です。さらに、画像のトレーニングセットは、オフサイトの評価者間信頼性試験として品質管理対策のために使用することができる。 CH、老化およびアルツハイマー病（AD）を研究する場合は特に、画像処理パイプラインを開発するallengesは、技術的および生物学的な問題の広い範囲を含む。いくつかの技術的な問題が後処理補正アルゴリズム3で対処されていますが、個体差や病理学的プロセスに起因するばらつきがより複雑な障害物をご紹介します。脳萎縮および心室肥大は、登録反りやテンプレートマッチングアプローチの実行可能性を低減することができる。加齢に伴う白質の存在は、4を変更し、皮質下高信号（SH）7,8、嚢胞液で満たされたラクナ様梗塞9,10、および拡張型心筋血管周囲のスペース11,12として観察小血管疾患、5,6、、さらにセグメント化アルゴリズムを複雑にする。有意な白質疾患の症例では、単一のT1セグメンテーションは、唯一の追加それに補正することができる灰白質（GM）13の過大評価につながる可能性プロトン密度（PD）、T2強調（T2）、または流体の弱毒反転回復（FLAIR）画像を使用してgmentation。これらの課題を踏まえて、病変エクスプローラ（LE）、画像処理パイプラインは、人間の介入が1,2望ましいときに、特定の段階で訓練を受けた事業者を利用して、半自動トライ機能（T1、PD、T2）の手法を実装しています。 脳の抽出（または頭蓋骨ストリッピング）は、通常、神経画像で行われる第業務の一つです。この与えられた、総頭蓋円蓋（TIV）抽出プロセスの精度が大幅にさらにパイプラインダウン、その後の操作に影響を与えます。オーバー著しい浸食は、脳の損失をもたらす、過剰推定の脳萎縮をもたらす可能性がある。代わりに、アンダー浸食重要な、硬膜、その他nonbrain事項を含めることで、その結果、脳の容積の膨張につながる可能性があります。生成する三機能（T1、T2、およびPD）アプローチを用いて、これらの問題の多くLEの脳サイザー成分アドレス単一機能の方法1と比較して優れた結果をもたらすTIVマスク。さらに、自動的に生成されたTIVマスクを手動でチェックし、頭蓋骨ストリッピングの誤差の影響を受けやすい地域を特定する標準化されたプロトコルを使用して編集されている。 GM、白質（WM）、または脳脊髄液（CSF）、脳抽出後、セグメンテーションは各脳ボクセルが1〜3のラベルに割り当てられている頭蓋骨ストリッピングT1上で実行される。区分は、グローバルとローカルの強度ヒストグラムに適用される堅牢なカーブフィッティングアルゴリズムを使用して自動的に達成されている。輝度むらアーチファクトおよびAD症例14におけるGMとWM強度振幅の減少との間の分離に対処するために開発された技術。 脳サイザー成分も心室およびテント下の構造物の除去を手動で指定するための手順が含まれています。心室の大きさが一般的に使用されるbiomarそのまま心室CSF（vCSF）のセグメント化は、特に重要であるADの認知症15キブロン。さらに、脳室と脈絡叢の描写は、静脈膠原5,16,17が特徴小血管疾患の形を反映すると考えられている脳室周囲高信号（pvSH）の適切な識別のために不可欠です。参考のために、T1を使用して、vCSFへのCSFボクセルの手動再ラベル付けは、分割された画像での手動塗りつぶし操作で達成される。一般的には、側脳室の脳溝、CSFと区別しやすくなります。このような理由のために、優れたスライスから始まり、下方に移動し、軸方向の図でfloodfilling始めることをお勧めします。脳室系、特に、 第3脳室の内側部を画定することがより困難であり、マニュアルに概説されている特殊な解剖学的構造ベースのルールが与えられる。脳サイザーの最後のステップは、追加セットoをマニュアルトレースに記載の手順を用いて、脳幹を除去し、小脳、および他のテント下の構造を含むF解剖学ベースの標準化されたプロトコル。 半自動化された脳領域抽出（SABRE）コンポーネントは、パイプラインのparcellationプロシージャです。この段階は、次の解剖学的識別するために訓練されたオペレーターが必要になります。前方および後方交連（AC、PC）を;脳の端を後方;中心管;半ば矢状面;後頭前切痕;後頭頭頂間溝;中心溝、および;シルビウス裂。これらの画期的な座標に基づいて、タライラッハ様18グリッドが自動的に生成され、地域のparcellationが19を達成している。ランドマークを簡単に自動的に生成され、手動で前のSABRE landmarking手続きにチェックされACPC整列画像上で識別されます。 病変ワンセグコンポーネントは、SHの同定および定量が達成されているパイプラインの最終段階である。初期の自動SHセグメンテーションはPD/T2-based SH segmeを含む複雑なアルゴリズムを実装ntation、ファジーマスキングc-平均、および心室拡張。これらの操作は、手動でチェックし、偽陽性やその他のエラーのために編集されて自動的に生成された病変セグメンテーションマスクになる。 MRIで高信号信号は非病理源（ 例えばモーションアーチファクト、正常な生物学）に起因するように、適切な訓練、関連SHの正確な同定に必要とされている。 LEパイプラインの最終結果は26 SABREの脳領域にparcellatedされる8種類の組織や病変volumetricsを含む総合的な体積プロファイルです。オフサイトの個々の事業者の評価者間の信頼性試験を得るためには、ソフトウェア（http://sabre.brainlab.ca）を備えたトレーニングセットの完全なLEのパイプラインを実行することをお勧めします。容積測定結果を用いて、クラス間の相関係数（ICC）20統計が各SABRE領域における各組織クラス（GM / WM / CSF）について計算することができる。 segmentatioを使用したn個の画像は、類似度指数（SI）21統計情報は、空間の合同の程度を評価するために計算することができる。短時間オペレータの1 番目及び2 番目の分割編集の間に通過した後さらに、イントラ評価者の信頼性は、同一のオペレータの結果を評価することができる。オフサイトオペレータは、LEのマニュアルで概説されたファイルの命名規則に従っていることを提供し、信頼性の統計は、最も基本的な統計ソフトウェアパッケージを使用してオフサイトに計算することができます。これらの品質管理とビデオガイド付き標準化されたプロトコルを考えると、オフサイトの事業者は、LEのパイプラインを正確かつ確実に適用することを大きな自信を持つことができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="815">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:333px;">Magnetic resonance imaging machine (1.5 Tesla)</td>
			<td style="width:91px;">General Electric</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:273px;">See Table 1 for acquisition parameters</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:333px;">Magnetic resonance imaging machine (3 Tesla)</td>
			<td style="width:91px;">General Electric</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>See Table 2 for acquisition parameters</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

lesion explorer: a video-guided, standardized protocol for accurate and reliable mri-derived volumetrics in alzheimer's disease and normal elderly

MRIから生体ヒト脳組織volumetrics に取得は、多くの場合、様々な技術的、生物学的な問題によって複雑になる。有意な脳萎縮および加齢性白質変化（ 例えば Leukoaraiosis）が存在する場合、これらの課題は悪化する。病変エクスプローラ（LE）は、特に、一般的に、アルツハイマー病および正常高齢者のMRIで観察され、このような問題に対処するために開発された正確で信頼性の高い神経画像処理パイプラインである。パイプラインは、以前に、内部および外部の信頼性試験1,2のシリーズで検証されています半自動手順の複雑なセットです。しかし、LEの精度と信頼性は、コマンドを実行する明確な解剖学的ランドマークを識別し、手動で編集/様々なコンピュータによって生成されたセグメンテーションの出力を確認するために、適切な訓練を受けた手動のオペレーターに大きく依存している。 LEは、それぞれが一連のコマンド及び手動オペラを必要とする、3つの主要構成要素に分けることができるtions：1）脳サイザー、2）SABRE、および3）病変ワンセグ。脳サイザーの手動操作は、自動頭蓋骨ストリッピング総頭蓋円蓋（TIV）抽出マスク、心室脳脊髄液（vCSF）の指定、およびテント下の構造物の除去の編集を伴う。 SABREコンポーネントは、前方および後方交連（ACPC）面に沿った画像の位置合わせのチェック、および地域parcellationに必要ないくつかの解剖学的ランドマークの識別を必要とします。最後に、病変ワンセグコンポーネントは、偽陽性エラーの皮質下高信号（SH）の自動病変セグメンテーションを手動でチェックを伴います。 LEパイプラインのオンサイトトレーニングが好ましいが、対話型トレーニングのイメージで容易に利用可能な視覚的な教育ツールは、実行可能な代替案である。精度と信頼性の高い確実にするために開発された、次はLEのマニュアルの手順についてステップバイステップ、ビデオガイド下、標準化されたプロトコルである。

評価者間信頼性は、いくつかの測定基準を用いて評価することができる。 （オンラインで提供トレーニングセット使用<a href="http://sabre.brainlab.ca">http://sabre.brainlab.ca</a> ）を、以下のステップが、LEの完了後の処理段階のそれぞれについて、評価者間の信頼性を評価することをお勧めします。 脳サイザー： 脳の抽出手順の評価者間の信頼性を評価するために、&lt;img_count&gt;コマンドを使用して、各TIV-Eのマスク、&lt;name&gt;の_TIVedit、ためvolumetricsを生成します。トレーニングセットごとに設けられTIVeditのvolumetricsとともに、統計ソフトウェアパッケージ（ 例：SPSS）にこれらのvolumetricsを入力してください（オンラインで提供エクセル/ CSVファイルを参照してください）と評価者間の相関係数（ICC）を計算します。社内訓練された評価者のための全脳volumetricsは、ICC = 0.99、P &lt;0.0001 1,2を報告し得る。さらに、TIVマスキングの空間協定の評価が使用して評価することができるSI 21。 MATLABコードは、2つの評価者間のSI値を計算するためにオンラインで提供される。 心室の再割り当てを評価するために、再割り当てvCSFボクセル、 すなわちとセグメンテーションファイルごとに&lt;img_count&gt;コマンドを使用してvCSFボリュームを生成する。 &lt;name&gt;は_ seg_vcsf。 vCSFボリュームは、ボリューム &#39;というタイトルの列の下に「行&#39;7横の値です。 TIV評価者間信頼性を評価するために同じ手順を使用して、vCSFのICCとSIを計算します。 脳幹、小脳およびテント下の構造物の除去が&lt;name&gt;の_seg_vcsf_stに&lt;img_count&gt;のコマンドを実行して、同様に評価することができる。 「ボリューム」の下（右側の最後の列）：このセグメンテーションマスクに使用するボリュームは、 &#39;非ゼロのボクセルの合計数」というタイトルの第二の最後の行で示されている。 TIVとvCSFを評価するために、同じ手順を使用して、このマスキング用のICCとSIを計算procedu提供されたExcelファイル内のvolumetricsとの&lt;name&gt; _seg_vcsf_stファイルを使用して再。 SABRE： 脳サイザーマニュアルの手順は、簡単に標準的な指標を用いて評価することができる一方で、ACPCの位置合わせが少し難しくなります。このため、マトリックス·ファイルは、オフサイトオペレータのトレーニングのために視覚的に比較するために設けられている。 ACPCアライメントが完了した後、新たなITK-SNAP_sbウィンドウを開き、T1のイメージをロードし、オンラインで提供訓練場合の行列をロードし、&lt;name&gt;を_T1_IHCpre_toACPC.mat、視覚ピッチ、ロール、ヨー、及びACPCスライスを比較二つの画像の間である。 各トレーニングケースの_SABREparcel_inACPCの&lt;name&gt; parcellatedマスクに&lt;img_count&gt;実行SABREのlandmarking手順を、評価すること。各地域（3月28日）のためのvolumetricsを入力してください。 SABRE地域コードがオンラインで提供されています。 TIVとvCSFを評価するために、同じ手順を使用して、各SABREの脳領域のICCを計算する。SABREは、社内訓練された評価者のための地域volumetricsは0.91-0.99 1,2に至るまでのICC値が報告された平均のICC = 0.98、P &lt;0.01を入手parcellated。 病変ワンセグ： このコンポーネントは、LEパイプラインの最終段階であるため、信頼性と精度は前のステージに依存します。 SHセグメンテーションの評価者間の信頼性は、SHボリュームの地域ICCおよびSHマスクの空間的な合意を使用して達成される。 lobmask T1の取得空間内のファイル、の&lt;name&gt; _SABREparcel、最終的な編集された病変のセグメント化ファイルの&lt;name&gt; _LEedit両方を入力し、&lt;SH_volumetrics&gt;ランリージョナルSHボリュームを、評価すること。 SABREのvolumetricsを評価するために、同じ手順を使用して、各SABRE脳領域内の病変ボリューム用のICCを計算する。 TIVのマスク処理の空間的な合意を評価するために、同じ手順を使用して、最終的な編集された病変マスク、&lt;name&gt;の_LEedit（またはFLEXeditのためのSIを計算する）。同じ信頼性試験はPD/T2-basedセグメンテーションとセンスベースのセグメントの両方で実行することができます。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> 3DのT1 </td><td> PD/T2 </td></tr><tr><td> 撮像パラメータ </td><td>軸方向ボリューム土（S 1）SPGR </td><td>アキシャルスピンエコーFC VEMP VB（インターリーブ） </td></tr><tr><td> パルスタイミング </td><td></td><td></td></tr><tr><td> TE（ミリ秒） </td><td> 5 </td><td> 80分の30 </td></tr><tr><td> TR（ミリ秒） </td><td> 35 </td><td> 3000 </td></tr><tr><td>フリップ角（°） </td><td> 35 </td><td> 90 </td></tr><tr><td> TI（ミリ秒） </td><td> N / A </td><td> N / A </td></tr><tr><td> 走査範囲 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> FOV（センチメートル） </td><td> 22 </td><td> 20 </td></tr><tr><td>スライス厚さ（mm） </td><td> 10.2 / 0 </td><td> 3/0 </td></tr><tr><td>いいえスライス</td><td> 124 </td><td> 62 </td></tr><tr><td> 買収 </td><td></td><td></td></tr><tr><td>行列のサイズ</td><td> 256×192 </td><td> 256×192 </td></tr><tr><td>ボクセルサイズ（mm） </td><td> 0.86 X 0.86 X 1.4 </td><td> 0.78 X 0.78 X 3 </td></tr><tr><td> NEX </td><td> 1 </td><td> 0.5 </td></tr><tr><td> 合計時間（分） </td><td> 11時00分</td><td>午前12時</td></tr></tbody></table> 表1。ゼネラル·エレクトリック1.5T構造のMRI取得パラメータ。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td></td><td> 3DのT1 </td><td> PD/T2 </td><td> FLAIR </td></tr><tr><td> 撮像パラメータ </td><td>アキシャル3D FSPGR EDR IRプレップ</td><td>アキシャル2D FSE-XL、EDR、速い、脂肪土</td> &lt;TD&gt;軸T2Flair、EDR、FAST </td></tr><tr><td> パルスタイミング </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><h2> TE（ミリ秒） </h2></td><td> 3.2 </td><td> 11.1 / 90 </td><td> 140 </td></tr><tr><td> TR（ミリ秒） </td><td> 8.1 </td><td> 2500 </td><td> 9,700 </td></tr><tr><td>フリップ角（°） </td><td> 8° </td><td> 90° </td><td> 90° </td></tr><tr><td> TI（ミリ秒） </td><td> 650 </td><td> N / A </td><td> 2200 </td></tr><tr><td> 走査範囲 </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> FOV（センチメートル） </td><td> 22 </td><td> 22 </td><td> 22 </td></tr><tr><td>スライス厚さ（mm） </td><td> 1 </td><td> 3 </td><td> 3 </td></tr><tr><td>いいえスライス</td><td> 186 </td><td> 48 </td><td> 48 </td></tr><tr><td> 買収 </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>行列のサイズ</tD&gt; <td> 256×192 </td><td> 256×192 </td><td> 256×192 </td></tr><tr><td>ボクセルサイズ（mm） </td><td> 0.86 X 0.86 X 1 </td><td> 0.86 X 0.86 X 3 </td><td> 0.86 X 0.86 X 3 </td></tr><tr><td> NEX </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 合計時間（分） </td><td> 7時20 </td><td>午前6時10 </td><td> 7時20 </td></tr></tbody></table> 表2。ゼネラル·エレクトリック3T構造のMRI取得パラメータ。 <img alt="図1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig1highres.jpg" width="500" /> 図1。未編集の総頭蓋円蓋（TIV）マスク·オーバーレイ（緑）との軸T1は 、 これは脳の手動編集手順の一部としてnonbrain組織を除去するためにITK-SNAP_sbでの閉じた多角形ツールの使用例です。サイザーのTIV抽出法。 <pキープtogether.withinページ= &quot;常に&quot;&gt;：FOクラス= &quot;jove_content&quot; <img alt="図2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig2highres.jpg" width="500" /> 図2。軸のT1組織のセグメンテーションオーバーレイでは、ラベルの色は任意であり、ラベルツールを使って変更することができることに注意してください。左の画像は、デフォルトの色を示しています。中央の画像は、CSF（5 =紫）がvCSF（7 =マゼンタ）に再割り当てする方法を示しています。右の画像は、 すなわち 、WMの色は組織クラスラベルを変更することなく変更することができる方法を示しています。ラベル3 = WMが残りますが、色が青に変更することができます。 <img alt="図3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig3highres.jpg" width="500" /> 図3。軸T1の組織セグメンテーションオーバーレイ（左画像、GM =黄色、WM =オレンジ、CSF =紫）（左）と。描か ITKインクローズpolygo n のツールを使用して、テント下の構造物の手動削除の例です。SNAP_sb（中央）および除去後の最終的な組織のセグメンテーション（右）。 図2のように、右画像は、WMの色は、組織クラスラベル、 すなわち変化させることなく変更することができる方法を示している。ラベル3 = WMが残りますが、色が青に変更することができます。 <img alt="図4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig4highres.jpg" width="500" /> 図4アキシャルT1捕捉空間における（左）、および前後（右）AC-PCアライメントが行われる。 <img alt="図5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig5highres.jpg" width="500" /> AC（黄色）と図5。SABREのlandmarking手順を示す2つの例を示します。軸のAC-PC整列T1は、PC（青）、および後縁（ピンク）ランドマークの配置（左）。 3DサーフェスレンダリングT1（右）シルビウス裂（紫）とセントでRAL溝（ピンク）描写。 <img alt="図6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig6highres.jpg" width="500" /> 自動的に生成された病変のオーバーレイ（中央）、および手動で編集病変（赤）、オーバーレイ（右）図6。軸PD（左）。 <img alt="図7" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50887/50887fig7highres.jpg" width="500" /> 自動的に生成された病変のオーバーレイ（中央）、および手動で編集病変（赤）、オーバーレイ（右）図7。軸FLAIR（左）、。

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Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer&#039;s Disease and Normal Elderly

病変エクスプローラ（LE）は、アルツハイマー病および正常高齢者の構造的MRIから局所脳組織及び皮質下高信号病変volumetricsを得るために開発された半自動、画像処理パイプラインである。精度と信頼性の高いレベルを確保するには、次のLEの手作業用ビデオガイド下、標準化されたプロトコルである。

病変エクスプローラ：アルツハイマー病における正確で信頼性のMRI誘導Volumetrics用ビデオガイド下、標準化されたプロトコルおよび標準高齢者

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly

39.5K ビュー.  Sunnybrook Health Sciences Centre. 病変エクスプローラ（LE）は、アルツハイマー病および正常高齢者の構造的MRIから局所脳組織及び皮質下高信号病変volumetricsを得るために開発された半自動、画像処理パイプラインである。精度と信頼性の高いレベルを確保するには、次のLEの手作業用ビデオガイド下、標準化されたプロトコルである。 

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Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1&beta; using a Whole Blood Stimulation Assay

Inflammatory processes resulting from the secretion of soluble mediators by immune cells, lead to various manifestations in skin, joints and other tissues as well as altered cytokine homeostasis. The innate immune system plays a crucial role in recognizing pathogens and other endogenous danger stimuli. One of the major cytokines released by innate immune cells is Interleukin (IL)-1. Therefore, we utilize a whole blood stimulation assay in order to measure the secretion of inflammatory cytokines and specifically of the pro-inflammatory cytokine IL-1&beta; 1, 2, 3.
Patients with genetic dysfunctions of the innate immune system causing autoinflammatory syndromes show an exaggerated release of mature IL-1&beta; upon stimulation with LPS alone. In order to evaluate the innate immune component of patients who present with inflammatory-associated pathologies, we use a specific immunoassay to detect cellular immune responses to pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), such as the gram-negative bacterial endotoxin, lipopolysaccharide (LPS). These PAMPs are recognized by pathogen recognition receptors (PRRs), which are found on the cells of the innate immune system 4, 5, 6, 7. A primary signal, LPS, in conjunction with a secondary signal, ATP, is necessary for the activation of the inflammasome, a multiprotein complex that processes pro-IL-1&beta; to its mature, bioactive form 4, 5, 6, 8, 9, 10.
The whole blood assay requires minimal sample manipulation to assess cytokine production when compared to other methods that require labor intensive isolation and culturing of specific cell populations. This method differs from other whole blood stimulation assays; rather than diluting samples with a ratio of RPMI media, we perform a white blood cell count directly from diluted whole blood and therefore, stimulate a known number of white blood cells in culture 2. The results of this particular whole blood assay demonstrate a novel technique useful in elucidating patient cohorts presenting with autoinflammatory pathophysiologies.

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1&amp;#946; using a Whole Blood Stimulation Assay

We describe a simple immunoassay to measure the production of pro-inflammatory cytokines, such as IL-1 beta production, in patients presenting with autoinflammatory phenotypes. By activating cells in whole blood cultures with pathogen-associated molecular patterns, specifically with lipopolysaccharide, cytokine secretion can be conveniently evaluated in whole blood supernatants.

全血刺激のためのアッセイを用いて炎症性サイトカインIL -1βの正確かつ簡単に測定

Inflammatory processes resulting from the secretion of soluble mediators by immune cells, lead to various manifestations in skin, joints and other tissues ...

医学

Isolation of Soluble and Insoluble PrP Oligomers in the Normal Human Brain

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform PrPSc 1. PrPC is detergent-soluble and sensitive to proteinase K (PK)-digestion, whereas PrPSc forms detergent-insoluble aggregates and is partially resistant to PK2-6. The conversion of PrPC to PrPSc is known to involve a conformational transition of &alpha;-helical to &beta;-sheet structures of the protein. However, the in vivo pathway is still poorly understood. A tentative endogenous PrPSc, intermediate PrP* or "silent prion", has yet to be identified in the uninfected brain7.
Using a combination of biophysical and biochemical approaches, we identified insoluble PrPC aggregates (designated iPrPC) from uninfected mammalian brains and cultured neuronal cells8, 9. Here, we describe detailed procedures of these methods, including ultracentrifugation in detergent buffer, sucrose step gradient sedimentation, size exclusion chromatography, iPrP enrichment by gene 5 protein (g5p) that specifically bind to structurally altered PrP forms10, and PK-treatment. The combination of these approaches isolates not only insoluble PrPSc and PrPC aggregates but also soluble PrPC oligomers from the normal human brain. Since the protocols described here have been used to isolate both PrPSc from infected brains and iPrPC from uninfected brains, they provide us with an opportunity to compare differences in physicochemical features, neurotoxicity, and infectivity between the two isoforms. Such a study will greatly improve our understanding of the infectious proteinaceous pathogens. The physiology and pathophysiology of iPrPC are unclear at present. Notably, in a newly-identified human prion disease termed variably protease-sensitive prionopathy, we found a new PrPSc that shares the immunoreactive behavior and fragmentation with iPrPC 11, 12. Moreover, we recently demonstrated that iPrPC is the main species that interacts with amyloid-&beta; protein in Alzheimer disease13. In the same study, these methods were used to isolate Abeta aggregates and oligomers in Alzheimer's disease13, suggesting their application to non-prion protein aggregates involved in other neurodegenerative disorders.

A new species of cellular prion protein (PrPC) has recently been identified in uninfected human brains using the methods described here. These methods can be used to isolate various PrP species, while some of them are also useful in isolating other misfolded protein aggregates from human brains.

正常なヒト脳内の可溶性および不溶性のPrPオリゴマーの分離

The central event in the pathogenesis of prion diseases involves a conversion of the host-encoded cellular prion protein PrPC into its pathogenic isoform ...

Parabiosis in Mice: A Detailed Protocol

Parabiosis is a surgical union of two organisms allowing sharing of the blood circulation. Attaching the skin of two animals promotes formation of microvasculature at the site of inflammation. Parabiotic partners share their circulating antigens and thus are free of adverse immune reaction. First described by Paul Bert in 18641, the parabiosis surgery was refined by Bunster and Meyer in 1933 to improve animal survival2. In the current protocol, two mice are surgically joined following a modification of the Bunster and Meyer technique. Animals are connected through the elbow and knee joints followed by attachment of the skin allowing firm support that prevents strain on the sutured skin. Herein, we describe in detail the parabiotic joining of a ubiquitous GFP expressing mouse to a wild type (WT) mouse. Two weeks after the procedure, the pair is separated and GFP positive cells can be detected by flow cytometric analysis in the blood circulation of the WT mouse. The blood chimerism allows one to examine the contribution of the circulating cells from one animal in the other.

Parabiotic joining of two organisms leads to the development of a shared circulatory system. In this protocol, we describe the surgical steps to form a parabiotic connection between a wild-type mouse and a constitutive GFP-expressing mouse.

マウスの並体結合：詳細なプロトコル

Parabiosis is a surgical union of two organisms allowing sharing of the blood circulation. Attaching the skin of two animals promotes formation of ...

Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that uses a quantum cascade based laser. The monitor is coupled to a sampler that measures mouth pressure and carbon dioxide. The system is temperature controlled and specifically designed to address the reactivity of this compound. The sampler provides immediate feedback to the subject and the technician on the quality of the breath effort. Together with the quick response time of the monitor, this system is capable of accurately measuring exhaled breath ammonia representative of deep lung systemic levels. 
Because the system is easy to use and produces real time results, it has enabled experiments to identify factors that influence measurements. For example, mouth rinse and oral pH reproducibly and significantly affect results and therefore must be controlled. Temperature and mode of breathing are other examples. As our understanding of these factors evolves, error is reduced, and clinical studies become more meaningful. This system is very reliable and individual measurements are inexpensive. 
The sampler is relatively inexpensive and quite portable, but the monitor is neither. This limits options for some clinical studies and provides rational for future innovations.

Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.

高速かつ正確な呼気アンモニア測定

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that ...

Experimental and Imaging Techniques for Examining Fibrin Clot Structures in Normal and Diseased States

Fibrin is an extracellular matrix protein that is responsible for maintaining the structural integrity of blood clots. Much research has been done on fibrin in the past years to include the investigation of synthesis, structure-function, and lysis of clots. However, there is still much unknown about the morphological and structural features of clots that ensue from patients with disease. In this research study, experimental techniques are presented that allow for the examination of morphological differences of abnormal clot structures due to diseased states such as diabetes and sickle cell anemia. Our study focuses on the preparation and evaluation of fibrin clots in order to assess morphological differences using various experimental assays and confocal microscopy. In addition, a method is also described that allows for continuous, real-time calculation of lysis rates in fibrin clots. The techniques described herein are important for researchers and clinicians seeking to elucidate comorbid thrombotic pathologies such as myocardial infarctions, ischemic heart disease, and strokes in patients with diabetes or sickle cell disease.

In this manuscript, experimental techniques, including blood preparation, confocal microscopy, and lysis rate analysis, to examine the morphological differences between normal and abnormal clot structures due to diseased states are presented.

正常および疾患米国でフィブリンクロット構造を調べるための実験とイメージング技術

Fibrin is an extracellular matrix protein that is responsible for maintaining the structural integrity of blood clots. Much research has been done on ...

Establishment and Characterization of UTI and CAUTI in a Mouse Model

Urinary tract infections (UTI) are highly prevalent, a significant cause of morbidity and are increasingly resistant to treatment with antibiotics. Females are disproportionately afflicted by UTI: 50% of all women will have a UTI in their lifetime. Additionally, 20-40% of these women who have an initial UTI will suffer a recurrence with some suffering frequent recurrences with serious deterioration in the quality of life, pain and discomfort, disruption of daily activities, increased healthcare costs, and few treatment options other than long-term antibiotic prophylaxis. Uropathogenic Escherichia coli (UPEC) is the primary causative agent of community acquired UTI. Catheter-associated UTI (CAUTI) is the most common hospital acquired infection accounting for a million occurrences in the US annually and dramatic healthcare costs. While UPEC is also the primary cause of CAUTI, other causative agents are of increased significance including Enterococcus faecalis. Here we utilize two well-established mouse models that recapitulate many of the clinical characteristics of these human diseases. For UTI, a C3H/HeN model recapitulates many of the features of UPEC virulence observed in humans including host responses, IBC formation and filamentation. For CAUTI, a model using C57BL/6 mice, which retain catheter bladder implants, has been shown to be susceptible to E. faecalis bladder infection. These representative models are being used to gain striking new insights into the pathogenesis of UTI disease, which is leading to the development of novel therapeutics and management or prevention strategies.

The ability to model urinary tract infections (UTI) is crucial in order to be able to understand bacterial pathogenesis and spawn the development of novel therapeutics. This work&#8217;s goal is to demonstrate mouse models of experimental UTI and catheter associated UTI that recapitulate and predict findings seen in humans.

マウスモデルにおけるUTIとCAUTIの樹立とその性状

Urinary tract infections (UTI) are highly prevalent, a significant cause of morbidity and are increasingly resistant to treatment with antibiotics. ...

Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer's Disease with Stroke

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk factor for AD, stroke has also been implicated as a risk factor and an exacerbating factor. The co-morbidity of stroke and AD results in worsened stroke-related motor control and AD-related cognitive deficits when compared to each condition alone. To model the combined condition of stroke and AD, a novel transgenic rat model of AD, with a mutated form of amyloid precursor protein (a key protein involved in the development of AD) incorporated into its DNA, is given a small unilateral striatal stroke.
For a model with the combination of both stroke and AD, behavioral tests that assess stroke-related motor control, locomotion and AD-related cognitive function must be implemented. The cylinder task involves a cost-efficient, multipurpose apparatus that assesses spontaneous forelimb motor use. In this task, a rat is placed in a cylindrical apparatus, where the rat will spontaneously rear and contact the wall of the cylinder with its forelimbs. These contacts are considered forelimb motor use and quantified during video analysis after testing. Another cost-efficient motor task implemented is the beam-walk task, which assesses forelimb control, hindlimb control and locomotion. This task involves a rat walking across a wooden beam allowing for the assessment of limb motor control through analysis of forelimb slips, hindlimb slips and falls. Assessment of learning and memory is completed with Morris water maze for this behavioral paradigm. The protocol starts with spatial learning, whereby the rat locates a stationary hidden platform. After spatial learning, the platform is removed and both short-term and long-term spatial reference memory is assessed. All three of these tasks are sensitive to behavioral differences and completed within 28 days for this model, making this paradigm time-efficient and cost-efficient.

Motor and Hippocampal Dependent Spatial Learning and Reference Memory Assessment in a Transgenic Rat Model of Alzheimer&#039;s Disease with Stroke

To investigate the co-morbid Alzheimer&#39;s disease (AD) and stroke condition in a novel model, three behavior tasks are described that assess both motor control and cognitive behaviors. These tasks include the beam-walk task, cylinder task and Morris water maze.

モーターと脳卒中とアルツハイマー病のトランスジェニックラットモデルにおける海馬依存性の空間学習とリファレンスメモリ評価

Alzheimer&#39;s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disease that results in neurodegeneration and memory loss. While age is a major risk ...

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.

ウサギにおける網膜下手術のためのステッププロトコルによってステップ

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

An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice

Bone healing models are essential to the development of new therapeutic strategies for clinical fracture treatment. Furthermore, mouse models are becoming more commonly used in trauma research. They offer a large number of mutant strains and antibodies for the analysis of the molecular mechanisms behind the highly differentiated process of bone healing. To control the biomechanical environment, standardized and well-characterized osteosynthesis techniques are mandatory in mice. Here, we report on the design and use of an intramedullary nail to stabilize open femur osteotomies in mice. The nail, made of medical-grade stainless steel, provides high axial and rotational stiffness. The implant further allows the creation of defined, constant osteotomy gap sizes from 0.00 mm to 2.00 mm. Intramedullary locking nail stabilization of femur osteotomies with gap sizes of 0.00 mm and 0.25 mm result in adequate bone healing through endochondral and intramembranous ossification. Stabilization of femur osteotomies with a gap size of 2.00 mm results in atrophic non-union. Thus, the intramedullary locking nail can be used in healing and non-healing models. A further advantage of the use of the nail compared to other open bone healing models is the possibility to adequately fix bone substitutes and scaffolds in order to study the process of osseous integration. A disadvantage of the use of the intramedullary nail is the more invasive surgical procedure, inherent to all open procedures compared to closed models. A further disadvantage may be the induction of some damage to the intramedullary cavity, inherent to all intramedullary stabilization techniques compared to extramedullary stabilization procedures.

This protocol describes an osteosynthesis technique using an intramedullary locking nail for standardized fixation of femur osteotomies, which can be used to analyze normal and defective bone healing in mice.

マウスにおける正常および不良骨治癒を分析するために大腿骨骨切り術の標準化された固定用髄内ロッキングネイル

Bone healing models are essential to the development of new therapeutic strategies for clinical fracture treatment. Furthermore, mouse models are becoming ...

Application of Granger Causality Analysis of the Directed Functional Connection in Alzheimer's Disease and Mild Cognitive Impairment

Impaired functional connectivity in the Default Mode Network (DMN) may be involved in the progression of Alzheimer&#39;s Disease (AD). The Posterior Cingulate Cortex (PCC) is a potential imaging marker for monitoring the progression of AD. Previous studies did not focus on the functional connectivity between the PCC and nodes in regions outside the DMN, but our study is an effort to explore these overlooked functional connections. For collecting data, we used functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Granger Causality Analysis (GCA). fMRI provides a non-invasive method for studying the dynamic interactions between the different brain regions. GCA is a statistical hypothesis test for determining whether one-time series is useful in forecasting another. In simple terms, it is judged by comparing the &#34;Known all the information on the last moment, the distribution of the probability of X at this time&#34; and the &#34;Known all the information on the last moment except Y, the distribution of the probability of X at this time&#34;, to determine whether there is a causal relationship between Y and X. This definition is based on the complete information source and stationary chronological sequence. The main step of this analysis is to use X and Y to establish the regression equation and draw a causal relationship by a hypothetical test. Since GCA can measure causal effects, we used it to investigate the anisotropy of the functional connectivity and explore the hub function of the PCC. Here, we screened 116 participants for MRI scanning, and after preprocessing the data obtained from neuroimaging, we used GCA to derive the causal relationship of each node. Finally, we concluded that the directed connection is significantly different between the Mild Cognitive Impairment (MCI) and AD groups, both from the PCC to the whole brain and from the whole brain to the PCC.

Application of Granger Causality Analysis of the Directed Functional Connection in Alzheimer&#039;s Disease and Mild Cognitive Impairment

Based on resting-state functional magnetic resonance imaging with Granger causality analysis, we investigated the alterations in the directed functional connectivity between the posterior cingulate cortex and whole brain in patients with Alzheimer&#39;s Disease (AD), patients with Mild Cognitive Impairment (MCI), and healthy controls.

アルツハイマー病と軽度認知障害の監督機能接続のグレンジャー因果関係分析の応用

Impaired functional connectivity in the Default Mode Network (DMN) may be involved in the progression of Alzheimer&#39;s Disease (AD). The Posterior ...