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요약

생체 7T 자기 공명 영상 프로토콜이 제시된다 높은 해상도, 사후 인간의 뇌 조직에서 미세 혈관 병리의 MR 유도 하 조직 병리학 적 검증을 수행 할 수 있습니다. 또한, 가이드 라인은 대뇌 피질의 생체 7T에 microinfarcts뿐만 아니라 3T 자기 공명 영상의 평가를 위해 제공됩니다.

초록

뇌성 microinfarcts는 사후 인간의 뇌에서 자주 발견하고,인지 기능 저하 및 치매와 관련이 있습니다. 때문에 그들의 작은 크기로 임상 MRI 검사에 그들을 연구하는 도전이다. 이는 최근 피질 microinfarcts 높은 자계 강도 (7T)을 사용 MRI 스캐너로 도시 될 수 있음을 입증 하였다. 이 경험을 바탕으로,이 병변의 비율도 낮은 해상도 3T 자기 공명 영상에서 볼 수 있습니다. 이러한 연구 결과는 가능한 대뇌 피질의 microinfarcts의 조직 병리학 적 검증과 함께, 사후 인간의 뇌 조직의 생체 이미징 뒷받침했다.

여기서 생체 촬상 프로토콜은 MR과는 조직 학적 평가 뇌 미세 혈관 병리 현상을 관찰 검증하기위한 목적으로 제시된다. 또한, 가이드 라인은 모두 생체 7T와 3T MR 영상에서 대뇌 피질의 microinfarcts의 평가를 위해 제공됩니다. 이 지침은 W 연구자를 제공도구 i 번째 추가로인지 기능 저하와 치매의 임상 적 관련성을 해명하기 위해, 더 큰 환자 샘플의 생체 영상에서 대뇌 피질의 microinfarcts 평가하고, 뇌의 작은 혈관 질환의 새로운 바이오 마커 이러한 병변을 설정합니다.

서문

환자 연구에서 매우 높은 분야 7 테슬라 (T) MRI의 적용은 빠르게 일을 진행한다. 이 논문은 노화 인간의 뇌에서 뇌 혈관 질환의 맥락에서 7T MRI의 대표적인 응용 프로그램을 소개합니다. 뇌 혈관 질환은 치매 및인지 기능 저하의 주요 원인이다. 치매이 혈관 기여는 흔히 소동맥, 작은 정맥 및 모세 혈관과 뇌의 작은 혈관을 포함한다. 따라서,는 다음과 같이 작은 대뇌 혈관 질환 (SVD) 2로 지칭된다. 즉, 생성 된 조직 손상 - - 작은 대뇌 혈관 종래 MRI, SVD의 결과로 캡처 너무 작아서 가시화 될 수있다. 이 흰색 물질 hyperintensities, 대뇌 microbleeds 및 열공 경색 (3).

SVD의 다른 중요한 증상은 대뇌 microinfarcts (CMIS) 4입니다. 부검 연구 VASC에서 CMIS의 높은 유병률을보고울라 치매와 알츠하이머 병 (5). 그러나, 그들의 작은 크기로 인해 그들은 기존의 MRI 4,5에 탐지되지 (50 μm의에서 수 mm까지). 7T MRI는 종래의 MRI의 검출 한계를 넘어 특정 구조 및 병변의 검출을 가능하게 개선 된 신호 대 잡음 비율 및 콘트라스트, 높은 해상도 이미지를 제공한다. 이 기술은 따라서 CMIS을 검출하기 위해 적용 하였다. 이전 크기 <허혈성 속성과 일치 5mm 및 이미지 특성과 병변에 대한 검사 된 생체 7T MRI 검사에서 많은 수 CMIS을 식별합니다. 이러한 병변은 확실 피질에서 식별 될 수있다. 이 초점 긴 병변은 대뇌 피질로 제한, 7T FLAIR (0.8 mm의 등방성 복셀)에 hyperintense 있었다 (0.7 mm의 등방성 복셀) (T2)에, 대뇌 피질의 표면에서 hyperintense을 확장 할 듯 (T1)에 hypointense (1.0 mm의 등방성 복셀). 이들 병변을 사용하여 피질 CMIS는 것이 확인되었다사후 인간의 뇌 조직 6,7에서 조직 병리학 접근 방식을 MR이 유도.

여기서, 생체 MRI 프로토콜 CMIS 피질의 조직 병리학 적 유효성에 대한 이전의 연구에서 사용하는 것을 제시한다. 둘째, 가이드 라인은 생체 7T MRI에서 대뇌 피질의 CMIS의 평가를 위해 제공됩니다. 마지막으로, 7T에 대뇌 피질의 CMIS의 평가는 더 광범위하게 사용할 수 3T MRI로 번역되었으며, 가이드 라인은 3T 자기 공명 영상에서 대뇌 피질의 CMIS을 식별하는 방법을 제공합니다.

프로토콜

부검 샘플이 프로토콜에 대한 생체 자기 공명 영상의 사용은 지역 규정에 따라이었고, 대학 의료 센터 위트 레흐트 (UMCU)의 지역 기관 심사위원회에 의해 승인했다.

1. 두피 Microinfarcts의 조직 병리학 적 검증 MR-안내

  1. 생체 자기 공명 영상
    1. 뇌 조직을 처리 할 때는 항상 장갑과 적절한 보호 복을 착용 할 것.
    2. 연구 문제를 바탕으로, 적절한, 바람직하게는 10-mm 두께, 포르말린 고정 뇌 슬래브를 선택합니다. 이 논문의 뇌 석판은 UMCU의 신경 병리학 부서에서 유래되었으며, VU 대학 의료 센터 (VUMC)는, 알려진 알츠하이머 병의 병리를 기반으로.
      1. 이전에 절단에, 10 % 포르말린에 담가 적어도 3~4주에 대한 전체 머리를 포르말린은-수정. 두 반구를 포함, 관상 석판에 머리를 잘라.
      2. 사후 스캔의 경우, 예를 들어 세 개의 뇌 SLA에 대한 선택정면, 측두 - 두정엽, 뇌의 후두부에서 찍은 뇌 당 학사,. 현재 프로토콜은 하나의 스캔 세션에서, 두 반구를 포함하는 세 개의 관상 뇌 슬래브의 사용을 위해 최적화된다.
    3. 양쪽 (지느러미와 꼬리)에서 뇌 석판의 사진을 가지고,주의 깊은 메모를 (또는 밑그림을) 자기 공명 영상과 조직학 이후 공동 현지화를 위해, 용기와 스캐너의 석판의 방향으로.
    4. 실온에서 10 % 신선한 포르말린 -이 경우 MR 헤드 코일에 들어가고 하나 - 특수 제작 컨테이너 (그림 1)을 입력합니다. MRI 유체로부터 신호가 바람직하지 않은 경우, 적절한 밀도 대신 포르말린 (예컨대 폼 브린 또는 Galden PFPE와 같은)와 퍼플 루오로 폴리 에테르 (PFP​​E) 윤활제를 사용한다. 포르말린을 처리 할 때 흐름 캐비닛을 사용하여 확인합니다.
    5. 컨테이너의 뇌 석판을 배치 할 때, 기포를 방지해야합니다. shaki 부드럽게하여 기포의 대부분을 제거두 손으로, 조직을 겨, 또는 쉐이커 또는 초음파 목욕을 사용.
    6. 슬래브는 컨테이너 내에 이동 장소 석판 유지 (도 1)보다 작은 용기를 사용하여, 필요한 액체의 양을 제한 할 수 있는지 확인.
    7. 증발을 방지하고 오염 가능성 (도 2)로부터 MR (헤드) 코일을 보호하기 위해, 플라스틱 또는 파라 필름으로 용기를 커버.
    8. 적절한 코일 전신 7T MRI 스캐너를 사용합니다. 이 프로토콜에서 이중 전송 및 32 채널 헤드 코일이 사용됩니다받을 수 있습니다.
    9. 유체의 잠재적 인 유출을 방지하기 위해, 수건이나 수술 underpad에 싸여 헤드 코일의 컨테이너를 놓습니다. 용기를 이동할 수 있는지 확인하고 석판은 수평 위치 (그림 2) 남아.
    10. shimming 적절한 도구를 사용하여 고해상도 스캔 올바른 B0 불균일성의 계획에 대해 사용할 수있는 조사 검사를 실행하고, RF 파워를 교정제조사의 프로토콜에 따라 올바른 플립 각도 (몇 슬라브 전체 헤드의 생체 내 주사에 비해 더 적은 전력을 필요로)을 얻었다.
    11. 설문 조사 스캔의 높은 해상도 인수 계획 뇌 석판이 완전히 시야에 포함되도록 할 수 있습니다. 생체 외 이미징에 최적화되어 표 1에 나타낸 고해상도 인수와 뇌 석판 O / N을 스캔. 여기에 제시된 인수 프로토콜은 0.4 mm의 등방성 해상도, 0.18 mm의 등방성 해상도를 가진 T2 * 강조 영상과 3D FLAIR, T2 및 T1 강조 영상이 포함되어 있습니다.
    12. 말초 신경 자극에 대한 자동화 된 O / N을 실행 최대 날짜, 또는 경고 등의 검사를 방해 할 수 있습니다 자동 소프트웨어 프로세스를 식별하고 스캐너 절차 이들에 의해 중단되지 않습니다 있는지 확인하십시오.
    13. 예를 들어 VPN 연결을 사용하여 스캔을 중단 할 수있다 가능 확인 팝업는 스캐너 O / N을 모니터링합니다.
    14. (현재 프로토콜에서 약 12​​ 시간의 총 스캔 시간 후) 다음 아침을 돌려줍니다. 포르말린에 뇌 석판 보관, 정리.
    15. 외장 하드 디스크에 이미지를 저장합니다.

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그림 7T MRI에서 사후 검사에 대한 포르말린 고정 뇌 석판 1. 준비. 특수 제작 방풍 컨테이너가 10 % 포르말린 또는 유체에서 MRI 신호가 원하지 않는 경우, 퍼플 루오로 폴리 에테르 (PFPE) 윤활제 중 하나 가득합니다. 세 10 mm 두께의 포르말린 고정 관상 뇌 석판은 컨테이너에 배치됩니다. 작은 용기 대신에 슬래브를 유지하는 데 사용된다. 움직임을 막기 위해 처음에 제 2 용기를 테이프.

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그림 2. 배치7T 헤드 코일의 특수 제작 컨테이너. 포르말린의 증발을 방지하기 위해 플라스틱 또는 파라 필름 용기 커버. 7T MR 스캐너의 헤드 코일에 수건이나 수술 underpad 안에 컨테이너를, 놓습니다. 용기를 이동할 수 있는지 확인하고 석판은 수평 위치에 남아.

  1. 조직 병리학
    1. 또는 관심의 다른 병변 - - 가능한 대뇌 피질의 CMIS를 확인 획득 된 영상에. 이러한 병변은 조직 학적 분석을위한 대상입니다. 이러한 (때로는 인해 인하 뇌 슬라브의 표면에 표시) 사후 조직 손상 또는 장기 포르말린 저장 유물 등의 유물, 조심 (예를 들어, neuropil 변화를 나타내는 굵은 자기 공명 영상 hypointensities 8).
      참고 : 대뇌 피질의 CMIS의 다른 조직 병리학 적 아형이 다른 MR 특성을 가지고있다. CMI의 하위 유형에 대한 자세한 내용은 독자 생체 (7)을 연구 전 최근이라고합니다.
    2. AF자기 공명 영상에 가능한 대뇌 피질의 CMIS를 식별 터가, 조직 병리학 적 검증을위한 관심 영역을 샘플링. 조직 병리학와 MRI 이후 매칭을위한 해부학을 포함, 영역을 잘라해야합니다. 다음으로, 표준 조직 병리학을 수행합니다 (그러나 다른 방법이 적용될 수 있음).
    3. 약 30 X 20 X 5mm 3 가능한 대뇌 피질의 CMI를 포함하는 영역을 잘라.
    4. 정확한 샘플링을 획득하기 위해, MR 화상의 슬라이스 두께, 및 조직 구조에 의해 병변의 위치를​​ 추정한다. 직접 병변을 표적에 필요한 (파라핀 매립 후) 연속 절편의 양을 제한하기 위해 약간 추정 위치 위 병변 조직을 잘라.
    5. 샘플링 된 조직이 조직 카세트를 맞는 있는지 확인합니다. 카세트에서 절단면이 아래로 표면을 놓습니다.
    6. 조직의 처리까지, 10 % 포르말린에있는 모든 조직 카세트를 보관하십시오.
    7. 파라핀 삽입을위한 조직을 처리. 이것은 보통 등급 알코올 크실렌 조직 (예를 들면, 70 % ~ 100 %에서 95 %) 화장실 및 클리어링의 시리즈를 통해, 조직을 탈수 자동 절차를 포함한다.
    8. 파라핀 왁스 블록 조직을 포함시킵니다. 절단 대상 표면 매립 후 얼굴 확인.
    9. 목표 병변이 검색 될 때까지, 마이크로톰로 4-6 μm의 시리얼 부분을 잘라.
    10. 37 ℃ 수조의 표면 위에 부유 섹션. 유리 슬라이드에 섹션을 탑재합니다. 유리에 조직을 결합하는 온난화 블록에 슬라이드를 놓습니다. 스토어 실온에서 O / N 슬라이드.
    11. 첫 번째 섹션에 적절한 염색 (예를 들어, H & E 염색)을 수행 더 사용 (예를 들어, 면역 조직 화학)에 대한 인접한 빈 부분을 유지.
    12. 선택의 매체를 장착 한 방울을 이용하여, H & E 염색 섹션이 커버 슬립. 부드럽게 기포를 방지 슬립을 낮출.
    13. 해당 잡지에서 광학 현미경을 사용하여 섹션을, 연구nification. 이전에 취득한 자기 공명 영상에 섹션을 비교.

2. 생체 7T MRI에 두피 Microinfarcts 평가

  1. 도 6에 기재된 바와 같이 (적어도 3D FLAIR 포함) 생체 MRI 프로토콜을 사용하여 관심의 환자 집단에서 7T MRI를 수행한다.
  2. CMIS에 대해 다음 7T 평가 기준을 사용하여 다음 단계에서 설명하는대로 생체 7T 자기 공명 영상에서 대뇌 피질의 CMIS 평가 : 대뇌 피질의 CMIS는, (또는 hypointense 센터없이) 검출 (T2)에 hyperintense, T1에 hypointense, FLAIR에 hyperintense 있습니다 뇌 (예를 들어, 시상 및 횡)의 적어도 두 개의보기에, 큰 치수 ≤4 mm -6,7-와 혈관 주위 공간 구별 피질로 제한.
  3. 동시에 예를 들어, FLAIR, T1 및 T2 이미지, MeVisLab (그림 3)보기, 세 가지 이미지 뷰어와 인터페이스를 사용합니다. 이 플랫폼의여보세요WS 다수의 시청자를 통합하고 가능한 병변의 위치에 마커를 배치합니다.
  4. 첫 번째 시상보기에서 FLAIR에 한 반구을 평가. hyperintense 병변에 대한 전체 피질을 화면. 모든 hyperintens 병변 ≤4 MM은 가능한 CMI입니다. 각각의 가능한 CMI를 클릭하여 마커를 놓습니다.
  5. 다른 반구에 대해 반복합니다.
  6. T1과 T2의 모든 표시 위치를 확인합니다. 이 T2에서 T1 또는 hyperintense에 hypointense없는 경우 위치를 폐기하십시오.
  7. FLAIR, T1 및 T2에, 가로보기를 평가합니다. 표시되지 않은 경우 위치를 폐기하십시오. 의심스러운 경우에 관상보기를 확인합니다.
  8. MRI 아티팩트와 해부학 적 변화 (특히 sulcal 가장자리)에주의.
  9. 마커를 저장합니다.

figure-protocol-5540
대뇌 피질의 microinfarcts의 평가를위한 그림 3. 예 이미지보기 플랫폼입니다. 인터페이스가 사용되며, INTMeVisLab에 egrated. 이 프로그램은 시상 / 가로 / 관상 방향 사이를 쉽게 전환하고, 배치하고 가능한 병변의 위치에 마커를 저장, 동시에 여러 시청자들을 통합 할 수 있습니다. (다른 마커는 병변의 다른 유형에 대해 선택 될 수있다).

3. 생체 3T MRI에 두피 Microinfarcts 평가

  1. 관심의 환자 인구의 3T 자기 공명 영상을 획득. 기존의 데이터는 한 MR 촬상 프로토콜 적어도 3D T1 및 T2와 FLAIR 포함로서 사용될 수있다.
  2. CMIS에 대해 다음 3T 평가 기준을 사용하여 다음 단계에서 설명하는대로 생체 내 3T 자기 공명 영상에서 대뇌 피질의 CMIS 평가 : 대뇌 피질의 CMIS는 T1에 뇌의 두 개 이상의 뷰에 대한 검출 (CSF와 isointense) hypointense있다 (예를 들면 시상 및 횡단), 최대 차원 ≤4 mm의 혈관 주위 공간에서 서로 다른 피질, 제한.
    1. hypoint의 위치를​​ 탐색FLAIR 및 T2 강조 영상에서 T1에서 발견 ense 대뇌 피질의 병변. 위치가 FLAIR 및 T2에 hyperintense 또는 (회색 문제와) isointense 인 경우 가능성이 대뇌 피질의 CMI 등의 병변을 평가. hypointense 신호 T1의 hypointense 병변을 나타내는, T2에서 볼 인해 출혈성 병변, 용기, 또는 아티펙트 중입니다 동일한 위치에있는 경우 병변 버린다. 의심스러운 경우, T2 * 강조 영상 (9)의 위치를 확인합니다.
  3. 전술 한 바와 같이 동일한 인터페이스를 사용한다.
  4. 첫 번째 시상보기에서 T1에 한 반구을 평가. 초점 hypointense 병변에 대한 전체 피질을 화면. 모든 hypointense 병변 ≤4 MM은 가능한 CMI입니다. 각각의 가능한 CMI를 클릭하여 마커를 놓습니다.
  5. 다른 반구에 대해 반복합니다.
  6. 횡단 (T1)을 평가하고, 동시에 횡단 감각과 T2의 모든 표시 위치를 확인합니다. 시선이 FLAIR 및 T2에 hyperintense 또는 isointense 경우 가능한 CMI와 위치. 위치 나 폐기F는 이슈 또는 해부학 적 변화 될 것으로 보인다. 이 T2에 hypointense 경우 위치를 폐기하십시오.
  7. 특히, 여러 인접 뇌회 (gyri)에 표시 sulci의 가장자리를 조심한다 뇌의 '가장자리'에서 유물을 울리는, T1 강조 영상에 CMIS 같이 이슈를 조심에서 (측두엽에서 대형 선박에 대한 조심 폴란드). 마지막으로, 그것은 더 큰 피질 경색에 근접 조직에서 가능한 대뇌 피질의 CMIS을 폐기하는 것이 좋습니다.
  8. 마커를 저장합니다.

결과

높은 해상도가 제공된다 7T에서 취득한 생체 시퀀스의 고화질화의 인상 (도 4) 여기 . 이것은 0.18 mm의 등방성 해상도, * 가중 생체 검사 3D T2입니다. 조직은 조직 학적으로 입증 된 알츠하이머 질환과 심각한 대뇌 아밀로이드 혈관 병증 (CAA)와 84 세의 미친 여성에서 파생되었다. 이미지의 세부 사항은 대뇌 피질의 미세 ?...

토론

CMIS은 지난 몇 년간 관심이 증가 끌었다. 부검 연구에서 파생 된 증거의 성장 몸은 노화에 따른인지 기능 저하 및 치매 4,5에 중요한 기여로 CMIS을 확인했다. CMIS는 지금 7T 또한 3T MRI에 감지됩니다. 최적화 및 이러한 병변에 대한 평가 프로토콜의 표준화는 전 세계에 걸쳐 코호트 연구에서 강력하고 유효한 CMI 검출의 신속한 구현을 지원합니다. 이것은 앞으로의 임상 연구에서 널리 노화, 뇌...

공개

The authors have nothing to disclose.

감사의 말

The research leading to these results has received funding from the European Research Council under the European Union's Seventh Framework Programme [FP7/2007-2013] / ERC grant agreement [337333]. The research of SvV and GJB is supported by a VIDI grant [91711384] from ZonMw, the Netherlands Organization for Health Research and Development.

자료

NameCompanyCatalog NumberComments
Fomblin / Galden PFPESolvay Solexis, Bollate, Italy
7T MR systemPhilips Healthcare, Cleveland, OH, USA
32-channel receive head coilNova Medical, Wilmington, MA, USA
MeVisLabMeVis Medical Solutions AG, Bremen, Germany

참고문헌

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  3. Gouw, A. A., et al. Heterogeneity of small vessel disease: a systematic review of MRI and histopathology correlations. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 82 (2), 126-135 (2011).
  4. Smith, E. E., Schneider, J. A., Wardlaw, J. M., Greenberg, S. M. Cerebral microinfarcts: the invisible lesions. Lancet Neurol. 11, 272-282 (2012).
  5. Brundel, M., de Bresser, J., van Dillen, J. J., Kappelle, L. J., Biessels, G. J. Cerebral microinfarcts: a systematic review of neuropathological studies. J. Cereb. Blood Flow Metab. 32 (3), 425-436 (2012).
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