Esta pesquisa foi suportada pelo Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) &quot;SYNAPSY - O Synaptic Bases de Doenças Mentais&quot;, financiado pelo National Science Foundation suíço (n ° 51AU40_125759). Desenvolvimento do Índice Gyrification local foi suportado por concessões do Fundo Nacional Suíço de Pesquisa para o Dr. Marie Schaer (323500-111165) e Dr. Stephan Eliez (3.200-063.135,00 / 1, 3.232-063.134,00 / 1, 102864 e PP0033-32473B -121.996) e pelo Center for Biomedical Imaging (CIBM) ​​das Universidades de Genebra-Lausanne ea EPFL, bem como as fundações Leenaards e Louis-Jeantet. Apoio ao desenvolvimento de software FreeSurfer foi fornecido, em parte, pelo Centro Nacional de Pesquisa de Recursos (P41-RR14075, eo NCRR BIRN morfométrica Projeto BIRN002, U24 RR021382), o Instituto Nacional de Biomedical Imaging e Bioengenharia (R01 EB001550, R01EB006758), o Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (R01 NS052585-01), bem como a Doença Mental e Neurociência Discovery (MIND) Institute, e faz parte da Aliança Nacional de Computação de Imagens Médicas (dinâmicas), financiado pelos Institutos Nacionais da Saúde através do Roteiro NIH para Pesquisa Médica, Grant U54 EB005149. Apoio adicional foi fornecido pelo Projeto Autismo Dislexia e financiado pelo Medical Ellison Foundation.

1. Reconstruir as superfícies 3D cortical Esta primeira parte do protocolo utiliza o pipeline FreeSurfer padrão, conforme descrito no Wiki ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> ). Note que os comandos detalhados aqui descrever uma forma de alcançar as reconstruções superfície cortical, mas comandos equivalentes também podem ser usados. <ol class="lalpha"><li> Importação da matéria-prima MRI DICOM em FreeSurfer e verificar a qualidade da imagem (por exemplo, que a orientação é correta, não o suficiente contraste e as imagens se mudou). Este processo utiliza os seguintes comandos (substitui o texto entre &lt;...&gt; (inclusive) com os valores apropriados a uma instância específica, e &quot;#&quot; denota comentários): mksubjdirs <subj_id> # Criar a arquitetura pasta usada pelo FreeSurfer CD <subj_id> / RM # vá para a pasta mri de seu assunto mri_convert cm- <path_to_your_dicom&gt; 001.mgz # converter o MRI-primas no formato FreeSurfer # tkmedit <subj_id> 001.mgz # visualize o volume convertido </subj_id></path_to_your_dicom></subj_id></subj_id></li><li> Criar a modelos tridimensionais de malha cortical 8,9. A fim de lidar com o problema da sepultado sulcos, FreeSurfer primeiro cria um volume de massa branca unitária, que é usado como ponto de partida para a superfície cinza-branco inicial. Esta superfície é então otimizada de acordo com o gradiente local de intensidade e expandida para a interface cinza-CSF. recon-all-s <subj_id> # Lançamento da reconstrução da superfície cortical </subj_id> Ao final do processo de reconstrução, você terá dois modelos de malha composta de cerca de 150 mil pontos para cada hemisfério: a branca (interface cinza-branco) e uma superfície (cinza-CSF interface) pial. É importante notar que todas as superfícies e volumes permanecem no espaço nativos, permitindo<html> de medição, como volume, área superficial de espessura, ou índice gyrification a ser medido, sem deformação. </li><li> Verificar a exatidão dessas superfícies reconstruídas: tkmedit <subj_id> T1.mgz? H.pial # a superfície branca é sobreposto em verde ea superfície pial em vermelho </subj_id> onde h denota o hemisfério: lh.pial para o hemisfério esquerdo e rh.pial para o hemisfério direito. A Figura 2 (em 2 versões: um gif animado para ser incluído no filme e um estático para o site) mostra um exemplo de correta reconstruções branco e pial superfícies para o &quot;bert&quot; sujeito distribuído junto com o pacote FreeSurfer. Se você tiver que corrigir manualmente o resultado do processo de reconstrução, você vai encontrar um tutorial sobre o 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. Calcular o Índice Gyrification locais Quando você está satisfeito com sua superfícies, calcular o Índice Gyrification local (l GI) usando o comando: recon-all-LGI-s <subj_id></subj_id> Este comando geralmente é executado por cerca de 3 horas para os dois hemisférios de um participante do estudo, dependendo da potência de sua estação de trabalho. As diferentes etapas do processo de GI l são uma visão geral sobre a Figura. 1. A computação começa com a criação de uma superfície externa usando operação de fechamento morfológico. Esta superfície externa, denotado? H.pial_outer_smoothed, é ainda ilustrado na figura. 3. Então, cerca de 800 regiões sobrepostas circular de interesse são criados na superfície externa. Para cada uma dessas regiões, a região correspondente de juros é definida ema superfície pial. O cálculo todo acaba com a criação de um mapa individual contendo um valor GI l para cada ponto da superfície cortical (ou seja, ~ 150 mil valores por hemisfério). 3. Verificar o resultado do cálculo GI l para cada hemisfério tksurfer <subj_id> ? H pial-overlay <subj_id> / Surf /? H.pial_lgi fthresh-1 </subj_id></subj_id> Os valores de l GI são sobrepostas sobre a superfície cortical. L como corrigir os valores GI são tipicamente compreendida entre 1 e 5, que estabelece o limite mínimo de 1 (com a opção fthresh) permite uma rápida verificação: você não deve ver nenhuma área cinzenta cortical. Um exemplo de resultado individual correta é mostrada na figura. 4. 4. Estatística comparações grupo O objetivo é quantificar o efeito de grupo em cada vértice sobre a superfície cortical, controlando para o efeito de gênero eidade. Você terá que seguir o mesmo processo como se você gostaria de comparar a espessura cortical em cada vértice, mas dando? H.pial_lgi em vez de? H.thickness. Duas opções são possíveis para calcular as comparações grupo estatística: os comandos clássicos são listados em primeiro lugar, ea interface gráfica (Qdec) é mencionado brevemente depois. <ol><li> A primeira opção para comparar os resultados entre os grupos GI l usar os comandos listados abaixo; mais detalhes podem ser obtidos no <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> Primeiro você precisa criar um modelo de estudo específico dando a todos os seus assuntos na entrada: make_average_subject - temas <subj_1><subj_2><subj_3> ... </subj_3></subj_2></subj_1> O comando acima irá criar uma disciplina chamada &quot;média&quot;. Alternativamente, você pode usar o tema &quot;fsaveraiva &quot;distribuído como uma parte da distribuição FreeSurfer. </li><li> Em seguida, crie o arquivo de texto contendo a descrição dos sujeitos envolvidos em seu estudo (o &quot;Grupo FreeSurfer Arquivo Descritor&quot;). Seu FSGD.txt deve ficar assim: GroupDescriptorFile 1 Grupo Control_Male Grupo Control_Female Grupo Patient_Male Grupo Patient_Female Variáveis ​​Idade Entrada <subj_1> Patient_Male 20 Entrada <subj_2> Control_Female 23 &lt;...&gt; </subj_2></subj_1></li><li> Resample os dados l GI no espaço do assunto média usando o seguinte comando para cada hemisfério: mris_preproc - fsgd FSGD.txt - nível médio -? hemi h - meas pial_lgi -? fora h.lgi.mgh </li><li> Lisa os dados sobre a superfície cortical para reduzir o sinal para ruído: mri_surf2surf -? hemi h - s média -? sval h.lgi.mgh - FWHM 10 - h.10.lg tval?i.mgh </li><li> Calcular a comparação entre os grupos ao nível de cada vértice. Para isso você precisará criar um arquivo de texto de contraste (por exemplo, no caso do FSGD.txt descrito acima, o &quot;contrast.txt&quot; irá conter os valores &quot;1 1 -1 -1 0&quot; para calcular a diferença entre os controles e pacientes, controlando por idade e sexo). Finalmente, executar a comparação: mri_glmfit - y h.10.lgi.mgh -? fsgd FSGD.txt doss? - glmdir h.lgi.glmdir - média navegar h -? C contrast.txt </li><li> Visualizar os resultados em seu assunto média usando tksurfer: tksurfer média? h inflacionados Em seguida, carregar o arquivo como overlay sig.mgh localizado na pasta? H.lgi.glmdir / contrast.txt / sig.mgh. Usando a opção &quot;configure overlay&quot; você ainda pode modificar o limite p, bem como correta para comparações múltiplas utilizando taxa de detecção falsa 10. </li></ol></li><li> A opção alternativa para o grupo comparison é usar Qdec, uma interface gráfica implementada em FreeSurfer. O uso de Qdec com Índice Gyrification local implica a pré-lisa os dados l GI: recon-all-qcache medida pial_lgi da média <your_average_subj> -S <subj_id></subj_id></your_average_subj> Com Qdec, o Grupo Arquivo Descritor FreeSurfer é substituído por uma versão ligeiramente diferente, a Tabela de Dados (qdec.table.dat) que inclui a descrição dos diferentes grupos e outras variáveis ​​de confusão, como idade. Uma descrição detalhada da utilização dos Qdec é fornecido <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/QdecGroupAnalysis</a> . De nota, se o GI l não está disponível na lista de variáveis ​​dependentes em Qdec, você deve adicionar a seguinte linha ao arquivo Qdecrc localizado em seu diretório home.: MEASURE1 = pial_lgi </li> &lt;/ Ol&gt; 5. Análise Alternativamente, a análise estatística poderia eventualmente ser calculado ao nível da divisão em parcelas cortical integrada no FreeSurfer 11. Para o efeito, os valores médios l GI pode ser extraído para a 34 regiões gyral de interesse para cada hemisfério, e estas medidas podem ser ainda comparado entre os diferentes grupos. Esta análise parcela-wise (em oposição à análise vértice-wise descrito acima) poderia ser atraente, já que limita a quantidade de comparações estatísticas. No entanto, o GI l em cada ponto quantifica o gyrification na área circundante circular, de modo que o GI l média em uma região de interesse gyral também reflete em certa medida o gyrification nas regiões vizinhas de interesse. Finalmente, embora as questões mais importantes foram descritos neste protocolo, uma solução para os outros problemas que podem ser encontrados durante o Pe.eeSurfer ou o processamento de GI l pode ser encontrada nos arquivos da lista de discussão FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FreeSurferSupport</a> ). 6. Resultados representante Conforme descrito na seção 1c do protocolo, você deve sempre verificar cuidadosamente a precisão da reconstrução da superfície cortical antes de l GI computação. Durante a rolagem entre o frontal eo lobo occipital, uma atenção especial que os navios e membrana não estão incluídas na superfície pial. Verifique também se a superfície branca com precisão a interface segue cinza-branco. Um exemplo de reconstrução correta é fornecido na Figura 2 (veja a figura gif animado para todo o volume). No final do GI l computação, você também terá que verificar o resultado para ambos os hemisférios de cada sujeito.Não deve haver qualquer área cortical com um resultado GI l menor que 1. A seção 3 do protocolo ea figura 4 mostram como verificar correta, se a saída do GI l cálculo está correto. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig1.jpg" /> Figura 1. Visão geral do GI l computação. Primeiro, modelos tridimensionais de malha cortical são reconstruídos a partir das imagens raw usando o pipeline FreeSurfer padrão. Esses algoritmos de reconstrução usar um volume de massa branca binários como ponto de partida para superar a questão da sepultado sulcos. Os modelos de malha cortical tipicamente compreende cerca de 150 mil vértices e são classicamente usados ​​para calcular a espessura cortical em cada ponto. Da mesma forma, o índice de Gyrification local (l GI) será calculado em cada vértice. Para o efeito, uma superfície externa é criada. Em seguida, correspondentes regiões circulares de interesse são identificados no exterior umad superfície cortical utilizando o algoritmo de correspondência. Depois de cerca de 800 regiões de gerar sobreposição de interesse, o processo resulta na criação de mapas individuais de GI l. Estes mapas podem ser facilmente interpretados: um índice de 5 significa que há 5 vezes mais superfície cortical invaginado dentro dos sulcos na área circundante que a quantidade de superfície cortical visível; um índice de 1 significa que o córtex é plana na área circundante . Finalmente, comparações grupo estatística são computados ao nível de cada vértice, de forma semelhante ao comparações espessura cortical. Figura 1B. Mapa cortical Individual de l GI. Este pequeno filme mostra uma rotação de 360 graus de um mapa cortical LGI individuais como mostrado na figura. 1. É impressionante notar que as regiões corticais com valores mais elevados GI l correspondem à primeira dobra a ser criados durante a vida no útero: a fissura silviana, o sulco temporal superior e nosulco traparietal na visão lateral do cérebro, eo sulco parieto-occipital na visão medial do cérebro. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig1B.avi">Ver filme</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig2.jpg" /> Figura 2. Exemplo de reconstrução da superfície cortical adequada (uma seção coronal). Após o término do processo de reconstrução, as superfícies cortical deve ser verificada com precisão através de todo o volume cerebral. A superfície interna cortical (denotado superfície branca, a verde na imagem) deve seguir exatamente a interface cinza-branco. A superfície externa cortical (ou seja, cinza-CSF interface, denotada superfície pial, aqui em vermelho) não deve incluir qualquer peça de navio ou de membrana. De nota, o exemplo apresentado aqui usa o &quot;bert&quot; sujeito distribuído junto com o pacote FreeSurfer. Figura 2B. Exemplo de superfície cortical adequada reconstruction (volume total). Esta imagem gif animado mostra a superfície cortical do hemisfério esquerdo do &quot;bert&quot; sujeito em cada seção coronal, como pode ser visto rolando desde o mais frontal às camadas mais occipital coronal com FreeSurfer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig2B.gif">Ver filme</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig3.jpg" /> Figura 3. Exemplo de superfície externa computados como parte do processo de GI l (uma seção coronal). O primeiro passo para o GI l computação é a criação de uma superfície externa envolvendo o hemisfério. Esta superfície (denotado? H.pial_outer_smoothed em FreeSurfer) pode ser verificada usando tkmedit. Aqui, o &quot;bert&quot; sujeito distribuído com FreeSurfer é usado como um exemplo. Figura 3B. Exemplo de superfície externa computados como parte do processo de GI l (volume total). Esta imagem gif animadomostra a superfície externa do hemisfério esquerdo em cada seção coronal, como pode ser visto rolando desde o mais frontal às camadas mais occipital coronal com tkmedit em FreeSurfer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3417/3417fig3B.gif">Ver filme</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/3417/3417fig4.jpg" /> Figura 4. Exemplo de saída correto l GI como visto com FreeSurfer. Orientações diferentes da superfície cortical do &quot;Bert&quot; assunto com l GI valores sobrepostos. O código de cores é o padrão &quot;calor&quot; overlay como visto com tksurfer em FreeSurfer. Usando um limiar mínimo de 1, todos os vértices devem ser coloridas e nenhuma área cortical deve appêra em cinza. De nota, a sobreposição de cores pode ser modificada usando a opção &quot;Configurar Overlay&quot; em tksurfer, onde os valores mínimo e máximo, bem como o histograma da distribuição geral do GI l também pode ser verificado.

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Os autores não têm nada a revelar.

O protocolo acima descreve como medir Índice Gyrification locais com base em T1 cerebral MRI e realizar comparações estatísticas grupo. Nosso método foi projetado especificamente para localizar a interrupção no início do processo de expansão cortical e, como tal, é de particular interesse em muitas condições do desenvolvimento neurológico ou psiquiátrico. Exemplos de comparação de grupos em amostras clínicas podem ser encontrados em publicações pelo nosso grupo 1,12 ou por outros 13-16...

Material: uma estação de trabalho Unix ou Mac com um processador de 2 GHz ou mais rápido e um mínimo de 4GB de RAM, com FreeSurfer instalado ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki</a> , de preferência a última versão, mas não mais do que a versão 4.0.3). Para calcular o Índice de Gyrification local, MATLAB também é necessário ( <a href="http://www.mathworks.ch/">http://www.mathworks.com/</a> ), juntamente com a caixa de ferramentas de processamento de imagem. Dados: Uma amostra de boa qualidade (de alta resolução, alto contraste) cerebral dataset T1-weighted MRI. Seu grupo de indivíduos deve ser de preferência pareados por idade e sexo. Dada a variabilidade inter-individual normais na morfologia cerebral, o número de indivíduos em cada grupo deve ser suficiente para identificar uma diferença de grupo existente (o mais - o melhor). O tamanho da amostra mínimo razoável seria de cerca de 20 indivíduospor grupo (embora você provavelmente pode ir para menos, se a intensidade das mudanças é grande e se os grupos estão bem pareados por sexo e idade). <table border="1"><tbody><tr><td> Nome do equipamento </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários </td></tr><tr><td> FreeSurfer </td><td> Martinos Center for Biomedical Imaging, MGH </td><td></td><td> Versão mais recente do que 4.0.3 </td></tr><tr><td> Matlab </td><td> Mathworks </td><td></td><td> Image Processing Toolbox </td></tr></tbody></table>

how to measure cortical folding from mr images: a step-by-step tutorial to compute local gyrification index

Dobrar cortical (gyrification) é determinado durante os primeiros meses de vida, de modo que os eventos adversos que ocorrem durante este período deixar traços que serão identificáveis ​​em qualquer idade. Como recentemente revisado por Mangin e colegas 2, existem vários métodos para quantificar diferentes características gyrification. Por exemplo, a morfometria sulcamento pode ser usado para medir descritores forma como a profundidade, comprimento ou índices de assimetria inter-hemisférica 3. Estas propriedades geométricas têm a vantagem de ser fácil de interpretar. No entanto, a morfometria sulcamento com força depende da identificação precisa de um determinado conjunto de sulcos e, portanto, fornece uma descrição fragmentada do gyrification. Uma quantificação mais refinado de gyrification pode ser alcançado com medidas com base em curvatura, onde alisou curvatura média absoluta é normalmente calculado em milhares de pontos sobre a superfície cortical 4. A curvatura não é, contudo straightforward compreender, como ainda não está claro se há alguma relação direta entre a curvedness e uma significativa correlação biologicamente, tais como volume cortical ou de superfície. Para tratar das questões diversas levantadas pela medição de dobrar cortical, que anteriormente desenvolveu um algoritmo para quantificar gyrification local com uma resolução espacial e requintada de interpretação simples. Nosso método é inspirado do Índice Gyrification 5, um método originalmente usado em neuroanatomia comparativa para avaliar as diferenças entre espécies cortical dobrar. Na nossa implementação, o que chamamos l ocal Gyrification Index (GI l 1), medimos a quantidade de córtex enterrados dentro das dobras sulcamento, em comparação com a quantidade de córtex visível em regiões circulares de interesse. Dado que o córtex cresce principalmente por meio da expansão radial 6, nosso método foi projetado especificamente para identificar defeitos iniciais do desenvolvimento cortical. Em diaé o artigo, detalhamos o cálculo do Índice Gyrification local, que agora é distribuído gratuitamente como parte do Software FreeSurfer ( <a href="http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/">http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/</a> , Center for Biomedical Martinos Imaging, Massachusetts General Hospital) . FreeSurfer fornece um conjunto de ferramentas automatizadas de reconstrução da superfície cortical do cérebro a partir de dados estruturais de ressonância magnética. A superfície cortical extraído no espaço natural de as imagens com precisão sub-milímetro é então utilizado para a criação de uma superfície externa, que servirá como base para o cálculo GI l. Uma região circular de interesse é, então, delineado na superfície externa, e sua região correspondente de juros sobre a superfície cortical é identificado através de um algoritmo de correspondência, conforme descrito em nosso estudo de validação 1. Este processo é iterado repetidamente em grande parte com sobreposição regiões de interesse, resultando em mapas corticais de gyrification parar subseqüentes comparações estatísticas (Fig. 1). De nota, outra medida de gyrification local com uma inspiração semelhante foi proposta por Toro e colegas 7, onde o índice dobra a cada ponto é calculado como a razão entre a área cortical contido em uma esfera dividida pela área de um disco com o mesmo raio. As duas implementações diferem em que o um por Toro et al. é baseada em distâncias euclidianas e, portanto, considera manchas descontínuas de área cortical, enquanto o nosso utiliza um algoritmo de estrita geodésica e incluem apenas o patch contínuo de abertura da área cortical na superfície do cérebro em uma região circular de interesse.

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

Gyrification medição (dobradura cortical) em qualquer idade representa uma janela para o desenvolvimento do cérebro no início. Por isso, nós já desenvolveu um algoritmo para medir gyrification local em milhares de pontos sobre o hemisfério<sup&gt; 1</sup&gt;. Neste artigo, detalhamos o cálculo deste índice gyrification local.

Como medir o Folding Cortical partir de imagens de MR: um tutorial passo-a-Passo para Calcular Índice Gyrification local

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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Research

JoVE Journal

Medicine

27.7K visualizações.  University of Geneva School of Medicine. Gyrification medição (dobradura cortical) em qualquer idade representa uma janela para o desenvolvimento do cérebro no início. Por isso, nós já desenvolveu um algoritmo para medir gyrification local em milhares de pontos sobre o hemisfério 1. Neste artigo, detalhamos o cálculo deste índice gyrification local.

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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 Intrauterine medir Rato contrátil Pressão<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. ...

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 a passo: método de treinamento Microsurgical combinação de dois modelos animais não vivos

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.

Avaliando cortical cerebral microinfartos em alta resolução MR Imagens

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.

Heterotópico Renal autotransplante em um modelo suíno: Um Protocolo Passo-a-Passo

Kidney transplantation is the treatment of choice for patients suffering from end-stage renal disease. It offers better life expectancy and higher quality ...

A Step by Step Protocol for Subretinal Surgery in Rabbits

Age related macular degeneration (AMD), retinitis pigmentosa, and other RPE related diseases are the most common causes for irreversible loss of vision in adults in industrially developed countries. RPE transplantation appears to be a promising therapy, as it may replace dysfunctional RPE, restore its function, and thereby vision.
Here we describe a method for transplanting a cultured RPE monolayer on a scaffold into the subretinal space (SRS) of rabbits. After vitrectomy xenotransplants were delivered into the SRS using a custom made shooter consisting of a 20-gauge metallic nozzle with a polytetrafluoroethylene (PTFE) coated plunger. The current technique evolved in over 150 rabbit surgeries over 6 years. Post-operative follow-up can be obtained using non-invasive and repetitive in vivo imaging such as spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) followed by perfusion-fixed histology.
The method has well-defined steps for easy learning and high success rate. Rabbits are considered a large eye animal model useful in preclinical studies for clinical translation. In this context rabbits are a cost-efficient and perhaps convenient alternative to other large eye animal models.

Retinal pigment epithelium (RPE) replacement strategies and gene-based therapy are considered for several retinal degenerative conditions. For clinical translation, large eye animal models are required to study surgical techniques applicable in patients. Here we present a rabbit model for subretinal surgery geared towards RPE transplantation, which is versatile and cost-efficient.

A Passo a Passo Protocolo de Cirurgia sub-retiniana em Coelhos

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.

Um ensaio clínico avaliando a segurança, eficácia e entrega de sacos de três câmaras à base de azeite para nutrição parenteral

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.

Obtenção de qualidade estendida campo de visão imagens de ultrassom do músculo esquelético para medir o comprimento do fascicle muscular

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-a-passo através da abordagem endoscópica exclusiva transcanal

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.

Denervação renal melhorada Hipertensão Mitigada Induzida por Infusão de 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.