Name: quantitative magnetic resonance imaging of skeletal muscle disease
Uploaded: 2016-12-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease at JoVE.com

We acknowledge grant support from the National Institutes of Health: NIH/NIAMS R01 AR050101 (BMD), NIH/NIAMS R01 AR057091 (BMD/JHP), NIH/NIBEB K25 EB013659 (RDD), and the Vanderbilt CTSA award RR024975. We also thank the reviewers for the comments and the subject for participating in these studies.

NOT: okuyucu İnsan denekleri tüm araştırmalar Araştırmalarında İnsan Deneklerin Kullanımına İlişkin yerel Kurumsal Değerlendirme Kurulu (KİK) tarafından onaylanması gerektiğini hatırlattı. Araştırma katılımcılarının önerilen araştırmanın amacı, prosedürleri, riskleri ve yararları haberdar edilmelidir; Alternatif tedaviler veya prosedürlerin kullanılabilirliği; ücretlerinin kullanılabilirliği; ve gizlilik haklarını ve rızalarını geri çekme ve katılımlarını durdurma. MR test seansı öncesinde, bir IRB onaylı bilgilendirilmiş onam belgesi (ICD) ile potansiyel araştırma katılımcıyı mevcut içeriğini açıklamak ve o / o çalışmaya katılmayı isterse potansiyel araştırma katılımcıdan gereken bir araştırmacı. Eğer öyleyse, katılımcı imzalamak zorunda ve burada protokol adımlardan herhangi tamamlamadan ICD önce tarih olacak. Test gününe kadar 1. Eylemler önce <ol><li> D Lanet olsun Could Yaşam Alışkanlıkları sınırlaata <ol><li> testten önce 48 saat boyunca orta veya ağır egzersiz yapmak değil katılımcı bilgilendirin. Test öncesinde 24 saat boyunca over-the-counter ilaç ve alkol alımı kaçınmaları katılımcı bilgilendirin. testten önce 6 saat boyunca tütün kullanımı ya da kafein tüketimi kaçınmaları katılımcı bilgilendirin. </li><li> Testten önce, katılımcı bu talimatlarla uyumlu olmuştur teyit etmektedir. </li></ol></li><li> MR Sistemi hazırlayın <ol><li> Malzeme ve Ekipman Tablo listelendiği gibi tüm gerekli ekipman kullanılabilirliğini sağlamak. </li><li> MRI protokolü tanımla; 5 - tavsiye edilen parametreler Tablo 1 &#39;de görülmektedir. </li></ol></li></ol> Test 2. Gün: MRG Veri Toplama hazırlanın <ol><li> Davranış Emniyet Eleme <ol><li> MRI emniyet t alarak MR ortamında potansiyel tehlikeler için ekransağlık çalışanı gibi www.mrisafety.com bulunan bu kadar uygun bir MR güvenlik formu ile araştırma katılımcıyı sunmak yağmur yağdı. </li><li> Herhangi bir implante manyetik veya manyetik olarak duyarlı nesneler var, onlar MRI taraması için güvenli olduğundan emin olun. </li></ol></li><li> MR Sistemi hazırlayın <ol><li> Tüm personel MR sistemini barındıran odaya girmeden önce tüm manyetik ve manyetik olarak duyarlı nesneleri kaldırıldı emin olun. Bu kontrol ediniz birisi MR odaya girdiğinde her zaman yapıyoruz. </li><li> MR sisteminin hasta yatağında alma bobin yerleştirerek MR sistemini hazırlayın. Ayrıca, yatak yastık ile levha ve yastık ile bir yatak yerleştirin. dizlerinin altına yerleştirmek için uyluk çevresinde yer mevcut askıları ve minderleri veya yastıklar var. </li><li> , Yazılım arayüzü başlatın hasta verilerini girin ve görüntüleme protokolü açın. </li></ol></li><li> &lt;MRG Tarayıcı Tablo Araştırma Katılımcı yerleştirinol&gt; <li> o / o manyetik olarak duyarlı nesneler için onun / onu kişiyi ve giyim kontrol olarak araştırma katılımcısını gözlemleyin. kilitlenebilir bir kapta MRG oda dışında bu nesneleri sabitleyin. hemen bu adımı tamamladıktan sonra araştırma katılımcı ile MRG odasına girin. </li><li> sırtüstü, ayak-birinci konumda hasta yatağında katılımcıyı yerleştirin. vücut parçası yerleştirin pratik olarak tablonun orta hatta yakın olarak yansıması. dizlerinin altında yer yastıklar veya yastık düşük gerilimin azalmasını geri sağlamak ve başının altına yastık koyun. yavaşça hareket sınırlamak ancak etkili uyluk, bacak ve ayak güvenliğini sağlamak ve katılımcı rahat olduğundan emin olmak için. </li><li> katılımcının uyluk etrafında RF alıcı bobin yerleştirin ve MR sisteme bağlamak. </li></ol></li><li> Katılımcı ve Komple Final Öncesi test Adımlar talimat <ol><li> araştırmacılar ile iletişim konusunda talimat vermek. p sağlamakkoruma ve gerekirse dikkat çağırmak için kullanılabilecek bir sinyal cihazı işitme articipant. sırasında ve tüm görüntüleme dizileri arasında hareketsiz kalmak için ihtiyaç katılımcı bilgilendirin. </li><li> yansıması için vücut parçası MRI tarayıcısı merkezine hizalanmış şekilde MRI tarayıcısı içine hasta yatağı ilerlemek. </li><li> MRG odasına çıktıktan sonra, hasta iletişim sistemi çalışma ve katılımcı rahat olduğunu görüyoruz emin olun. protokol boyunca, talimatları ile onun / onu konfor ve uyum sağlamak için katılımcı ile düzenli olarak iletişim kurar. </li></ol></li></ol> Test 3. Gün: MRI Veri Edinme <ol><li> hazırlık adımları <ol><li> MR sistemi, her görüntüleme dizisi (merkez frekansı, alıcı kazanç kalibrasyonu, vb) öncesinde enstrümantal ayarları ve kalibrasyonları, bu süreçleri denetlemek ve her adımda correctl yapılıyorsa emin belirlediğiY. </li><li> Uygun bir yazılım arayüzü kullanarak, yerelleştirici görüntüleri bir dizi (aynı zamanda pilot veya izci görüntüler olarak da bilinir) kazanmak; Tablo 2&#39;de sunulan önerilen parametreler kullanılarak. </li><li> ve / veya tekrarlanabilir anatomik noktalara dilim pozisyon göreceli başvurarak hasar alanları belirleyerek, qMRI veri satın almalar için merkezi dilim nereye yerleştirileceğini belirler. </li></ol></li><li> Bobin Kalibrasyon Adımlar iletmek ve alın <ol><li> Bu adımların yanı sıra tüm sonraki görüntüleme adımları için, statik manyetik alan (B 0), &quot;shimming&quot; olarak bilinen bir süreç homojenliği optimize etmek için anatomi bölgeyi tanımlamak. Ilgi layneri hacmi tipik yerleşim için Şekil 1A (Bkz VOI), mevcut çalışmalarda kullanılan. </li><li> MRI tarayıcı bir çok eleman iletim bobini varsa, bir RF kalibrasyon veri kümesi kazanır. </li><li> MRI tarayıcı çok eleman alıyorsunuz bobin varsa, kazanmakbobinlerin bir mekansal duyarlılık haritası. </li></ol></li><li> Yapısal MRG Veri Edinme <ol><li> Yüksek çözünürlüklü, çoklu dilim Edinme T 1 hızlı bir spin-eko (FSE) sırasını kullanarak görüntüleri -ağırlıklı; Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri Tablo 1 &#39;de verilmiştir. </li><li> Yüksek çözünürlüklü, çoklu-dilim, T 2, bir FSE dizisi kullanarak görüntüleri -ağırlıklı Edinme; Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri Tablo 2&#39;de verilmektedir. </li></ol></li><li> Gerçek zamanlı Kalite Kontrol ve Yapımı post-processing Düzeltmeler için Veri Edinme <ol><li> B 0 alan haritaların hesaplanması için üç boyutlu (3D) çoklu gradient-eko veri elde. Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri, Tablo 3&#39;te verilmiştir. </li><li> daha büyük ± 60 Hz bir sapma (yaklaşık 0.5 olmasını sağlamak için alan haritaları incelemekgörüntü boyunca 3 Tesla milyon başına parçalar). Varsa, shimming için alternatif bir yaklaşım benimsemek (farklı bir yöntem, VOI farklı yerleşim, vb.). </li><li> nütasyon açı haritalarının hesaplanması için 3D veri elde. Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri Tablo 2&#39;de verilmektedir. </li><li> Nominal nütasyon açısı aşırı sapma hiçbir alanları vardır emin olmak için saha haritaları inceleyin. Bu protokolde kullanılan RF bakliyat için anma nütasyon açısı ± 30% daha fazla sapmalar aşırı kabul edilir. </li></ol></li><li> QMRI Veri Edinme <ol><li> Bir inversiyon kurtarma sırasını kullanarak, T 1 hesaplanması için 3D görüntüler elde edin. Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri Tablo 3&#39;te sunulmaktadır. </li><li> Bu parametre abbrevia olduğu; (FS yağ sinyal bastırma mevcudiyetinde t 1 ölçüm tekrarted T 1, FS). </li><li> Çoklu spin-eko sekansı kullanarak, T 2 hesaplanması için tek dilim görüntüler elde. Tablo 3&#39;te sunulan görüntüleme parametrelerini kullanın. </li><li> Fs (t 2, FS) varlığında, T2 ölçümü tekrarlanır. </li><li> FS ile darbeli doygunluk dizisi ve Tablo 4&#39;te verilen görüntüleme parametreleri kullanılarak, QMT parametrelerinin hesaplanması için 3D görüntüler elde edin. </li><li> difüzyon ağırlıklı görüntülerde bir dizi kullanarak, difüzyon tensör parametrelerinin hesaplanması için çok kesitli veri elde. Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri Tablo 4&#39;te verilmektedir. </li><li> Altı gradient-eko görüntüleri bir dizi kullanarak, yağ / su görüntülerin hesaplanması için 3D veri elde. Bu çalışmalarda kullanılan görüntüleme parametreleri Tablo 5 &#39;de verilmektedir. </li></ol></li><li> QMRI Protokolü Tamamladıktan Sonra <ol><li> emin olunTüm görüntüler potansiyel düzeltilebilir eserler için onları inceleyerek ve yeterli sinyal-gürültü oranı ölçerek uygun kalitede. </li><li> Her qMRI veri kümesi için, resim serisi ilgi (ROI) çeşitli bölgeleri tanımlamak ve adım 3.5.1 ve 3.5.2 edinilen T 1 bağımlı veri (örneğin ilgili parametrenin bir fonksiyonu olarak bir sinyal incelemek, TI bir fonksiyonu olarak sinyal arsa ve veri adım 4.1.2 aşağıda listelenen inversiyon recovery fonksiyonu) izleyin emin olun. </li><li> manyetik olarak duyarlı nesneler için kişisel bir tarama tamamladıktan sonra, MR odaya girin. , Mıknatıstan katılımcıyı çıkarmak için tüm askıları ve dolgu kaldırmak ve MR tarayıcı ve MR odası çıkışta katılımcıyı yardımcı olur. </li><li> işlenmek üzere yerel iş istasyonunda yerel sağlık gizlilik yasalarına, uyumlu yöntemleri kullanarak, veri aktarımı; veri Tıp (DICOM) dosyaları veya satıcı Dijital Görüntüleme Communications olarak ihraç edilebilir&#39;Nin mülkiyet biçimi (Bu protokolde kullanılan yöntem). </li></ol></li></ol> 4. qMRI Verileri Analiz <ol><li> Parametrik Maps hesaplayın <ol><li> bilimsel hesaplama ve görüntü analizi için tasarlanmış bir bilgisayar programı kullanın. görüntüdeki sinyal yoğunluklarının bir histogram inceleyerek, gürültü alanlarından sinyal alanları delineates bir sinyal eşik tabanlı görüntü maskesi oluşturur. görüntülerin sinyal kısımlarında her piksel için aşağıdaki adımları tamamlayın. </li><li> Her inversiyon süresi (TI) için sinyal yoğunluğu S ölçerek T 1 verileri analiz edin. Ardından, azaltılmış ön gecikme modeli ile inversiyon-kurtarma S değerleri uygun: <img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/52352/52352equation1.jpg" /> M 0 denge durumuna da mıknatıslanma temsil eden bir sinyal yoğunluğu olduğu, S f, inversiyon oranıve TD öncesi gecikme zamanı. Ardından, FS, T 1, FS ile sürekli boyuna relaksasyon zamanı belirlenmesini sağlayan aynı model FS ile veri sığdırmak. </li><li> Her TE de S ölçerek t 2 verileri analiz edin. Sonra, bir mono-üstel bozulma modeli veri sığdırmak: <img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/52352/52352equation2.jpg" /> burada N başlangıçta ofset sinyaldir. Okuyucu da, aşağıda bu gibi bir çok-üstel modeli verileri, uygun karar verebilir: <img alt="Equation3" src="/files/ftp_upload/52352/52352equation3.jpg" /> J üstel bileşenleri ve, K ve T, 2J sayısı olduğu bir bileşen TH J bağlantılı sinyal fraksiyonu ve T2 değerleridir. Ya da, okuyucu negatif olmayan bir en küçük kareler (NNLS) yöntemini 3 kullanabilir. latter durumda, Multi-üstel Gevşeme Analizi (MERA) araç 33 serbestçe kullanılabilir; diğer programlar da mevcuttur. ve FS olmadan veri bu analizleri tekrarlayın. </li><li> QMT verileri analiz etmek, offset her ışınlama gücü ve frekans için S ölçün. Nütasyon açısı haritaları kullanarak (aşağıdaki denklemde Ê 1 ile temsil edilir), nominal ışınlama güçleri düzeltin. Uygulanan offset frekansları ayarlamak için B 0 haritalar kullanılarak frekans uzaklıklar (aşağıdaki denklemde Δ f) düzeltin. Ardından, aşağıdaki modele 34,35 veri sığdırmak <img alt="Equation4" src="/files/ftp_upload/52352/52352equation4.jpg" /> serbest su havuzu uzunlamasına gevşeme oranı serbest su havuzuna makromoleküler havuzundan kur nerede, (1 s -1 olduğu varsayılır) makromoleküler havuz boyuna gevşeme oranı, PSR olduğunu olduğunu T <sub&gt; Ücretsiz su havuzu 2 ve ω 1CWPE doygunluk darbesinin ortalama gücüdür. Henkelman ve arkadaşları 34,35 çalışmalarının tarif edildiği gibi makromoleküler havuz uzunlamasına manyetizasyon doyma oranı, bir süper-Lorentz modeli ile açıklanmaktadır. </li><li> DTI verileri analiz etmek için, ilk olarak uygun olmayan difüzyon ağırlıklı görüntüye her difüzyon ağırlıklı görüntü kaydetmek için bir afin dönüşüm algoritması 36 kullanın. Sonra, her bir piksel için, olmayan difüzyon ağırlıklı görüntüde ve her difüzyon ağırlıklı yönde S değerlerini ölçün. difüzyon kodlama yönde oluşan bir matris oluşturur. Çok değişkenli, ağırlıklı en küçük kareler regresyon kullanılarak difüzyon kodlama matrisi ve form D sinyal verilerini geriler. Köşegenleştirme D özdeğerler ve özvektörler bir büyüklük-sıralama yapmak ve. Sonra da ortalama yayılma (MD) hesaplamak: <img alt= &quot;Equation5&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 52352 / 52352equation5.jpg&quot; /&gt; nerede λ 1, λ 2, ve λ 3 difüzyon tensör özdeğerleridir. Ayrıca olarak fraksiyonel anizotropi (FA) hesaplamak: <img alt="Equation6" src="/files/ftp_upload/52352/52352equation6.jpg" /> </li><li> (Https://github.com/welcheb/FattyRiot ücretsiz indirmek için bu tür FattyRiot algoritması olarak) kimyasal kayma dayalı su ve yağ sinyallerini ayıran bir nicel bir yaklaşım kullanarak FWMRI verileri analiz edin. </li></ol></li><li> Analiz için İlgi Bölgeleri tanımlayın <ol><li> (Ilgi her kasın sınırlarını tanımlayarak) anatomik görüntülerde İB&#39;leri belirtin. Bir örnek, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> qMRI görüntülerin matris boyutuna uyacak şekilde yeniden boyutlandırmak İB&#39;leri. Gerekirse, katılımcı hareket ederse (örneğin qMRI harita maç ROI hizasını ayarlamaksatın almalar arasında, ROI konumunun bir çeviri), kas sınırları örtüşen önlemek için gerekli olabilir. </li><li> Her ROI inceleyin. Gerekirse, hiçbir piksel kısmi hacim eserler olmayan kasılma doku ve akış eserler içeren dahil olmasını sağlamak; örnekler için bakınız Şekil 1 ediniz. </li><li> Seçilen ROI içindeki tüm piksel qMRI değerlerinin ortalama ve standart sapma hesaplayın. </li></ol></li></ol>

None of the authors has a financial conflict of interest to report.

Böyle müsküler distrofi ve idiyopatik inflamatuar miyopatilerde olarak kas hastalıkları görülme sıklıklarının nadir bireysel varlıklar olarak, etiyolojisinde heterojen ve hastalıkların grubunun oluşturmaktadır. Örneğin, Duchenne müsküler distrofi - müsküler distrofi en yaygın biçimi - 1 3.500 canlı erkek bebek doğumlarının 37,38 insidansı vardır; dermatomiyozit, bu protokol uygulanmış olduğu 100,000 39 1 arasında bir oranda bulunur. Bu hastalıkların yüksek genel...

Kantitatif manyetik rezonans görüntüleme (qMRI) fiziksel, kimyasal ölçmek için geliştirme ve MRI kullanımını tarif eder ve / veya canlı sistemler biyolojik özellikleri. QMRI bir ilgi konusu doku ve bir MRI darbe dizisi oluşan sistem için biyofiziksel modeli kabul gerektirir. darbe dizisi modelinde ilgi parametreye görüntüleri &#39;sinyal yoğunlukları duyarlı şekilde tasarlanmıştır. MR sinyal özellikleri (sinyal büyüklüğü, sıklık, ve / veya faz) modeline göre ölçülmüştür ve analiz edilir. hedef ölçüm sürekli dağıtılmış fiziksel birimlerine sahip olan bir fiziksel ya da biyolojik bir parametrenin tarafsız bir, niceliksel bir tahminini üretmek için. Genellikle sistemi açıklayan denklemleri analiz ve kimin piksel değerleri doğrudan değişkenin değerlerini yansıtan bir görüntü üreten, piksel-piksel bazında takılmıştır. Bu tür bir görüntü parametrik haritası olarak ifade edilir. qMRI yaygın bir kullanımı development ve biyomarkerların uygulama. Biyomarkerler, bir hastalık mekanizmasını araştırmak tanısı koymak, prognozun belirlenmesi, ve / veya bir terapötik yanıtı değerlendirmek için de kullanılabilir. Bunlar, endojen veya eksojen moleküllerin, histolojik numune, fiziksel bir miktar ya da bir iç görüntü konsantrasyonuna faaliyetlerinin şeklini alabilir. biyomarkerların bazı genel şartları nesnel ölçü fiziksel birimleri kullanarak sürekli dağıtılmış değişken ölçmek yönündedir; ilgi patoloji ile net, iyi anlaşılan bir ilişki var; için iyileştirme ve klinik durumuna kötüleşmesine karşı duyarlıdır; ve uygun doğruluk ve hassasiyet ile ölçülebilir. Onlar hasta konforunu teşvik ve minimal ilgi patoloji rahatsız olarak non-invaziv veya minimal invaziv biyomarkerlar, özellikle tercih edilir. kas hastalığı için görüntü tabanlı biyobelirteçlerini geliştirmek için bir hedef complementar yollarla kas hastalığı yansıtmakY, daha fazla spesifik daha fazla mesafeli olarak daha seçici ve / veya mevcut yaklaşımlara göre daha az invaziv. Bu konuda qMRI özel bir avantajı da bilgi birden fazla türde entegre ve böylece potansiyel hastalık sürecinin birçok açıdan karakterize potansiyeline sahip olmasıdır. Bu özellik, sıklıkla bir yağ ikamesi, fibroz, Myofilament kafes ( &quot;Z disk akış&quot;) bozulması ve zar hasan ile enflamasyon, nekrozu ve / ya da atrofisini içeren uzamsal değişken karmaşık patoloji sergileyen kas hastalıklarında önemlidir . qMRI yöntemlerinin diğer bir avantajı, kontrast bazlı MR görüntüleri kalitatif ya da yarı-kantitatif açıklamalar yalnızca patoloji, aynı zamanda görüntü tedarik parametreleri, donanım farklılıkları ve insan algısını yansımasıdır. Bu son sayısında bir örneği Wokke et al., Yağ sızması yarı kantitatif değerlendirmeler w, son derece değişken ve sık sık yanlış olduğunu gösterdi tarafından gösterilmiştirkantitatif yağ / su MRI (FWMRI) ile karşılaştırıldığında tavuk 1. Protokol Burada anlatılan (QMT) parametreleri, difüzyon tensör MRG (DT-MRI) kullanılarak su difüzyon katsayıları ve kas yapısı kullanılarak boyuna (T 1) ve enine (T 2) gevşeme zaman sabitleri, kantitatif manyetizasyon transfer ölçmek için nabız dizilerini içeren yapısal görüntüleri ve FWMRI. T 1, net mıknatıslanma vektörü ters ve sistem denge döner olarak büyüklüğü örneklenmiş olan bir ters geri sekansı kullanılarak ölçülür. T 2 arka arkaya böyle Carr-Purcell Meiboom-Gill (CPMG) yöntemi olarak refocusing bakliyat, bir tren kullanarak enine mıknatıslanma refocusing ve ortaya çıkan yan yankıları örnekleme ile ölçülür. T, 1 ve T 2 veri EXPone bir dizi kabul ya da olmayan bir doğrusal eğri uydurma yöntemler kullanılarak analiz edilebilirntial bileşenler, a priori (tipik olarak bir ila üç) veya sinyal genliklerinin spektrumu sonuçlanan çürüyen üstel bir sayıda toplamına gözlenen verilerin uygun bir doğrusal ters yaklaşımı kullanarak. Bu yaklaşım en az negatif olmayan kare (NNLS) çözümü 3 gerektirir ve genellikle istikrarlı sonuçlar üretmek için ek düzene sahiptir. T1 ve T2 ölçümleri geniş kas hastalıkları ve hasar 4-9 çalışma için kullanılmıştır. T 1 değerleri tipik olarak kas yağ infiltre bölgelerde azalmıştır ve iltihaplı bölgelere 4-6 yükselmiştir; T 2 değerleri hem yağ-sızmış ve iltihaplı bölgelerde 10 yükselmiştir. QMT-MR ücretsiz su proton (havuz boyutu oranı, PSR) için makromoleküler oranı tahminine göre dokularda serbest su ve katı-benzeri makromoleküler proton havuzları karakterize; dinlenmek içselBu havuzların ation oranları; ve aralarındaki değişim oranları. Ortak QMT yaklaşımlar darbeli doygunluğu 11 ve seçici inversiyon kurtarma 12,13 yöntemleri içerir. protokol aşağıda su proton sinyalinin çizgi genişliği dar göre makromoleküler bir proton sinyalinin çizgi genişliğine geniş, istismar darbeli doygunluk yaklaşım, kullanımını tarif etmektedir. Su sinyalinden yeterince farklı rezonans frekanslarında makromoleküler sinyal doyurarak, su sinyali katı ve serbest su proton havuzları arasında mıknatıslanma transferi bir sonucu olarak azalır. Veri kantitatif biyofiziksel modeli kullanılarak analiz edilir. QMT geliştirilen ve sağlıklı kas 14,15 uygulanan ve son soyut kas hastalığı 16 uygulanmasını açıklayan ortaya çıkmıştır. Inflamasyon PSR 17 azaldığı gösterilmiştir, burada QMT kas iltihabı küçük hayvan modelleri incelemek için kullanılmıştır. Mademki MT olarakmakromoleküler ve su hem de içeriğini yansıtan, MT verileri de fibrozis 18,19 yansıtıyor olabilir. DT-MRI sipariş uzunlamasına hücrelerle dokularda su moleküllerinin anizotropik difüzyon davranışı ölçmek için kullanılır. DT-MRI olarak, su dağılım, altı ya da daha fazla farklı yönlerde ölçülür; Bu sinyaller daha sonra bir tensör modeli 20 takılmıştır. Difüzyon tensör, D, (üç temel difüzyon olan) üç özdeğer ve (üç difüzyon katsayılarının karşılık gelen yön göstermek) üç özvektörler elde etmek için kösegenlestirilir. D türetilen bu ve diğer nicel endeksleri bir mikroskobik düzeyde doku yapısı ve yönlendirme hakkında bilgi verir. Kas difüzyon özellikleri, özellikle D üçüncü özdeğer ve difüzyon anizotropi derecesi nedeniyle deneysel yaralanma 2 kas iltihabı 17 ve kas hasarı yansıtır1, gerilme yaralanması 22 ve hastalık 23,24. Kas difüzyon özelliklerine Diğer potansiyel etkileri, hücre çapı 25 ve membran geçirgenliği değişiklikleri değişiklikleri içerir. Son olarak, kas atrofisi, olmadan veya makroskopik yağ infiltrasyonu olmadan, birçok kas hastalıklarının patolojik bir bileşenidir. Kas atrofi yağlı infiltrasyon değerlendirmek için kas kesit alanı veya hacmi ve FW-MR ölçmek için yapısal görüntüleri kullanarak değerlendirilebilir. Yağ infiltrasyonu niteliksel T 1 tarif edilebilir - ve T 2 görüntüleri 26 -ağırlıklı, ama yağ ve su sinyalleri iyi yağ ve su proton 27-29 farklı rezonans frekanslarını istismar görüntüleri oluşturarak ölçülür. Kantitatif yağ / su görüntüleme yöntemleri gibi müsküler distrofi 1,30,31 olarak kas hastalıklarında uygulanmıştır ve bu hastalarda 31 ambulasyon kaybı tahmin edebilirsiniz. <p= &quot;Jove_content&quot; class&gt; Burada anlatılan qMRI protokol otoimmün inflamatuar miyopatiler dermatomiyoziti (DM) ve polimiyozit (PM) kas durumu karakterize etmek bu ölçümlerin hepsi kullanır. Bunun röprodüsibilite dahil protokol daha başka ayrıntıları, daha önce 32 yayınlanmıştır. protokol özellikle bizim sistemlerde programlanmış standart darbe dizileri yanı sıra radyofrekans (RF) ve manyetik alan degrade nesneleri içerir. Yazarlar protokolü (örneğin müsküler distrofi gibi) aynı zamanda kas atrofi, enflamasyon ve yağ infiltrasyonu ile karakterize diğer nöromüsküler hastalıklarda uygulanabilir olduğunu tahmin ediyoruz.

<table><tbody><tr><td>3T human MRI system</td><td>Philips Medical Systems (Best, the Netherlands)</td><td></td><td>Achieva/Intera</td></tr><tr><td>Cardiac phased array receive coil</td><td>Philips Medical Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pillows, straps, bolsters, and other positioning devices</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Computer with MATLAB software</td><td>The Mathworks, Inc (Natick, MA)</td><td></td><td>r. 2014</td></tr></tbody></table>

quantitative magnetic resonance imaging of skeletal muscle disease

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

Şekil 1 polimiyozit bir hastanın orta uyluk edinilen temsilcisi eksenel anatomik görüntüleri gösterir. Ayrıca şim hacminin de-düzlem projeksiyon konumudur gösterilmiştir. 7 - Her qMRI yöntemi için temsili parametre haritaları, bu aynı hastadan alınan tüm Şekil 2 sağlanmaktadır. Şekiller 2A ve 2B, sırasıyla Δ B ...

Watch this Scientific Journal Video about Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease at JoVE.com

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Nöromüsküler hastalıklar genellikle zamansal olarak değişen, uzaysal olarak, heterojen ve çok yönlü patolojisinin sergiler. Bu protokolün amacı, non-invaziv manyetik rezonans görüntüleme yöntemleri kullanılarak bu patolojinin karakterize etmektir.

İskelet Kası Hastalığının kantitatif Manyetik Rezonans Görüntüleme

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

quantitative-magnetic-resonance-imaging-of-skeletal-muscle-disease

Research

JoVE Journal

Medicine

19.3K Görüntüleme.  Vanderbilt University.  Nöromüsküler hastalıklar genellikle zamansal olarak değişen, uzaysal olarak, heterojen ve çok yönlü patolojisinin sergiler. Bu protokolün amacı, non-invaziv manyetik rezonans görüntüleme yöntemleri kullanılarak bu patolojinin karakterize etmektir. 

Video: Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking 

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

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

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

Özellik Takibi Manyetik Rezonans Türetilmiş Miyokard Gerinim Değerlendirmesi

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

Tıp

An in vivo Rodent Model of Contraction-induced Injury and Non-invasive Monitoring of Recovery

Muscle strains are one of the most common complaints treated by physicians. A muscle injury is typically diagnosed from the patient history and physical exam alone, however the clinical presentation can vary greatly depending on the extent of injury, the patient's pain tolerance, etc. In patients with muscle injury or muscle disease, assessment of muscle damage is typically limited to clinical signs, such as tenderness, strength, range of motion, and more recently, imaging studies. Biological markers, such as serum creatine kinase levels, are typically elevated with muscle injury, but their levels do not always correlate with the loss of force production. This is even true of histological findings from animals, which provide a "direct measure" of damage, but do not account for all the loss of function. Some have argued that the most comprehensive measure of the overall health of the muscle in contractile force. Because muscle injury is a random event that occurs under a variety of biomechanical conditions, it is difficult to study. Here, we describe an in vivo animal model to measure torque and to produce a reliable muscle injury. We also describe our model for measurement of force from an isolated muscle in situ. Furthermore, we describe our small animal MRI procedure.

An in vivo Rodent Model of Contraction-induced Injury and Non-invasive Monitoring of Recovery

An in vivo animal model of injury is described. The method takes advantage of the subcutaneous position of the fibular nerve. Velocity, timing of muscle activation, and arc of motion are all pre-determined and synchronized using commercial software. Post injury changes are monitored in vivo using MR imaging/spectroscopy.

Bir In vivo</emDaralma indüklenen Sakatlık ve Kurtarma Non-invaziv İzleme> Kemirgen Model

Muscle strains are one of the most  common complaints treated by physicians. A muscle injury is typically diagnosed from the patient history and  physical ...

X-ray Diffraction of Intact Murine Skeletal Muscle as a Tool for Studying the Structural Basis of Muscle Disease

Transgenic mouse models have been important tools for studying the relationship of genotype to phenotype for human diseases including those of skeletal muscle. Mouse skeletal muscle has been shown to produce high quality X-ray diffraction patterns on third generation synchrotron beamlines providing an opportunity to link changes at the level of the genotype to functional phenotypes in health and disease by determining the structural consequences of genetic changes. We present detailed protocols for preparation of specimens, collecting the X-ray patterns and extracting relevant structural parameters from the X-ray patterns that may help guide experimenters wishing to perform such experiments for themselves.

We present detailed protocols for performing small-angle X-ray diffraction experiments using intact mouse skeletal muscles. With the wide availability of transgenic mouse models for human diseases, this experimental platform can form a useful test bed for elucidating the structural basis of genetic muscle diseases

Kas hastalığının yapısal temelini Incelemek için bir araç olarak bozulmamış Murine Iskelet kasının X-ışını kırması

Transgenic mouse models have been important tools for studying the relationship of genotype to phenotype for human diseases including those of skeletal ...

Gelişim Biyolojisi

Noninvasive Assessment of Cardiac Abnormalities in Experimental Autoimmune Myocarditis by Magnetic Resonance Microscopy Imaging in the Mouse

Myocarditis is an inflammation of the myocardium, but only ~10% of those affected show clinical manifestations of the disease. To study the immune events of myocardial injuries, various mouse models of myocarditis have been widely used. This study involved experimental autoimmune myocarditis (EAM) induced with cardiac myosin heavy chain (Myhc)-&#945; 334-352 in A/J mice; the affected animals develop lymphocytic myocarditis but with no apparent clinical signs. In this model, the utility of magnetic resonance microscopy (MRM) as a non-invasive modality to determine the cardiac structural and functional changes in animals immunized with Myhc-&#945; 334-352 is shown. EAM and healthy mice were imaged using a 9.4 T (400 MHz) 89 mm vertical core bore scanner equipped with a 4 cm millipede radio-frequency imaging probe and 100 G/cm triple axis gradients. Cardiac images were acquired from anesthetized animals using a gradient-echo-based cine pulse sequence, and the animals were monitored by respiration and pulse oximetry. The analysis revealed an increase in the thickness of the ventricular wall in EAM mice, with a corresponding decrease in the interior diameter of ventricles, when compared with healthy mice. The data suggest that morphological and functional changes in the inflamed hearts can be non-invasively monitored by MRM in live animals. In conclusion, MRM offers an advantage of assessing the progression and regression of myocardial injuries in diseases caused by infectious agents, as well as response to therapies.

This study demonstrates the successful establishment of magnetic resonance microscopy imaging as a non-invasive tool to assess the cardiac abnormalities in mice affected with autoimmune myocarditis. The data indicate that the technique can be used to monitor the disease-progression in live animals.

Fare Manyetik Rezonans Görüntüleme Mikroskopi tarafından Deneysel Otoimmün Miyokardit Kardiyak anormallikler noninvaziv değerlendirilmesi

Myocarditis is an inflammation of the myocardium, but only ~10% of those affected show clinical manifestations of the disease. To study the immune events ...

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo and noninvasively in humans via phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS). However, the approach has not been widely adopted in translational and clinical research, with variations in methodology and limited guidance from the literature. Increased optimization, standardization, and dissemination of methods for in vivo 31PMRS would facilitate the development of targeted therapies to improve OXPHOS capacity and could ultimately favorably impact cardiovascular health. 31PMRS produces a noninvasive, in vivo measure of OXPHOS capacity in human skeletal muscle, as opposed to alternative measures obtained from explanted and potentially altered mitochondria via muscle biopsy. It relies upon only modest additional instrumentation beyond what is already in place on magnetic resonance scanners available for clinical and translational research at most institutions. In this work, we outline a method to measure in vivo skeletal muscle OXPHOS. The technique is demonstrated using a 1.5 Tesla whole-body MR scanner equipped with the suitable hardware and software for 31PMRS, and we explain a simple and robust protocol for in-magnet resistive exercise to rapidly fatigue the quadriceps muscle. Reproducibility and feasibility are demonstrated in volunteers as well as subjects over a wide range of functional capacities.

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

This work demonstrates the feasibility of an in vivo phosphorus-31 magnetic resonance spectroscopy (31PMRS) technique to quantify mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity in human skeletal muscle.

Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı<em&gt; İn Vivo</emİnsan İskelet Kası içinde&gt; Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

Measurements of Motor Function and Other Clinical Outcome Parameters in Ambulant Children with Duchenne Muscular Dystrophy

While the number of new treatment options tested in patients with Duchenne muscular dystrophy (DMD) is increasing, there is still no defining of the most reliable assessments regarding therapeutic efficacy. We present clinical and radiological outcome measures used in ambulatory patients participating in our trial &#34;Treatment with L-citrulline and metformin in Duchenne muscular dystrophy&#34;. The motor function measure is a validated test in patients with neuromuscular disorders that consists of 32 items and assesses all three dimensions of motor performance including standing and transfer (D1 subscore), axial and proximal motor function (D2 subscore), and distal motor function (D3 subscore). The test shows high intra- and inter-rater variability but only when strictly following guidelines of the materials, examination steps, and calculation of scores. The 6-minute walk test, timed 10-meter walk/run test, and supine-up time are commonly used timed functional tests that also sufficiently monitor changes in muscle function; however, they strongly depend on patient collaboration. Quantitative MRI is an objective and sensitive biomarker to detect subclinical changes, though the examination costs may be a reason for its limited use. In this study, a high correlation between all clinical assessments and quantitative MRI scans was found. The combinational use of these methods provides a better understanding about disease progression; however, longitudinal studies are needed to validate their reliability.

The aim of this study is to present the most reliable clinical outcome measures and their correlations with quantitative muscle MRI in ambulant patients with Duchenne muscular dystrophy.

Motor işlevleri ve diğer klinik sonuç parametreleri Duchenne kas distrofisi ile ayakta çocuklarda

While the number of new treatment options tested in patients with Duchenne muscular dystrophy (DMD) is increasing, there is still no defining of the most ...

Magnetic Resonance Imaging of Multiple Sclerosis at 7.0 Tesla

The overall goal of this article is to demonstrate a state-of-the-art ultrahigh field (UHF) magnetic resonance (MR) protocol of the brain at 7.0 Tesla in multiple sclerosis (MS) patients. MS is a chronic inflammatory, demyelinating, neurodegenerative disease that is characterized by white and gray matter lesions. Detection of spatially and temporally disseminated T2-hyperintense lesions by the use of MRI at 1.5 T and 3 T represents a crucial diagnostic tool in clinical practice to establish accurate diagnosis of MS based on the current version of the 2017 McDonald criteria. However, the differentiation of MS lesions from brain white matter lesions of other origins can sometimes be challenging due to their resembling morphology at lower magnetic field strengths (typically 3 T). Ultrahigh field MR (UHF-MR) benefits from increased signal-to-noise ratio and enhanced spatial resolution, both key to superior imaging for more accurate and definitive diagnoses of subtle lesions. Hence, MRI at 7.0 T has shown encouraging results to overcome the challenges of MS differential diagnosis by providing MS-specific neuroimaging markers (e.g., central vein sign, hypointense rim structures and differentiation of MS grey matter lesions). These markers and others can be identified by other MR contrasts other than T1 and T2 (T2*, phase, diffusion) and substantially improve the differentiation of MS lesions from those occurring in other neuroinflammatory conditions such as neuromyelitis optica and Susac syndrome. In this article, we describe our current technical approach to study cerebral white and grey matter lesions in MS patients at 7.0 T using different MR acquisition methods. The up-to-date protocol includes the preparation of the MR setup including the radio-frequency coils customized for UHF-MR, standardized screening, safety and interview procedures with MS patients, patient positioning in the MR scanner and acquisition of dedicated brain scans tailored for examining MS.

Here, we present a protocol to acquire magnetic resonance (MR) images of multiple sclerosis (MS) patient brains at 7.0 Tesla. The protocol includes preparation of the setup including the radio-frequency coils, standardized interview procedures with MS patients, subject positioning in the MR scanner and MR data acquisition.

7.0 Tesla'da Multipl Sklerozun Manyetik Rezonans Görüntülemesi

The overall goal of this article is to demonstrate a state-of-the-art ultrahigh field (UHF) magnetic resonance (MR) protocol of the brain at 7.0 Tesla in ...

Decellularizasyon Yoluyla İskelet Kası Yağ İnfiltrasyonunun Miktar Tayini

Decellularization-Based Quantification of Skeletal Muscle Fatty Infiltration

Fatty infiltration is the accumulation of adipocytes between myofibers in skeletal muscle and is a prominent feature of many myopathies, metabolic disorders, and dystrophies. Clinically in human populations, fatty infiltration is assessed using noninvasive methods, including computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and ultrasound (US). Although some studies have used CT or MRI to quantify fatty infiltration in mouse muscle, costs and insufficient spatial resolution remain challenging. Other small animal methods utilize histology to visualize individual adipocytes; however, this methodology suffers from sampling bias in heterogeneous pathology. This protocol describes the methodology to qualitatively view and quantitatively measure fatty infiltration comprehensively throughout intact mouse muscle and at the level of individual adipocytes using decellularization. The protocol is not limited to specific muscles or specific species and can be extended to human biopsy. Additionally, gross qualitative and quantitative assessments can be made with standard laboratory equipment for little cost, making this procedure more accessible across research laboratories.

Yazar Spotlight: İskelet Kası Yağ İnfiltrasyonunun Decellularizasyona Dayalı Miktar Tayini  

The present study describes decellularization-based methodologies for visualizing and quantifying intramuscular adipose tissue (IMAT) deposition through intact muscle volume, as well as quantifying metrics of individual adipocytes that comprise IMAT.

İskelet Kası Hastalığının kantitatif Manyetik Rezonans Görüntüleme

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Özellik Takibi Manyetik Rezonans Türetilmiş Miyokard Gerinim Değerlendirmesi

Bir In vivo Kemirgen Model

Kas hastalığının yapısal temelini Incelemek için bir araç olarak bozulmamış Murine Iskelet kasının X-ışını kırması

Fare Manyetik Rezonans Görüntüleme Mikroskopi tarafından Deneysel Otoimmün Miyokardit Kardiyak anormallikler noninvaziv değerlendirilmesi

Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı

Motor işlevleri ve diğer klinik sonuç parametreleri Duchenne kas distrofisi ile ayakta çocuklarda

7.0 Tesla'da Multipl Sklerozun Manyetik Rezonans Görüntülemesi

İskelet Kası Yağ İnfiltrasyonunun Decellularizasyona Dayalı Miktar Tayini

İskelet Kası Yağ İnfiltrasyonunun Decellularizasyona Dayalı Miktar Tayini

İskelet Kası Yağ İnfiltrasyonunun Decellularizasyona Dayalı Miktar Tayini