Biz deneysel yardım için Kyle Stehlik, Natasha Wilkins ve Matt Runquist teşekkür ederiz. Araştırma ve Eğitim Girişimi Fonu, Wisconsin Tıp Koleji ilerleyen Sağlıklı Wisconsin bağış bir bileşeni, ve Craig H. Neilsen Vakfı aracılığıyla finanse edilmektedir.

NOT: Etik Açıklama: Kurumsal Bakım ve Kullanım Komiteleri (IACUC) Wisconsin Tıp Koleji ve Clement J. Zablocki VA Tıp Merkezi, tüm prosedürleri onayladı. 1. Hayvan Hazırlama ve İzleme <ol><li> Tıbbi hava içinde% 5 izofluran kullanılarak, bir indüksiyon odasında sıçan anestezisi. Doğrulma refleksi yoktur ve arka pençe sıkma hiçbir çekilme refleksi üretir,% 2 anestezi azaltmak ve baş-ilk yüzüstü pozisyonda tarayıcı yatağına hayvan aktarın. Işlem boyunca bir burun konisi cihazı içinden% 2 izofluran bakımı ve yaklaşık 1 L / dakikalık bir akış hızında, tıbbi hava tutun. Anestezi altında iken korneaya zarar görmesini önlemek için sıçan gözlerine yağlama merhem küçük bir miktar uygulayın. </li><li> Sıçan gövde etrafında güvenli bir solunum izleme kemeri yerleştirin. Solunum yolluk sistemine kemeri takın. Tarayıcı deliğine sıçan ilerleyen, Check-In önce<html> Solunum döngüsü açık ve tutarlı olmasını sağlamak için solunum izleme bilgisayarı k. Gerekirse bu adımı görüntü kalitesi için zorunludur, çünkü kemer ayarlayın. </li><li> Monitör ve bir rektal prob ve sıcak hava ısıtma sistemi içinden 37 ° C &#39;de, hayvanın vücut ısısını korumak. 1.2 ve% 2 arasındaki anestezi düzeyini ayarlayarak dakika başına 30-45 nefesler arasında solunum hızı koruyun. </li><li> Bir lokma çubuğu ile baş tutucu sıçan yerleştirin ve vida-kulak çubukları (Şekil 1) ve servikal vertebra bobin merkezinde konumlandırılmış kadar kareleme hacmi bobin halinde kafasını kaydırın. NOT: sıçanın omuz bobin halinde daha fazla ilerlemesini önleyebilir. </li><li> Tarayıcı deliğine sıçan ve destekleyici sahipleri Advance. Varsa, ayar ve uygun frekansa bobin eşleşen kapasitörler ayarlamak ve bobin satıcı tarafından verilen talimatlara göre empedans. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. MRG Tarama Parametreleri NOT: Burada anlatılan prosedürler 9.4 T yatay delik küçük hayvan sistemi kullanılan, ancak küçük hayvan MR sistemlerinin diğer alan güçlü uygulanabilir. <ol><li> Yinelemeli alıcı kazanç manyetik alanın homojenliği (shimming), radyofrekans güç kalibrasyon ve ayar iyileştirilmesi, rezonans frekansının tespiti için MR sisteminin otomatik prosedürleri kullanın. </li><li> Sistemin yazılım arayüzü kullanarak, doğru konumlandırma sağlamak için varsayılan üç düzlem izci tarama edinin. <ol><li> &quot;Yeni tarama&quot; seçeneğini tripilot tıklayın ve görüntüleri elde etmek için &quot;trafik ışığı&quot; tıklayın. </li><li> Servikal omurganın orta mıknatısın merkezi ve MRG bobin merkezi hem de hizalanmış olduğundan emin olun. Mıknatıs, bas içindeki omurga merkezi veya beşik çekin ve doğrulama için keşif taraması yeniden almak için. </li><li> Positio ayarlamak içinMRG bobinine servikal göreli n, yeniden konumlandırılması için mıknatıstan beşiğini çıkarın. Gerekirse pozisyon tutarlı kadar, bu işlemi tekrarlayın. Hayvan yeniden konumlandırılmış ise, adımı 2.1 tekrarlayın. </li></ol></li><li> Mevcut görüntüleme protokolü için yeni bir eko-planar difüzyon ağırlıklı spin-eko sekansı (DtiEpi) ekleyin. <ol><li> Yapılandırın ve aşağıdaki dışında varsayılan ayarları kullanarak DAG dizisi ile difüzyon ağırlıklı görüntüler elde: </li><li> 0.75 mm kalınlığında 12 dilim reçete dilim pozisyonu grafik arayüzü açın. Servikal kord ana eksenine dik dilimleri yönlendirmek. Farklı hayvanlar arasında ya da bir iç referans olarak beyincik tabanını kullanarak farklı görüntüleme oturumları tutarlı dilim konumlandırma olun. </li><li> &#39;Açık&#39; doygunluk bantlarını ayarlayın. Omurilik dışında, 10 mm&#39;lik bir kalınlığa sahip Pozisyon 4 doyma bantları bu dokularda sinyal en aza indirmek için veeserler (Şekil 3) ikna etmek için kendi potansiyelini azaltır. Set solunum yolluk &#39;üzerine&#39; (&#39;tetik modülü&#39;) için. NOT: Özel solunum yolluk darbe dizisi programlama konusunda bilgi ve deneyim gerektirir. Bu mevcut değilse, bir çözüm, tüm dilim hayvanın nefesleri arasında elde edilen sağlamak için 3-5 dilim sayısı ve 1 s TR azaltmaktır. Servikal kord tam kapsama almak dilimleri diğer alt kümesi ile tam dizisini tekrarlayın. </li><li> Araç kutusu simgesini tıklatın ve ardından &quot;Edit yöntemi.&quot; 4. Değişim sola-sağa faz kodlama yönü EPI bölümlerin sayısını ayarlayın. Diğer varsayılan ayarlar olmalıdır: aralığı = 0,3234 ms, EPI segmentinde başına toplam eko ​​tren uzunluğu = 32 echo. NOT: Diğer yapılardan hareket kirlenmesini azaltacak anterior-posterior yerine sol-sağ yön ayarlanmış faz kodlama. </li><li> Aşağıdaki geometri kullanıncal ayarları. Bir düzlem mekansal çözünürlükte sonuçlanan = x 128 128 ve düzlem alan-view = 25.6 x 25.6 mm Matris boyutu, = 0.200 x 0.200 mm. Dilim kalınlığı olun = 0.75 mm. Dilim dilim sipariş = boşluk = 0 mm, &quot;laması &#39;. </li><li> Aşağıdaki difüzyon ağırlıklı ayarları kullanın: DW ölçmek modu = &#39;DW kontrast&#39;, difüzyon gradyan süresi (δ) = 7 ms, difüzyon degrade ayırma (Δ) = 12 ms, beta-değerlerinin sayısı = 8, istenen b-değerleri = 0 250, 500, 750, 1.000, 1.500, 2.500, 3.500 mm / s 2, difüzyon yön = 2, difüzyon ağırlıklı yön = [1 0 0] sayısı ve [0 0 1] (yapımı uçaklar olmak paralel ve ) spinal kord eksenine dik. NOT: Bu ayarlarla, biz / aa 2 3.500 sn gibi yüksek b-değerleri elde. Donanım özellikleri ve difüzyon degrade süresi (δ) ve difüzyon degrade ayırma (Δ) beri, b-değeri sınırlayabilir diğer sistem performans özellikleri g bağlıdırBizim sistemde vardı radient performans,: (maksimum gradyan gücü: 440 mT / m, maksimum dönüş hızı: 3440 T / m / s). Mm2, en az 2000 s / yüksek b değeri basıklık ölçümleri, Şekil 2 b-değerleri için tavsiye edilir. </li><li> Aşağıdaki zamanlama ayarları kullanın. eko zamanı (TE) 27 ms (0 girerek minimum set), tekrarlama zamanı (TR) = 1,800 milisaniye =. </li></ol></li><li> Hazırlanan dizisi Edinme. Yukarıda listelenen parametreler ile, toplam satın alma süresi yaklaşık 25 dakikadır. </li><li> Satın almalar sadece solunum döngüsünün durağan (kıpırdamadan) bölümü (Şekil meydana böylece tüm taramalar boyunca, (yazılım sona erme algılama) ve MRG sistemine sinyal solunum yolluk yazılımı izlemek ve &quot;tetikleyici&quot; arasındaki gecikme süresini ayarlamak 2a, gri çizgi istikrarlı kısmı). 100-400 msn arasında bir tetikleme gecikme hayvanın solunum modeline bağlı olarak gereklidir. Bu arti azaltmaya yardımcı olurSolunum hareket (Şekil 3e) ile meydana gerçekler. </li><li> Varsa, satın alma zaman ek bir 25 dakika sürer &#39;açık&#39; olarak ayarlanmış özel &quot;çömezler ters&quot; ile diziyi tekrarlayın. NOT: Özel dizisi 9 &#39;Pat-ters&#39; Eğer (Adım 3 sırasında duyarlılık artifakı düzeltme için gerekli) ters yansıtma dizisi modifikasyon faz kodlama yönü seçimi izin verir ise sadece bir tek EPI faz kodlama yönü sağa (mümkün olduğu, kullanılamaz ) -to-sola veya soldan sağa. </li><li> Görüntüleme tamamlandığında, sahibinden hayvan kaldırmak ve onun kafesine geri. Sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın. </li></ol> 3. Görüntü İşleme <ol><li> Doğrudan sistemden DICOM formatındaki sistemden İhracat verileri (tercih) veya özel veya thir kullanarak Nifti biçimine verileri dönüştürmekD-parti yazılım. </li><li> Duyarlılık artefaktı düzeltme gerçekleştirin. <ol><li> B ayıklayın = her birinden 0 hacim FSL veya diğer MRG yazılım paketleri ile sağlanan araçları kullanarak, tek bir dosya içine tarayın. Her faz kodlamak yönü için bir dosya gereklidir. NOT: Her bir tarama uzunlamasına yönde difüzyon ağırlığı 8 tarama ve ardından enine yönde difüzyon ağırlığı, b değerlerini değişen 8 taramasından oluştuğu takdirde, örneğin, bir görüntü dosyası: B = 1 st 0 tarar ve 9. hacimleri ve ekstre edilmiş ve aşağıdaki kabuk kodu ile monte edilebilir: fslroi $ {} kadar _dwi_masked.nii.gz ısı1 0 1 fslroi $ {} kadar _dwi_masked.nii.gz ısı2 8 1 fslroi $ {} aşağı _dwi_masked.nii.gz temp3 0 1 fslroi $ {} aşağı _dwi_masked.nii.gz temp4 8 1 fslmerge -t blip_both ısı1 ısı 2 temp3 temp4 (Burada bu durumda yukarı, $ ve $ aşağı normale ile taramaları ve sırasıyla, faz kodlamak yön ters olarak). </li&gt; <li> Azaltılmış görüntü distorsiyon eserler ile düzeltilmiş dosyası oluşturmak için FSL 10,11 &#39;topup&#39; komutunu kullanın. Parametre haritalarının oluşturulması için kullanılacak ham DAG görüntüleri bu düzeltme uygulayın. NOT: komutunun kullanımı için talimatlar bulunabilir <a href="http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide">http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide</a> . Aşağıdaki gibi bu durumda komutunu kullanmak Örnek kodu: topup --imain = blip_both_nlmf_b0images_masked.nii --datain = .. / topup_data.txt --config =. / b02b0_ratspine.cnf --out = topup_splines_nlmf --iout = $ dışarı --verbose --logout = topuplog.log {} kadar dwiup = `ls $ * dwi_nlmFilt.nii` dwidown = `ls $ {} aşağı * dwi_nlmFilt.nii` applytopup --imain = $ {dwiup} $ {dwidown} --datain = .. / topup_data.txt --method = JAC --inindex = 1, $ ind --topup = topup_splines_nlmf --out = DAG $ _ {dışarı } v Kopya ve sıçan spin için $ {FSLDIR} /etc/flirtsch/b02b0.cnf varsayılan dosyayı düzenleyin10 faktörü ile --warpres ve --fwhm çizgilerle değerlerinin her azaltarak ark kablosu. </li></ol></li><li> Difüzyon ağırlıklı olan görüntüleri (Paravision bir DTI düzeni veya benzeri özel tasarım kullanarak) en az 6 olmayan dik yönlerde boyunca edinilen ise, standart DTI parametre haritaları hesaplamak için böyle FSL Difüzyon Toolbox 12 veya Camino 13 gibi yazılım paketleri kullanmak. Aksi takdirde, ileriye adımda 3.4 belirtildiği gibi, örneğin, sadece 2 yönleri boyunca difüzyon ağırlık kullanır yararlı ölçümleri üretilmesi için özel bir prosedür kullanınız. </li><li> Menüden - &quot;Mask oluşturun Dosya&gt;&quot; fslview içine topup tarafından çıkarılan düzeltilmiş DAG dosyasını yükleyin ve seçin. (Örneğin GM, dorsal WM için, ya da WM ventrolateral) bir doku türü içinde bir ilgi bölgeyi çizmek için kalem araçlarını kullanın. Bu dosyayı kaydedin ve istediğiniz diğer ROI sonra kullanmak için tekrarlayın. NOT: omurilikten bölüm ROI Diğer prosedürler 14,15 belgelenmiştir </syukarı&gt; ve ileri düzey kullanıcılar için tercih edilebilir. </li><li> DAG dosyasını maske ve sonra aşağıdaki komutu kullanarak her görüntü hacmi için ROI içinde ortalama sinyalini hesaplamak için ROI dosyasını kullanın: fslstats -t DWI_corrected.nii.gz -k GM_mask.nii.gz -M </li><li> Enine sinyal için bir vektör olarak, MATLAB gibi sayısal bilgi işlem programı içinde, ilk 8 sonuç kopyalama (örneğin o sig_T arama), ve B-sayısı 8 uzunlamasına sinyal (sig_L) için bir vektör olarak, ikinci 8 sonuç değerleri kullanılır. <ol><li> 8 B-değerlerinin bir vektör olarak bir sayısal hesaplama programı b-değerleri kopyalayın. enine ve boyuna yönde b değerleri aynıdır. Mümkünse, etkili beta-değer yerine anma b-değeri, &quot;Etkin B değeri&quot; olarak adım 2.3.5 parametre penceresinde listelenen tarayıcı, elde edilmelidir. </li><li> B-değer veri inci vs sinyali uygun sayısal bilgisayar programın eğri uydurma araç kutusunu kullanıne komut istemine cftools yazarak modeli istenen. Bunu yapmak için, &quot;Veri ...&quot; tıklayın ve x veri olarak y-veri olarak sinyal vektörleri b-değerleri seçin. Seçim &quot;... Montaj&quot; tıklatın ve &quot;uyum Türü&quot; altında &quot;Özel Denklemi,&quot; daha sonra uydurma bir denklemi girmek için &quot;Yeni&quot; ve &quot;Genel Denklemleri&quot; tıklayın. </li></ol></li><li> Standart difüzyon modeli sığdırmak için, denklem girin: S0. * Exp (-x. * D) &quot;(1) </li><li> Difüzyon ve ikinci dereceden terim (basıklık K) içeren bir modele uyması için devreye girer, Gauss difüzyon 16 sapma ölçmek için: S0. * Exp (-x. * D + (1/6). * (X. * D). ^ 2. * K) &quot;(2) </li><li> &quot;Uygula&quot; &quot;Tamam&quot; ve tıklayın. Çıkış penceresinde yayılma (D) ve basıklık (K) için tahmini değerler dikkate alınmalıdır. &quot;Veri Seti:&quot; In seçicisi, denklemi ile kullanım için sig_T (veya sig_L) verileri seçin (1)veya (2) ve &quot;Uygula&quot; butonuna tıklayınız. </li><li> Enine ve boyuna difüzyon kullanarak anizotropi indeksi (AI) hesaplayın: AI = (D L D T) / (D L + D T) (3) Bu DTI modeli hesaplanan fraksiyonel anizotropi (FA) ile benzerdir. Basıklık için bir anizotropi endeksi de yayılma yerine enine ve boyuna basıklığını kullanılarak hesaplanabilir. Bu yöntem, Modele her parametrenin bir harita oluşturmak için omurga içinde her vokselden eğri uydurma araç kutusu komut satırı işlemi kullanmak da mümkündür vb K T, D, T, gibi model parametrelerinin değerlerini verir NOT . Alternatif uydurma yöntemleri kullanılabilir ve başka ayrıntılı olarak. 17 </li></ol>

<ol><li>Jirjis, M. B., Kurpad, S. N., Schmit, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+Vivo+Diffusion+Tensor+Imaging+of+Spinal+Cord+Injury+in+Rats+of+Varying+Degrees+of+Severity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Ex Vivo Diffusion Tensor Imaging of Spinal Cord Injury in Rats of Varying Degrees of Severity.</a> J Neurotrauma. 30 (18), 1577-1586 (2013).</li>
<li>Basser, P. J., Mattiello, J., Lebihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+Effective+Self-Diffusion+Tensor+from+the+NMR+Spin+Echo%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson%22%5BJournal%5D)">Estimation of the Effective Self-Diffusion Tensor from the NMR Spin Echo.</a> J Magn Reson. 103 (3), 247-254 (1994).</li>
<li>Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MR+diffusion+tensor+spectroscopy+and+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">MR diffusion tensor spectroscopy and imaging.</a> Biophys J. 66 (1), 259-267 (1994).</li>
<li>Song, S. -K., Sun, S. -W., Ju, W. -K., Lin, S. -J., Cross, A. H., Neufeld, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+tensor+imaging+detects+and+differentiates+axon+and+myelin+degeneration+in+mouse+optic+nerve+after+retinal+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Diffusion tensor imaging detects and differentiates axon and myelin degeneration in mouse optic nerve after retinal ischemia.</a> NeuroImage. 20 (3), 1714-1722 (2003).</li>
<li>Beckmann, N., Bruttel, K., Urban, L., Rudin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Signal+changes+in+the+spinal+cord+of+the+rat+after+injection+of+formalin+into+the+hindpaw%3A+characterization+using+functional+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Signal changes in the spinal cord of the rat after injection of formalin into the hindpaw: characterization using functional magnetic resonance imaging.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (10), 5034-5039 (1997).</li>
<li>Le Bihan, D., Poupon, C., Amadon, A., Lethimonnier, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artifacts+and+pitfalls+in+diffusion+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Reson+Imaging%22%5BJournal%5D)">Artifacts and pitfalls in diffusion MRI.</a> J Magn Reson Imaging. 24 (3), 478-488 (2006).</li>
<li>Ford, J. C., Hackney, D. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+characterization+of+diffusion+coefficients+in+a+rat+spinal+cord+injury+model%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">MRI characterization of diffusion coefficients in a rat spinal cord injury model.</a> Magn Reson Med. 31 (5), 488-494 (1994).</li>
<li>Clark, C. A., Barker, G. J., Tofts, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+diffusion+imaging+of+the+human+cervical+spinal+cord+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance diffusion imaging of the human cervical spinal cord in vivo.</a> Magn Reson Med. 41 (6), 1269-1273 (1999).</li>
<li>Mohammadi, S., Nagy, Z., Hutton, C., Josephs, O., Weiskopf, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correction+of+vibration+artifacts+in+DTI+using+phase-encoding+reversal+%28COVIPER%29%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Correction of vibration artifacts in DTI using phase-encoding reversal (COVIPER).</a> Magn Reson Med. 68 (3), 882-889 (2012).</li>
<li>Andersson, J. L. R., Skare, S., Ashburner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+correct+susceptibility+distortions+in+spin-echo+echo-planar+images%3A+application+to+diffusion+tensor+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">How to correct susceptibility distortions in spin-echo echo-planar images: application to diffusion tensor imaging.</a> NeuroImage. 20 (2), 870-888 (2003).</li>
<li>Smith, S. M., Jenkinson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, S208-S219 (2004).</li>
<li>Behrens, T. E. J., Woolrich, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+propagation+of+uncertainty+in+diffusion-weighted+MR+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Characterization and propagation of uncertainty in diffusion-weighted MR imaging.</a> Magn Reson Med. 50 (5), 1077-1088 (2003).</li>
<li>Cook, P. A., Bai, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Camino%3A+Open-Source+Diffusion-MRI+Reconstruction+and+Processing%5BTitle%5D)+AND+%2214th+Scientific+Meeting+of+the+International+Society+for+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Camino: Open-Source Diffusion-MRI Reconstruction and Processing.</a> 14th Scientific Meeting of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. , 2759(2006).</li>
<li>Kim, J. H., Tu, T. -W., Bayly, P. V., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+Speed+Does+Not+Determine+Severity+of+Spinal+Cord+Injury+in+Mice+with+Fixed+Impact+Displacement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Impact Speed Does Not Determine Severity of Spinal Cord Injury in Mice with Fixed Impact Displacement.</a> J Neurotrauma. 26 (8), 1395-1404 (2009).</li>
<li>Tu, T. -W., Kim, J. H., Yin, F. Q., Jakeman, L. B., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+myelination+on+axon+sparing+and+locomotor+function+recovery+in+spinal+cord+injury+assessed+using+diffusion+tensor+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">The impact of myelination on axon sparing and locomotor function recovery in spinal cord injury assessed using diffusion tensor imaging.</a> NMR Biomed. 26 (11), 1484-1495 (2013).</li>
<li>Jensen, J. H., Helpern, J. A., Ramani, A., Lu, H., Kaczynski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusional+kurtosis+imaging%3A+The+quantification+of+non-gaussian+water+diffusion+by+means+of+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Diffusional kurtosis imaging: The quantification of non-gaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging.</a> Magn Reson Med. 53 (6), 1432-1440 (2005).</li>
<li>Veraart, J., Sijbers, J., Sunaert, S., Leemans, A., Jeurissen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weighted+linear+least+squares+estimation+of+diffusion+MRI+parameters%3A+Strengths%2C+limitations%2C+and+pitfalls%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Weighted linear least squares estimation of diffusion MRI parameters: Strengths, limitations, and pitfalls.</a> NeuroImage. 81, 335-346 (2013).</li>
<li>Budgell, B. S., Bolton, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebrospinal+Fluid+Pressure+in+the+Anesthetized+Rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Manipulative+Physiol+Ther%22%5BJournal%5D)">Cerebrospinal Fluid Pressure in the Anesthetized Rat.</a> J Manipulative Physiol Ther. 30 (5), 351-356 (2007).</li>
<li>Tu, T. -W., Kim, J. H., Wang, J., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full+Tensor+Diffusion+Imaging+Is+Not+Required+To+Assess+the+White-Matter+Integrity+in+Mouse+Contusion+Spinal+Cord+Injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Full Tensor Diffusion Imaging Is Not Required To Assess the White-Matter Integrity in Mouse Contusion Spinal Cord Injury.</a> J Neurotrauma. 27 (1), 253-262 (2010).</li>
<li>Kim, J. H., Song, S. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+tensor+imaging+of+the+mouse+brainstem+and+cervical+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Diffusion tensor imaging of the mouse brainstem and cervical spinal cord.</a> Nat Protoc. 8 (2), 409-417 (2013).</li>
</ol>

Bu yazı için yayın ücretleri kısmen Bruker Corporation tarafından desteklenmiştir.

Burada özetlenen teknikler in vivo sıçan omurilik yüksek kaliteli difüzyon ağırlıklı görüntüler sağlayabilir. Görüntü kalitesi birçok faktöre bağlıdır, ancak spinal kord önemli olan birkaç benzersiz sorunları vardır. Hareket düzeltilmezse, kullanılamaz görüntüler neden olacağı önemli bir sorundur. Böylece, MR oturumu sırasında dikkatli izlenmesi gerekir. Görüntü eserler hareket ile tutarlı başlangıç ​​taramasında görülen ise, satın alma durdurmak ve bu post-processing kaldırmak zor olduğundan, eserler ortadan kaldırmak için adımlar atması. Solunum bilgisayar solunum izleme biriminin güçlü bir düzenli sinyali aldığında emin olun. solunum kemer tutarlı bir sinyal sağlar, ancak hayvanın nefes kısıtlamak değil, doğru gerginlik için ayarlanması gerekebilir. Her zaman anestezi uygun düzeyde tutmak; 1.5-2.0% izofloran eden experien kullanılmıştırce. Aynı şekilde, hayvan ve omurganın genel hareketinde azalma artifakttan ücretsiz görüntüler sağlamak için bir başka önemli yönüdür. Kalp döngüsü ile ilgili BOS nabız neden önemli hareketi yaşanıyor insan omurilik, aksine, kemirgen BOS nabız, solunum döngüsü 18 ile ağırlıklı olarak ilişkili olduğunu. Tam kordon tüm hareketi ortadan kaldırmak için zor olsa da, genellikle deneme yanılma yoluyla elde edilir, mümkün olduğu ölçüde, hareketi azaltmak için özellikle önemlidir. Ayrıca, çeşitli nörolojik yaralanmalar veya bozukluklar ile sıçanlar burada özetlenen prosedürler uyarlanmasını gerektirebilir anormal solunum oranları veya diğer fizyolojik komplikasyonları olabilir. Bu amaçla özel görüntü rekonstrüksiyon prosedürleri ile birlikte solunum yolluk için darbe dizisi değişiklikler, remov olamaz homojen olmayan manyetik alanlardan kaynaklanan bozulma etkilerini en aza indirmekMR sistemi üzerinde yapılan ayarlamalar tarafından ed. Benzer şekilde, görüntü kalitesi görüntüleme süresi süresine bağlıdır. Bizim örneğimizde, sadece iki yönden boyunca difüzyon ağırlıklı sayısını sınırlayan toplam görüntüleme zamanında bir azalma sağladı. Bu yaklaşımın bir sınırlaması artık diğer birçok çalışmalar için norm tam tensör analizi (DTG) ile uyumlu olmasıdır. Alternatif olarak, aynı satın alma süresini koruyarak daha iyi karakterizasyonu için izin verebilir az ortalamaları ve daha difüzyon yön veya b-değerleri kullanarak. Önceki çalışmalarda 2-yön yaklaşımı 6-yön (DTG) yaklaşımı 19 ile tutarlı bilgi sağladığını göstermiştir, ancak bakım dilimleri (ve difüzyon yön) sağlamak için alınması gereken kesin boyunca ve dik kordon yöneliktir. Ancak, birden fazla beta-değer elde daha iyi karakterizasyonu ve basıklık matematiksel montaj sağlar ve bir tek b-valu kullanımı üzerinde tavsiye edilirör. Ayrıca, tam dizi manyetik alan duyarlılık eserler etkisini azaltır, ve ortalama alma yoluyla genel görüntü kalitesini geliştiren bir ters fazlı kodlama yönü ile tekrar edilmiştir. Son olarak, bizim protokolde kullanılan görüntü çözünürlüğü beyaz ve gri maddenin net bir ayrım sağlar. Bu genellikle uzun tarama kez gider veya daha fazla eserler için potansiyel gelir rağmen daha yüksek çözünürlüğe sahip Görüntüler mümkündür. Radyofrekans bobinler, darbe dizileri, ve post-işleme yöntemleri gelişmeler bu yöntemin gelecekte uyarlamalar spinal kord görüntüleme geliştirilmesi etkisi olacaktır. Örneğin, yüzey rulo farelerde gözlenen benzer geliştirilmiş görüntü kalitesi için yararlı olabilir. 20 Bu önlemler, spinal kord yaralanmalarının klinik tanı ve tedavi için biyolojik olarak yararlı olma olasılığı yüksek olan.

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) sağlık ve hastalık hem de beyin ve omuriliğin bir pencere sağlayan invaziv olmayan bir araçtır. MRG, klinik tanı devrim yarattı, ama aynı zamanda laboratuar soruşturma için değerli bir araçtır. Nörolojik yaralanma veya hastalık hayvan modelleri patofizyolojisi anlamak ve tedavilerin keşfini hızlandırmak için bir platform sağlar. Bu yazıda, difüzyon tensör görüntüleme (DTG) kullanarak mikroyapı yaralanma 1 potansiyel biyobelirteçleri araştırmak için omurilik yaralanması sıçan modeli MR uygulamasını göstermektedir. görüntüleme biyomarkerların potansiyel keşif omurilik yaralanması olan hastaların tanı ve tedavisinde yardımcı olacaktır. Bu belirteçler, klinik ortamda kendi çeviri gözlem veya prognoz klinik öncesi modellerde tedavilerin keşif bir rol oynayabilir ve etkinleştirmek için muhtemeldir. DTI mikroskobik hareketini ölçen MR özel bir şeklidirSu molekülleri (yani difüzyon). DTI nedeniyle oryantasyon ve mikro kompozisyon ile ilgili bilgi sağlar difüzyon orantısız hızlı onlara dik daha akson boyunca olduğu akson varlığı, sinir sisteminde özellikle avantajlı olmuştur. Yayılma (MD) ve difüzyon yönü bağlı bir ölçüsünü ifade, doku içindeki toplam difüzyon bir ölçüsü de dahil olmak üzere DTI türetilen Skalar indisleri, fraksiyonel anizotropi (FA), 2,3, mikro karakterize geniş uygulamalar gördük sağlık ve hastalık 4, her iki sinir sistemi. Bu ölçümler diğer birçok MRG yöntemleri ile görünmez mikroskopik doku özelliklerini ortaya koymuştur. Önceki çalışmalar DTI sıçanlarda 1 toraks SKY aşağıdaki servikal kord içinde uzaktan mikroyapısal değişiklikleri algılar olduğunu göstermiştir. Lezyonun uzak DTI değişiklikler büyük olasılıkla nasıl tüm omurilik res yansıtacakyaralanmaya göletler ve potansiyel olarak ikinci yaralanma işaretleridir. In vivo sıçan omuriliği Görüntüleme birçok benzersiz zorluklar sunuyor. En önemlisi, omurilik solunum hareketi etkilenir ve çeşitli yöntemlerle hareketi en aza indirmek için dikkat gerektirir. Geçmiş çalışmalarda, immobilizasyon cihazları 5 tarama sırasında omurganın hareketini kaldırıldı. Servikal kablosunun görüntüleme için, azaltan bir kafa tutucu ve kulak çubukları şeklinde fiziksel kısıtlama kullanan, ancak solunum neden hareket yok etmez. Ayrıca, verimli bir şekilde solunum döngüsü ile görüntü elde etme eşitlemek için özel bir solunum yolluk düzeni kullanmaktadır. Bu değişiklikler, aksi takdirde solunum 6 neden büyük ölçekli toplu hareketinden kaynaklanan eserlerin çıkarılmasını sağlamak. DAG BOS akışı ve kan nabız ve hareket bu küçük kaynaklar da dahil olmak üzere mikroskobik hareket, son derece duyarlıdır contamination da solunum yolluk şeması bastırılmış. Buna ek olarak, omurilik küçük bir kesit alana sahiptir ve görüş alanının sadece bir kısmını temsil etmektedir. Spinal kord hayvanın bünyesinde derin yer aldığı servikal görüntüleme için, yeterli sinyal penetrasyonu ile silindirik bir radyofrekans bobin görüntü yüksek çözünürlüklü servikal omurilik gereklidir. Görüş alanında bir azalma da spinal kord dışında dokulardan sinyali iptal ya da bozmak için hizmet dış ses bastırma (OVS) elde edilir. Spoyler eğimleri veya dış ses bastırma adlandırılan bu yöntem, aynı zamanda bu dokular içinde kalan hayvan hareket, BOS akışı, ya da kan nabız herhangi bir bulaşmayı azaltmak için hizmet vermektedir. omurilik düzenlemesi de görüntüleme protokolü basitleştirmek için kullanılabilir. beyaz cevher (WM) spinal kord aksonlar neredeyse tüm omuriliğin ana eksenine paralel odaklı. ThBeynin DAG sonuçları mıknatıs (bir süreç olarak adlandırılan difüzyon tensör görüntüleme) içindeki konuma bağlı olmayan sağlamak için en az 6 yönleri boyunca ölçümler gerektirir oysa bize, omurilikte ölçümler paralel yalnızca boyunca 2 yön elde edilebilir ve kablosu 7,8 dik, bundan sonra, sırasıyla boyuna ve enine olarak anılacaktır. Böylece, yayınım ve diğer parametreler sağlık ve hastalık ya da yaralanma hem de doku mikro içine çıkarımlarda ayrı 2 yönleri boyunca ölçülür ve izin vardır.

<table><tbody><tr><td>Small animal imaging RF coil</td><td>Doty</td><td>SAIP400-H-38-S</td><td></td></tr><tr><td>Respiratory gating system</td><td>SA Instruments</td><td>1030</td><td></td></tr><tr><td>MR scanner</td><td>Bruker</td><td>Biospec 94/30 USR</td><td></td></tr></tbody></table>

diffusion imaging in the rat cervical spinal cord

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a diagnostic and prognostic tool in cases of disease or injury. Diffusion weighted imaging (DWI), is sensitive to the thermal motion of water molecules and allows for inferences of tissue microstructure. This report describes a protocol to acquire and analyze DWI of the rat cervical spinal cord on a small-bore animal system. It demonstrates an imaging setup for the live anesthetized animal and recommends a DWI acquisition protocol for high-quality imaging, which includes stabilization of the cord and control of respiratory motion. Measurements with diffusion weighting along different directions and magnitudes (b-values) are used. Finally, several mathematical models of the resulting signal are used to derive maps of the diffusion processes within the spinal cord tissue that provide insight into the normal cord and can be used to monitor injury or disease processes noninvasively.

Uygun prosedürler hareket eserler sıçan servikal omurilik yüksek kaliteli difüzyon ağırlıklı görüntülerde neden en aza indirmek için. Omurganın dışındaki dokulardan istenmeyen sinyal doyurarak, (Şekil 2) özel solunum yolluk Kullanma (Şekil 3B &amp; C), ve manyetik alan duyarlılık distorsiyon düzeltme gibi Şekil 4 ve 5&#39;te gibi difüzyon ağırlıklı görüntüler üretir. Yanlış veya un-kapılı görüntüleri Doğru yolluk eserler serbest ise, (Şekil 3E) gölgelenme şeklinde eserler yol açacaktır. 12 dilim arasında difüzyon ağırlıklı görüntülerin görsel denetim kendi mikro ilgilidir omurilik özelliklerini ortaya koymaktadır. Özellikle, daha difüzyon ağırlığı (b-değeri) ile şiddetlenir difüzyon ağırlıklı görüntülerde yüksek sinyal kaybı, doku sonuçlarında daha hızlı difüzyon. Difüzyon ağırlıklı dik olarak gerçekleştirilen iledifüzyon yavaş ve akson dik sınırlı olduğundan, spinal kord eksenine ular, kordon çevresi boyunca beyaz cevher, parlak görünür. Bu tek bir yön boyunca hizalanmış değildir akson ve hücre gövdeleri oluşturduğundan, aksine, kordonun merkezi bölüm içinde gri madde, koyu görünür. Gri madde nispeten parlak ise karşılaştırıldığında, difüzyon beri koyu bir görünüme sahip beyaz cevher paralel yönde sonuçlarında difüzyon ağırlıklı, hızlı akson boyunca olduğu. Bu paralel ve dik yön farklı b-değerleri, beyaz ve gri madde arasındaki en iyi kontrast beri ayrı difüzyon ağırlıklı görüntüler, farklı b değerleri için gösterilmiştir dikkat etmek önemlidir. Matematiksel biçimciliklerden kullanarak difüzyon ağırlıklı görüntülerin tüm birleştiren difüzyon parametreleri haritalar gösterilmesini sağlar. Beyaz ve gri cevherde ortalama sinyaller dif karşı çizilmiştirParalel ve dik yönlerde için füzyon ağırlıklandırma faktörü (b-değeri). Bu nicel veriler Şekil 4&#39;te gösterilen difüzyon ağırlıklı görüntüler pekiştiriyor. Gri cevher yönünde daha az bağımlı ise Özellikle, beyaz cevher, (boyuna veya enine) difüzyon ağırlık yönünde kuvvetli bir bağımlılık vardır. Benzer şekilde, difüzyon basıklık verimleri aynı bağımlılığı vurgulamak difüzyon parametreleri (Şekil 6B), kantitatif haritalar için denklem kullanılarak her vokselın sinyalin uydurma. Beyaz cevher difüzyon (AID) ve basıklık ölçümleri (AIK) hem de anizotropi yüksek derecede sahiptir. Böylece, enine difüzyon ve basıklık histolojik çalışmalar bilinmektedir omurilik yatan mikro ortaya koymaktadır. Canlı edinilen, ancak hayvanlar anestezi olan bu difüzyon parametreleri, örneğin akson yoğunluğu ve çapı gibi mikroskobik doku özelliklerini yansıtmaktadır. Değişiklikleryaralanma ve hastalık nedeniyle se önlemler noninvaziv yaralanma sonuçlarını ve gelecek vaat eden tedavilerin etkilerini değerlendirmek için yararlı olacaktır. Sıçan servikal spinal kord Difüzyon ağırlıklı görüntüleme nedenle spinal kord yaralanması ve omurilik hastalıklarının klinik öncesi çalışmalar için bir araç haline gelebilir. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52390/52390fig1highres.jpg" /> Şekil 1:. Servikal spinal kord için bobin ve tutucu tasarımı MRG özel bir dördün hacmi bobin (Doty Bilimsel A.Ş.) görüntü, yüksek hassasiyet ve tutarlılığı ile servikal omurgayı kullanılmıştır. Anestezi ve tıbbi hava sıçan burun etrafında rahatça sığar burun konisi içine belirtilen gaz bağlantı noktaları tarafından teslim edilir. Ekshale ve aşırı gaz hafif vakum altında egzoz hattı ile yakalanır. sıçan kafa kesici dişler etrafına yerleştirilen ısırık bar ve kulak çubukları yerleştirilir Deliç ile sabitlenirulaştırılması kulak kanalı içinde. Solunum monitör ve sıcaklık probu gibi diğer fizyolojik izleme bileşenleri, gösterilmemiştir. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52390/52390fig2highres.jpg" /> Şekil 2: Solunum yolluk şeması. Yolluk biriminden tipik bir solunum iz (gri) ve tetik (kırmızı) şematik olarak gösterilmiştir (A). Yolluk (B) tipik uygulanmasında, tek bir tetikleyici tüm dilimleri elde etmek için kullanılır (dikey çizgiler; 12 Burada gösterilen) tekrarlama zamanı (TR) içinde eşit aralıklı zamanlarda. TR tipik süreyi aşması halinde, birkaç dilim bir nefes sırasında ortaya çıkar ve hareket (kırmızı) karşı duyarlı olabilir. Modifiye düzeni (C), dilim bir alt kümesi sonraki tetikleyici sonra elde diğer dilimlerle, bir gecikme ile takip tetikleyici (6 Burada gösterilen) sonra hızla elde edilir. Etkin biçimdeTR dizisi içinde gecikmeleri yeniden düzenleyerek, iki şema arasında aynıdır. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52390/52390fig3highres.jpg" /> Şekil 3:. MRG dilim konumlandırma, doygunluk bantları ve hareket kontrolü Oniki eksenel dilim beyin sapı ve beyincik kesiştiği bir tutarlı mesafede konumlandırılan en ön dilim ile izci görüntüde (A) düzenlenmiştir. Doygunluk bantları (B), ilgi alanı dışında istenmeyen sinyalini ortadan kaldırmak için ilave edildi. Kullanılan özel yolluk şeması ile difüzyon ağırlığı (D) ile difüzyon ağırlığı (C) ve biri olmadan bir görüntü açıkça kordon anatomisini göstermek ve eserler ücretsizdir. Olmayan optimize yolluk düzeni veya yanlış solunum yolluk, difüzyon ağırlıklı görüntüler kaybı gibi eserler (E) göstermek ile<html> kordonunun içinde sinyal, ya da bozuk sonraki analizler. edecektir kordon dışında birden fazla &quot;hayaletler&quot; nin <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig3large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için burayı tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52390/52390fig4highres.jpg" /> Şekil 4:. Temsilcisi difüzyon ağırlıklı görüntüler metinde açıklanan optimizasyonlar kullanarak, yüksek kaliteli difüzyon ağırlıklı görüntüler spinal kord ana eksenine difüzyon ağırlıklı uygulanan enine (A) ve boyuna (B) ile elde edilmiştir. Farklı b-değerleri amaçlıdır beyaz ve gri madde arasındaki en iyi kontrast sağlamak her yön için gösterilmiştir. Her yöne veya b-değeri için, 12 dilim yaklaşık 90 sn elde edildi.<html> yük / 52.390 / 52390fig4large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için burayı tıklayınız. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52390/52390fig5highres.jpg" /> Şekil 5:. Bu protokol (&quot;yukarı blip&quot; resim) belirtildiği gibi Ters faz-kodlamak düzeltme işlemi sol sütun DAG dizisi ile görüntülü bir tek dilim gösterir. Orta sütun dizisi ayarlanmış &quot;ters çömezler&quot; ile ikinci kez satın aldı gösterir &#39;üzerine. &quot; İlk görüntüde gergin görünen özellikleri orta sütunda sıkıştırılmış görünür nasıl unutmayın. Sağ kolon topup kullanılarak düzeltilmiş difüzyon ağırlıklı görüntüleri gösterir. üst satır olmayan difüzyon ağırlıklı görüntü, orta sıra enine yönde uygulanan difüzyon ağırlığı ile bir örnektir ve alt sıra uzunlamasına yönde uygulanan difüzyon ağırlığı ile bir örnektir.//www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için burayı tıklayınız. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/52390/52390fig6highres.jpg" /> Şekil 6:. Yayılma ve basıklık haritalar Bilgisayarlı normalize sinyal (görüntü yoğunluk) enine (T) ve uzunlamasına (L) difüzyon kodlayan yönü için difüzyon ağırlığı (b-değeri) bir fonksiyonu olarak, (A) çizilmiştir. Kaliteli haritaları yayınım (D) (B), basıklık (K), ve anizotropi (AI) her voksel sinyal hesaplanan ve omurilik dokusu eşsiz özelliklerini ortaya vardır. Özellikle, beyaz ve gri madde arasındaki parametreler yanı sıra, beyaz cevher bölgelerinde bölgesel farklılıklar net fark yoktur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig6large.jpg" target="_blank">vi için tıklayınız</a>Bu rakamın büyük bir sürümünü ew.

Watch this Scientific Journal Video about Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord at JoVE.com

Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

The goal of this protocol is to obtain high-quality diffusion weighted magnetic resonance imaging (DWI) of the rat spinal cord for noninvasive characterization of tissue microstructure. This protocol describes optimizations of the MRI sequence, radiofrequency coil, and analysis methods to enable DWI images free from artifacts.

Sıçan Servikal Spinal Kord difüzyon Görüntüleme

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a ...

diffusion-imaging-in-the-rat-cervical-spinal-cord

Research

JoVE Journal

Neuroscience

11.6K Görüntüleme.  Medical College of Wisconsin. The goal of this protocol is to obtain high-quality diffusion weighted magnetic resonance imaging (DWI) of the rat spinal cord for noninvasive characterization of tissue microstructure. This protocol describes optimizations of the MRI sequence, radiofrequency coil, and analysis methods to enable DWI images free from artifacts.

Video: Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

Using Laser Doppler Imaging and Monitoring to Analyze Spinal Cord Microcirculation in Rat

Laser Doppler flowmetry (LDF) is a noninvasive method for blood flow (BF) measurement, which makes it preferable for measuring microcirculatory alterations of the spinal cord. In this article, our goal was to use both Laser Doppler imaging and monitoring to analyze the change of BF after spinal cord injury. Both the laser Doppler image scanner and the probe/monitor were being employed to obtain each readout. The data of LDPI provided a local distribution of BF, which gave an overview of perfusion around the injury site and made it accessible for comparative analysis of BF among different locations. By intensely measuring the probing area over a period of time, a combined probe was used to simultaneously measure the BF and oxygen saturation of the spinal cord, showing overall spinal cord perfusion and oxygen supply. LDF itself has a few limitations, such as relative flux, sensitivity to movement, and biological zero signal. However, the technology has been applied in clinical and experimental study due to its simple setup and rapid measurement of BF.

Here we present a combination of laser Doppler perfusion imaging (LDPI) and laser Doppler perfusion monitoring (LDPM) to measure spinal cord local blood flows and oxygen saturation (SO2), as well as a standardized procedure for introducing spinal cord trauma on rat.

Lazer Doppler görüntüleme ve izleme sıçan Spinal kord mikro analiz etmek için kullanma

Laser Doppler flowmetry (LDF) is a noninvasive method for blood flow (BF) measurement, which makes it preferable for measuring microcirculatory ...

Davranış

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to return to normal in a large majority of patients2, which is mainly due to current lack of clinical treatment for acute stroke. This necessitates understanding the physiological effects of cerebral ischemia on brain tissue over time and is a major area of active research. Towards this end, experimental progress has been made using rats as a preclinical model for stroke, particularly, using non-invasive methods such as 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) coupled with Positron Emission Tomography (PET) imaging3,10,17. Here we present a strategy for inducing cerebral ischemia in rats by middle cerebral artery occlusion (MCAO) that mimics focal cerebral ischemia in humans, and imaging its effects over 24 hr using FDG-PET coupled with X-ray computed tomography (CT) with an Albira PET-CT instrument. A VOI template atlas was subsequently fused to the cerebral rat data to enable a unbiased analysis of the brain and its sub-regions4. In addition, a method for 3D visualization of the FDG-PET-CT time course is presented. In summary, we present a detailed protocol for initiating, quantifying, and visualizing an induced ischemic stroke event in a living Sprague-Dawley rat in three dimensions using FDG-PET.

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

Pozitron Emisyon Tomografi ile kullanma Non-invaziv Görüntüleme ve Serebral iskemi Analizi Yaşam Sıçanlarda<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

Tıp

An Ex Vivo Laser-induced Spinal Cord Injury Model to Assess Mechanisms of Axonal Degeneration in Real-time

Injured CNS axons fail to regenerate and often retract away from the injury site. Axons spared from the initial injury may later undergo secondary axonal degeneration. Lack of growth cone formation, regeneration, and loss of additional myelinated axonal projections within the spinal cord greatly limits neurological recovery following injury. To assess how central myelinated axons of the spinal cord respond to injury, we developed an ex vivo living spinal cord model utilizing transgenic mice that express yellow fluorescent protein in axons and a focal and highly reproducible laser-induced spinal cord injury to document the fate of axons and myelin (lipophilic fluorescent dye Nile Red) over time using two-photon excitation time-lapse microscopy. Dynamic processes such as acute axonal injury, axonal retraction, and myelin degeneration are best studied in real-time. However, the non-focal nature of contusion-based injuries and movement artifacts encountered during in vivo spinal cord imaging make differentiating primary and secondary axonal injury responses using high resolution microscopy challenging. The ex vivo spinal cord model described here mimics several aspects of clinically relevant contusion/compression-induced axonal pathologies including axonal swelling, spheroid formation, axonal transection, and peri-axonal swelling providing a useful model to study these dynamic processes in real-time. Major advantages of this model are excellent spatiotemporal resolution that allows differentiation between the primary insult that directly injures axons and secondary injury mechanisms; controlled infusion of reagents directly to the perfusate bathing the cord; precise alterations of the environmental milieu (e.g., calcium, sodium ions, known contributors to axonal injury, but near impossible to manipulate in vivo); and murine models also offer an advantage as they provide an opportunity to visualize and manipulate genetically identified cell populations and subcellular structures. Here, we describe how to isolate and image the living spinal cord from mice to capture dynamics of acute axonal injury.

An Ex Vivo Laser-induced Spinal Cord Injury Model to Assess Mechanisms of Axonal Degeneration in Real-time

We present a protocol utilizing two-photon excitation time-lapse microscopy to simultaneously visualize the dynamics of axon and myelin injuries in real time. This proposed protocol permits studies of both intrinsic and extrinsic factors which can influence central myelinated axon fate after injury and contribute to permanent clinical disability.

Bir<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lazer kaynaklı Omurilik Felçlileri Modeli Gerçek zamanlı aksonal Dejenerasyon mekanizmaları değerlendirmek için

Injured CNS axons fail to regenerate and often retract away from the injury site. Axons spared from the initial injury may later undergo secondary axonal ...

Nörobilim

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by repeated, time-lapse in vivo imaging in live rodents. These studies were made possible by straightforward surgical procedures, which enabled optical access for a prolonged period of time without repeat surgical procedures. In contrast, analogous studies of the spinal cord have been previously limited to only a few imaging sessions, each of which required an invasive surgery. As previously described, we have developed a spinal chamber that enables continuous optical access for upwards of 8 weeks, preserves mechanical stability of the spinal column, is easily stabilized externally during imaging, and requires only a single surgery. Here, the design of the spinal chamber with its associated surgical implements is reviewed and the surgical procedure is demonstrated in detail. Briefly, this video will demonstrate the preparation of the surgical area and mouse for surgery, exposure of the spinal vertebra and appropriate tissue debridement, the delivery of the implant and vertebral clamping, the completion of the chamber, the removal of the delivery system, sealing of the skin, and finally, post-operative care. The procedure for chronic in vivo imaging using nonlinear microscopy will also be demonstrated. Finally, outcomes, limitations, typical variability, and a guide for troubleshooting are discussed.

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

In this video, we describe a procedure for implanting a chronic optical imaging chamber over the dorsal spinal cord of a live mouse. The chamber, surgical procedure, and chronic imaging are reviewed and demonstrated.

Boyuna için bir Spinal Odası implantasyon için bir Prosedürü<em&gt; İn Vivo</em&gt; Fare Omurilik Görüntüleme

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an important target for neuroprotective therapies. Although several techniques have been described to assess SCBF, they all have significant limitations. To overcome the latter, we propose the use of real-time contrast enhanced ultrasound imaging (CEU). Here we describe the application of this technique in a rat contusion model of SCI. A jugular catheter is first implanted for the repeated injection of contrast agent, a sodium chloride solution of sulphur hexafluoride encapsulated microbubbles. The spine is then stabilized with a custom-made 3D-frame and the spinal cord dura mater is exposed by a laminectomy at ThIX-ThXII. The ultrasound probe is then positioned at the posterior aspect of the dura mater (coated with ultrasound gel). To assess baseline SCBF, a single intravenous injection (400 &#181;l) of contrast agent is applied to record its passage through the intact spinal cord microvasculature. A weight-drop device is subsequently used to generate a reproducible experimental contusion model of SCI. Contrast agent is re-injected 15 min following the injury to assess post-SCI SCBF changes. CEU allows for real time and in-vivo assessment of SCBF changes following SCI. In the uninjured animal, ultrasound imaging showed uneven blood flow along the intact spinal cord. Furthermore, 15 min post-SCI, there was critical ischemia at the level of the epicenter while SCBF remained preserved in the more remote intact areas. In the regions adjacent to the epicenter (both rostral and caudal), SCBF was significantly reduced. This corresponds to the previously described &#8220;ischemic penumbra zone&#8221;. This tool is of major interest for assessing the effects of therapies aimed at limiting ischemia and the resulting tissue necrosis subsequent to SCI.

Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.

Deneysel Spinal Kord Yaralanmalarında Omurilik Kan Akımının Değerlendirilmesi için geliştirilmiş Ultrason Görüntüleme Kontrast

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...

Two-photon Imaging of Cellular Dynamics in the Mouse Spinal Cord

Two-photon (2P) microscopy is utilized to reveal cellular dynamics and interactions deep within living, intact tissues. Here, we present a method for live-cell imaging in the murine spinal cord. This technique is uniquely suited to analyze neural precursor cell (NPC) dynamics following transplantation into spinal cords undergoing neuroinflammatory demyelinating disorders. NPCs migrate to sites of axonal damage, proliferate, differentiate into oligodendrocytes, and participate in direct remyelination. NPCs are thereby a promising therapeutic treatment to ameliorate chronic demyelinating diseases. Because transplanted NPCs migrate to the damaged areas on the ventral side of the spinal cord, traditional intravital 2P imaging is impossible, and only information on static interactions was previously available using histochemical staining approaches. Although this method was generated to image transplanted NPCs in the ventral spinal cord, it can be applied to numerous studies of transplanted and endogenous cells throughout the entire spinal cord. In this article, we demonstrate the preparation and imaging of a spinal cord with enhanced yellow fluorescent protein-expressing axons and enhanced green fluorescent protein-expressing transplanted NPCs.

A new ex vivo preparation for imaging the mouse spinal cord. This protocol allows for two-photon imaging of live cellular interactions throughout the spinal cord.

Fare Omurilik Hücresel Dynamics İki foton Görüntüleme

Two-photon (2P) microscopy is utilized to reveal cellular dynamics and interactions deep within living, intact tissues. Here, we present a method for ...

An In Vivo Duo-color Method for Imaging Vascular Dynamics Following Contusive Spinal Cord Injury

Spinal cord injury (SCI) causes significant vascular disruption at the site of injury. Vascular pathology occurs immediately after SCI and continues throughout the acute injury phase. In fact, endothelial cells appear to be the first to die after a contusive SCI. The early vascular events, including increased permeability of the blood-spinal cord barrier (BSCB), induce vasogenic edema and contribute to detrimental secondary injury events caused by complex injury mechanisms. Targeting the vascular disruption, therefore, could be a key strategy to reduce secondary injury cascades that contribute to histological and functional impairments after SCI. Previous studies were mostly performed on postmortem samples and were unable to capture the dynamic changes of the vascular network. In this study, we have developed an in vivo duo-color two-photon imaging method to monitor acute vascular dynamic changes following contusive SCI. This approach allows detecting blood flow, vessel diameter, and other vascular pathologies at various sites of the same rat pre- and post-injury. Overall, this method provides an excellent venue for investigating vascular dynamics.

An In Vivo Duo-color Method for Imaging Vascular Dynamics Following Contusive Spinal Cord Injury

We introduce an in vivo imaging method using two different fluorescent dyes to track dynamic spinal vascular changes following a contusive spinal cord injury in adult Sprague-Dawley rats.

İçinde bir Vivo Vasküler Dynamics Contusive Medulla Spinalis Yaralanmalarında takip görüntüleme için duo-renk yöntemi

Spinal cord injury (SCI) causes significant vascular disruption at the site of injury. Vascular pathology occurs immediately after SCI and continues ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) plays an important role in both confirming the diagnosis and evaluating the degree of compression. However, the anatomical detail provided by conventional MRI is not sufficient to accurately estimate neuronal damage and/or assess the possibility of neuronal recovery in chronic spinal cord compression patients. In contrast, diffusion tensor imaging (DTI) can provide quantitative results according to the detection of water molecule diffusion in tissues. In the present study, we develop a methodological framework to illustrate the application of DTI in chronic spinal cord compression disease. DTI fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficients (ADCs), and eigenvector values are useful for visualizing microstructural pathological changes in the spinal cord. Decreased FA and increases in ADCs and eigenvector values were observed in chronic spinal cord compression patients compared to healthy controls. DTI could help surgeons understand spinal cord injury severity and provide important information regarding prognosis and neural functional recovery. In conclusion, this protocol provides a sensitive, detailed, and noninvasive tool to evaluate spinal cord compression.

Here, we present a protocol for the application of diffusion tensor imaging parameters to evaluate spinal cord compression.

Kronik omurilik kompresyonu difüzyon tensor manyetik rezonans görüntüleme

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

In Vivo SiRNA Transfection and Gene Knockdown in Spinal Cord via Rapid Noninvasive Lumbar Intrathecal Injections in Mice

This report describes a step-by-step guide to the technique of acute intrathecal needle injections in a noninvasive manner, i.e. independent of catheter implantation. The technical limitation of this surgical technique lies in the finesse of the hands. The injection is rapid, especially for a trained experimenter, and since tissue disruption with this technique is minimal, repeated injections are possible; moreover immune reaction to foreign tools (e.g. catheter) does not occur, thereby giving a better and more specific read out of spinal cord modulation. Since the application of the substance is largely limited to the target region of the spinal cord, drugs do not need to be applied in large dosages, and more importantly unwanted effects on other tissue, as observed with a systemic delivery, could be circumvented1,2. Moreover, we combine this technique with in vivo transfection of nucleic acid with the help of polyethylenimine (PEI) reagent3, which provides tremendous versatility for studying spinal functions via delivery of pharmacological agents as well as gene, RNA, and protein modulators.

In Vivo SiRNA Transfection and Gene Knockdown in Spinal Cord via Rapid Noninvasive Lumbar Intrathecal Injections in Mice

This report describes a simple and rapid technique of intrathecal needle puncture for a localized transfection of siRNA in the lumbar spinal cord in mouse under short lasting light anesthesia.

Farelerde Hızlı noninvaziv Lomber İntratekal enjeksiyon yoluyla Vivo siRNA&#39;nın Transfaksiyon ve Omurilik Gen demonte olarak

This report describes a step-by-step guide to the technique of acute intrathecal needle injections in a noninvasive manner, i.e. independent of catheter ...

Biyoloji

CNS Gen Tedavisi için Juvenil Sıçanlarda AAV9'un Lomber Delinme Verilmesi

Intrathecal Vector Delivery in Juvenile Rats via Lumbar Cistern Injection

Gene therapy is a powerful technology to deliver new genes to a patient for the treatment of disease, be it to introduce a functional gene, inactivate a toxic gene, or provide a gene whose product can modulate the biology of the disease. The delivery method for the therapeutic vector can take many forms, ranging from intravenous infusion for systemic delivery to direct injection into the target tissue. For neurodegenerative disorders, it is often desirable to skew transduction towards the brain and/or spinal cord. The least invasive approach to target the entire central nervous system involves injection into the cerebrospinal fluid (CSF), allowing the therapeutic to reach a large fraction of the central nervous system. The safest approach to deliver a vector into the CSF is the lumbar intrathecal injection, where a needle is introduced into the lumbar cistern of the spinal cord. This technique, also known as a lumbar puncture, has been widely used in neonatal and adult rodents and in large animal models. While the technique is similar across species and developmental stages, subtle differences in size, structure, and elasticity of tissues surrounding the intrathecal space require accommodations in the approach. This article describes a method for performing lumbar puncture in juvenile rats to deliver an adeno-associated serotype 9 vector. Here, 25-35 &#181;L of vector were injected into the lumbar cistern, and a green fluorescent protein (GFP) reporter was used to evaluate the transduction profile resulting from each injection. The benefits and challenges of this approach are discussed.

Yazar Spotlight: Juvenil Sıçanlarda İntratekal Gen Terapisi Etkinliğinin Değerlendirilmesi

A surgical procedure is described to perform injections into the lumbar cistern of the juvenile rat. This approach has been used for the intrathecal delivery of gene therapy vectors, but it is anticipated that this approach can be used for a variety of therapeutics, including cells and drugs.

Juvenil Sıçanlarda Lomber Sarnıç Enjeksiyonu ile İntratekal Vektör Verilmesi

Gene therapy is a powerful technology to deliver new genes to a patient for the treatment of disease, be it to introduce a functional gene, inactivate a ...

Sıçan Servikal Spinal Kord difüzyon Görüntüleme

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Lazer Doppler görüntüleme ve izleme sıçan Spinal kord mikro analiz etmek için kullanma

Pozitron Emisyon Tomografi ile kullanma Non-invaziv Görüntüleme ve Serebral iskemi Analizi Yaşam Sıçanlarda

Bir

Boyuna için bir Spinal Odası implantasyon için bir Prosedürü

Deneysel Spinal Kord Yaralanmalarında Omurilik Kan Akımının Değerlendirilmesi için geliştirilmiş Ultrason Görüntüleme Kontrast

Fare Omurilik Hücresel Dynamics İki foton Görüntüleme

İçinde bir Vivo Vasküler Dynamics Contusive Medulla Spinalis Yaralanmalarında takip görüntüleme için duo-renk yöntemi

Kronik omurilik kompresyonu difüzyon tensor manyetik rezonans görüntüleme

Farelerde Hızlı noninvaziv Lomber İntratekal enjeksiyon yoluyla Vivo siRNA'nın Transfaksiyon ve Omurilik Gen demonte olarak

Juvenil Sıçanlarda Lomber Sarnıç Enjeksiyonu ile İntratekal Vektör Verilmesi