Name: quantitative magnetic resonance imaging of skeletal muscle disease
Uploaded: 2016-12-18T13:00:00
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,...

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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="942">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:329px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:327px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:329px;">3T human MRI system</td>
			<td style="width:327px;">Philips Medical Systems (Best, the Netherlands)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Achieva/Intera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:329px;">Cardiac phased array receive coil</td>
			<td style="width:327px;">Philips Medical Systems</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:329px;">Pillows, straps, bolsters, and other positioning devices</td>
			<td style="width:327px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:329px;">Computer with MATLAB software</td>
			<td style="width:327px;">The Mathworks, Inc (Natick, MA)</td>
			<td style="width:119px;"></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 ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

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 ...

Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling

Akciğer Perfüzyon Kalibreli Arter Spin Etiketleme kullanarak Manyetik Rezonans Görüntüleme Niceleme

This demonstrates a MR imaging method to measure the spatial distribution of pulmonary blood flow in healthy subjects 
during normoxia (inspired O2, ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in the Analysis of Neurodegenerative Diseases

Nörodejeneratif Hastalıkların Analizi Difüzyon Tensör Manyetik Rezonans Görüntüleme

Diffusion tensor imaging (DTI) techniques provide information on the microstructural processes of the cerebral white matter (WM) in vivo. The present ...

Tracking the Mammary Architectural Features and Detecting Breast Cancer with Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Manyetik Rezonans Difüzyon Tensor Görüntüleme ile Meme Mimari Özellikleri İzleme ve algılama Meme Kanseri

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Fare Serebral Hipoksi-iskemi sırasında Eşzamanlı PET / MR Görüntüleme

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

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

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation 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 ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

7 Tesla, kardiyak manyetik rezonans görüntüleme

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...

In Vivo Morphometric Analysis of Human Cranial Nerves Using Magnetic Resonance Imaging in Meni&#232;re's Disease Ears and Normal Hearing Ears

In Vivo Morphometric Analysis of Human Cranial Nerves Using Magnetic Resonance Imaging in MeniÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â¨re's Disease Ears and Normal Hearing Ears

Vivo Menière'nın hastalığı kulakları ve Normal işitme kulak manyetik rezonans görüntüleme kullanarak insan kranial sinirler xarakteristikaları analizi

Analysis of neural structures in Meni&#232;re's Disease (MD) is of importance, since a loss of such structures has previously been proposed for this ...

Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery

Faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme sıçan ortak karotis arter

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous ...

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Kas iskelet nörovasküler kaplin, oksidatif kapasite ve mikrovasküler işlevi 'One Stop Shop' yakın kızılötesi spektroskopi ile

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...