Name: utilizing 3d printing technology to merge mri with histology: a protocol for brain sectioning
Uploaded: 2016-12-06T13:00:00
Duration: 15 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilizing 3D Printing Technology to Merge MRI with Histology: A Protocol for Brain Sectioning at JoVE.com

The Intramural Research Program of NINDS supported this study. We thank the NIH Functional Magnetic Resonance Imaging Facility. We thank Jennifer Lefeuvre and Cecil Chern-Chyi Yen for assistance with postmortem MRI acquisition. We thank John Ostuni and the Section on Instrumentation Core Facility for assistance with 3D printing. Figure 1 of this work used snapshots from MeshLab, a tool developed with the support of the 3D-CoForm project.

<ol>
	<li>Evans, A. C., Frank, J. A., Antel, J., Miller, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+MRI+in+clinical+trials+of+multiple+sclerosis:+comparison+of+image+processing+techniques.">The role of MRI in clinical trials of multiple sclerosis: comparison of image processing techniques.</a> Ann Neurol. 41 (1), 125-132 (1997).</li><li>'t Hart, B. A., van Kooyk, Y., Geurts, J. J. G., Gran, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+primate+autoimmune+encephalomyelitis+model;+a+bridge+between+mouse+and+man.">The primate autoimmune encephalomyelitis model; a bridge between mouse and man.</a> Ann Clin Transl Neurol. 2 (5), 581-593 (2015).</li><li>Ontaneda, D., Hyland, M., Cohen, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+sclerosis:+new+insights+in+pathogenesis+and+novel+therapeutics.">Multiple sclerosis: new insights in pathogenesis and novel therapeutics.</a> Annu Rev Med. 63, 389-404 (2012).</li><li>Guy, J. R., Sati, P., Leibovitch, E., Jacobson, S., Silva, A. C., Reich, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Custom+fit+3D-printed+brain+holders+for+comparison+of+histology+with+MRI+in+marmosets.">Custom fit 3D-printed brain holders for comparison of histology with MRI in marmosets.</a> J Neurosci Methods. 257, 55-63 (2016).</li><li>Breen, M. S., Lazebnik, R. S., Wilson, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+registration+of+magnetic+resonance+image+data+to+histological+sections+with+model-based+evaluation.">Three-dimensional registration of magnetic resonance image data to histological sections with model-based evaluation.</a> Ann Biomed Eng. 33 (8), 1100-1112 (2005).</li><li>Dauguet, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+reconstruction+of+stained+histological+slices+and+3D+non-linear+registration+with+in-vivo+MRI+for+whole+baboon+brain.">Three-dimensional reconstruction of stained histological slices and 3D non-linear registration with in-vivo MRI for whole baboon brain.</a> J Neurosci Methods. 164 (1), 191-204 (2007).</li><li>McGrath, D. M., Vlad, R. M., Foltz, W. D., Brock, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technical+note:+fiducial+markers+for+correlation+of+whole-specimen+histopathology+with+MR+imaging+at+7+tesla.">Technical note: fiducial markers for correlation of whole-specimen histopathology with MR imaging at 7 tesla.</a> Med Phys. 37, 2321-2328 (2010).</li><li>Schormann, T., Zilles, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+linear+and+nonlinear+transformations:+An+integration+of+light+microscopical+and+MRI+data.">Three-Dimensional linear and nonlinear transformations: An integration of light microscopical and MRI data.</a> Hum Brain Mapp. 6, 339-347 (1998).</li><li>Jiang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+MR,+fluorescence+and+histology+imaging+strategy+in+a+human+breast+tumor+xenograft+model.">Combined MR, fluorescence and histology imaging strategy in a human breast tumor xenograft model.</a> NMR Biomed. 26 (3), 285-298 (2013).</li><li>Absinta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postmortem+magnetic+resonance+imaging+to+guide+the+pathologic+cut:+individualized,+3-dimensionally+printed+cutting+boxes+for+fixed+brains.">Postmortem magnetic resonance imaging to guide the pathologic cut: individualized, 3-dimensionally printed cutting boxes for fixed brains.</a> J Neuropathol Exp Neurol. 73 (8), 780-788 (2014).</li><li>Gait&#225;n, M. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perivenular+brain+lesions+in+a+primate+multiple+sclerosis+model+at+7-tesla+magnetic+resonance+imaging.">Perivenular brain lesions in a primate multiple sclerosis model at 7-tesla magnetic resonance imaging.</a> Mult Scler. 20 (1), 64-71 (2014).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

بروتوكول المذكورة هنا يمكن إجراء مقارنة دقيقة بين التصوير بالرنين المغناطيسي وأقسام الأنسجة. ويقدم البروتوكول في شكل موحد يمكن تطبيقه على أدمغة البشر أو الحيوانات الصغيرة، مثل النسناس أو القوارض. خلافات محددة لكبير (الإنسان) والصغيرة (الرئيسيات غير البشرية والقوارض) ويسلط الضوء على العقول، وفي الفيديو والشخصيات المرافقة ونحن لشرح التطبيق في القشة قرد أميركي. على الرغم من أن نهج واضح وصريح، يتطلب طريقة العديد من الخطوات فضلا عن استخدام عدة أنواع من البرمجيات. وعلاوة على ذلك، العديد من القضايا يحتمل أن يؤثر على دقة هذه الطريقة مهمة لذكرها. جودة الصورة في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي هو عامل مهم. للحد من التفاوت في دقة وضوح الصورة بين التصوير بالرنين المغناطيسي والصور الأنسجة رقمية، وينبغي استخدام أصغر حجم ممكن التصوير بالرنين المغناطيسي فوكسل. وينطبق هذا المفهوم أيضا على جودة الصورة من التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة. في حين ارتفعتاكتساب الوقت في التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة يسمح أعلى بكثير دقة وضوح الصورة، وإعداد يمكن إدخال القطع الأثرية صورة مثل التسرب إشارة التنسيق المتعلقة فقاعات الهواء. ويمكن لهذه القطع الأثرية تحجب مجالات النسيج وكذلك يؤثر على كفاف. وعلاوة على ذلك، من المرجح أن تتأثر عملية تثبيت ومدة أبعاد الأنسجة على التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة. بينما في الجسم الحي إلى خارج الجسم الحي مباراة التصوير بالرنين المغناطيسي يمكن أن يقترب عن كثب من خلال الاستفادة من المعالم التشريحية في الإعداد الهندسة شريحة خلال الاستحواذ، فإن التسجيل غير الخطية لا يزال ضروريا للوصول إلى درجة عالية من الدقة في مطابقة هذين صور الرنين المغناطيسي. تصميم حامل الدماغ وتقطيع اللحم هو أيضا خطوة حاسمة. في خلق نموذج رقمي للمخ، يتم تطبيق بالمرشح الذي يوسع قليلا نموذج قريب إلى الدماغ ثابتة. وهذا يتيح الإدراج سهلة من الدماغ إلى حاملها وتقطيع اللحم ويقلل من الحواف الحادة في حامل و# 39؛ ق كفاف. ومع ذلك، إذا كان النموذج هو كبير جدا (على سبيل المثال، من خلال أكثر من 5٪)، قد ينتقل الدماغ خلال التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة و / أو باجتزاء. نقطة أخرى مهمة هي للتكيف مع تصميم نموذج الدماغ بحيث يتم وضع المخيخ بشكل صحيح داخل الكائن 3D المطبوعة. هذا يمكن أن يكون تحديا من نوع خاص عندما تم تلف المخيخ خلال استخراج المخ في تشريح الجثة. عند طباعة تقطيع الدماغ وحامل، نوع الطابعة 3D يجب أن يتم اختيار بعناية. تتطلب بعض الطابعات متعددة طائرة مرحلة ما بعد المعالجة باستخدام الفرن لإزالة الدعم المادي. في حين أن هذه الطابعات يمكن أن تنتج الأشياء التي هي ماء وأكثر دواما نسبيا من سطح المكتب تنصهر ترسب النمذجة (FDM) طابعات، عملية التسخين لإزالة الدعم يمكن أن تشوه قليلا مربع، وخلق الثغرات شفرة ليست عمودية تماما على كفاف الدماغ. عملية الدماغ باجتزاء هي خطوة حاسمة أخرى. قبل قطع الالبريد الدماغ كله إلى ألواح، من المهم للتأكد من أن الدماغ هو يجلس بإحكام داخل تقطيع الدماغ: يجب أن يكون هناك حركة عندما يتم تطبيق ضغط طفيف على الدماغ. وهذا سيجعل من الممكن للشفرات لقطع طريق الدماغ في الموقع الدقيق الذي حدده المحققين. وينبغي تطبيق والضغط المتوازن المستمر على كل من أصحاب شفرة عندما قطع. اعتمادا على حدة من ريش وصلابة من الأنسجة، ويمكن طفيف عرضية قطع الحركة يكون من المفيد للحفاظ على قطع الأسطح المسطحة. يمكن أيضا أن تكون عملية دمج البارافين مصدر الاختلال بين التصوير بالرنين المغناطيسي والأنسجة. إذا كان لوح الأنسجة لا يجلس شقة ضد الكاسيت أثناء عملية التضمين، وسوف يكون هناك ميل بين الطائرة قطع مشراح والمكان سطح البلاطة. وهذا يتطلب قطع الأجزاء غير صالحة للاستعمال لإيجاد منبسط التي تتعرض كل الأنسجة. طريقة واحدة لتصحيح الميلهو عن طريق تغيير زاوية من الطائرة عرض على تشريح التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الخواص الدقة. ومع ذلك، وهذا هو المستحيل تقريبا على اداء في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي الذي عادة ما يتم الحصول عليها مع قرار متباين الخواص (عادة شرائح الاكليلية سميكة). وأخيرا، يمكن للأنسجة تجربة بعض التشوه خلال الفترة الفورمالين التثبيت وتضمينها البارافين (انكماش)، وكذلك أثناء إعداد الشرائح (قابلة للطي، وتكسير، التجاعيد). بعض هذه التشوهات يمكن تصحيحها عن طريق وضع 4-5 ميكرون المقاطع في حمام الماء قبل نقل على الشرائح. تشوهات أخرى يمكن حلها جزئيا عن طريق أداء coregistration صورة تشوه الصور الرقمية النسيجية إلى الصور التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة. ومع ذلك، والتقليل من التشوهات مع الممارسة المتأنية والماهرة هو النهج الأكثر فعالية لمطابقة كميات التصوير بالرنين المغناطيسي لعلم الأنسجة أقسام. في الختام، فإن منهجية قدم هنا تمكن الجردestigators إجراء تقييم دقيق لعلم الأمراض الكامنة وراء النتائج التصوير بالرنين المغناطيسي. أكثر عموما، بل هو نهج واعد لتحديد و / أو التحقق من صحة المؤشرات الحيوية التصوير بالرنين المغناطيسي الجديدة للدراسات البحثية التي تستهدف العمليات المرضية محددة، مثل التهاب أو عودة الميالين.

In vivo MRI provides a noninvasive and sensitive measure of tissue integrity at the macroscopic level. Changes in MRI signal intensity seen in vivo are outcome measures in many ongoing clinical trials.1 While the intensity changes seen via MRI can identify areas of abnormality in the context of the whole brain, they are often not sufficiently specific to differentiate pathological processes. This is especially true of dynamic processes involving multiple pathologies. For example, in multiple sclerosis (MS) or its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), inflammation, edema, myelin degradation, axonal destruction, gliosis, and neuronal death overlap. 2, 3 To obtain the necessary specificity regarding the underlying pathology, context must be taken into account, together with knowledge of the histology of the MRI-identified abnormal tissues.
However, even in well-controlled animal experiments, matching histology with in vivo MRI is fundamentally challenging for various reasons. First, the difference in dimensional scales between histology sections and MRI is of several orders of magnitude.4 Second, for proper comparison, the orientation of MRI slice plane must match the sectioning plane of the brain tissue when cut. Due to the shape of the brain, it is very difficult to make consistently straight and accurate cuts when the brain is sitting on a flat surface. Third, the large size of the brain relative to a potentially small area of interest (lesion, tumor, etc.) creates a "needle-in-a-haystack" scenario for the pathologist processing the tissue. Fourth, even when the target tissue is found, it is commonly processed in such a way as to render virtually impossible an association with the original MRI data. Finally, traditional pathological sectioning of brain tissue is often imprecise and inconsistent, further complicating the comparison between histology sections and MRI images. 
 Previous attempts to overcome these challenges relied on the use of deformational algorithms to coregister the data and/or placement of fiducial markers within or around the tissue as a reference.5, 6, 7, 8 The former approach requires complex computational models that are particularly susceptible to complications due to data formatting, imaging artifacts, and changes caused by tissue processing.4 On the other hand, the latter approach introduces the possibility of contaminating or otherwise harming the tissue itself.9
The approach described here improves the transition between modalities through the use of postmortem MRI to bridge the gap between in vivo MRI and histology. Postmortem MRI provides three-dimensional (3D) images of the brain at higher resolution than can be achieved in vivo and furthermore provides the data needed for producing a morphologically accurate model of the brain surface. This digital model can then be used to create a 3D-printed custom holder for the brain. With careful positioning, the brain holder allows for precise, MRI-oriented brain sectioning, reducing the need for complex mathematical algorithms, and enables a focus on specific regions for targeted sampling. 
Our laboratory recently introduced new methods for creating custom brain holders and slicers using postmortem MRI and 3D-printing technology for human10 and marmoset brains.4 The two methods allow for a more accurate correlation between MRI and histology in a research setting, and ultimately allow a deeper understanding of the specific pathology underlying MRI abnormalities. Carefully designed experiments, in which the brain is sampled repeatedly over time in vivo, can provide context for interpretation of the pathology, which in turn can add specificity to interpretation of the MRI. Here, we present a modified protocol in a unified framework that can be applied to any brain tissue, whether it derive from nonhuman primates, rodents, or humans. We provide detailed instructions, and a corresponding video, for the marmoset sectioning. Although the overall protocol applies to any type of brain, due to differences in MRI acquisition and tissue size, as well as the challenges encountered when dealing with specific brain types, there are some differences in the approach depending on the type of brain being processed. In this presentation, sections with "human" will denote differences in protocol specific to the human brain.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="352">
	<colgroup>
		<col span="4" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:88px;">7T/30cm USR AVIII Bruker MRI</td>
			<td style="width:88px;">Bruker Biospin</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">38 mm Bruker Biospin volume coil</td>
			<td style="width:88px;">Bruker Biospin</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Fomblin</td>
			<td style="width:88px;">Solvay Solexis</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:88px;">50 ml Falcon Centrifuge Tubes, Polypropylene, Sterile</td>
			<td style="width:88px;">Corning</td>
			<td style="width:88px;">21008-951</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:88px;">Fisherbrand Gauze Sponges</td>
			<td style="width:88px;">Fisher Scientrific</td>
			<td style="width:88px;">13-761-52</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Parafilm M All-Purpose Laboratory Film</td>
			<td style="width:88px;">Bemis</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Leica RM2235 rotary microtome&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Leica</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Leica Disposable Blades, low profile (819)</td>
			<td style="width:88px;">Leica</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:88px;">Cresyl Violet Acetate, 0.1% Aqueous</td>
			<td style="width:88px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:88px;">26089-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Luxol Fast Blue, 0.1% in 95% Alcohol</td>
			<td style="width:88px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:88px;">26056-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:88px;">ETOH</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Ultimaker 2 Extended&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="189">
			<td height="189" style="height:189px;width:88px;">.75 kg Official Ultimaker Branded PLA&#160; Filament, 2.85 mm, Silver Metallic</td>
			<td style="width:88px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Axio Observer.Z1</td>
			<td style="width:88px;">Zeiss</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Zen 2 (Blue Edition)</td>
			<td style="width:88px;">Zeiss</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Netfabb Professional 5.0.1</td>
			<td style="width:88px;">Netfabb</td>
			<td style="width:88px;">http://www.netfabb.com/professional.php</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Meshmixer 10.9.332</td>
			<td style="width:88px;">Autodesk</td>
			<td style="width:88px;">http://www.meshmixer.com/download.html</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:88px;">Mipav 7.2</td>
			<td style="width:88px;">NIH CIT</td>
			<td colspan="2">http://mipav.cit.nih.edu</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:88px;">Cura</td>
			<td style="width:88px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:88px;">https://ultimaker.com/en/products/cura-software</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

utilizing 3d printing technology to merge mri with histology: a protocol for brain sectioning

Magnetic resonance imaging (MRI) allows for the delineation between normal and abnormal tissue on a macroscopic scale, sampling an entire tissue volume three-dimensionally. While MRI is an extremely sensitive tool for detecting tissue abnormalities, association of signal changes with an underlying pathological process is usually not straightforward. In the central nervous system, for example, inflammation, demyelination, axonal damage, gliosis, and neuronal death may all induce similar findings on MRI. As such, interpretation of MRI scans depends on the context, and radiological-histopathological correlation is therefore of the utmost importance. Unfortunately, traditional pathological sectioning of brain tissue is often imprecise and inconsistent, thus complicating the comparison between histology sections and MRI. This article presents novel methodology for accurately sectioning primate brain tissues and thus allowing precise matching between histology and MRI. The detailed protocol described in this article will assist investigators in applying this method, which relies on the creation of 3D printed brain slicers. Slightly modified, it can be easily implemented for brains of other species, including humans.

وتتلخص سير العمل لهذه الطريقة في الشكل 1. بمجرد شرائح الدماغ، مقارنة البصرية بين صور الرنين المغناطيسي والصور من السطوح السطحية للألواح معارض مباراة التوجه جيدة عبر ألواح متعددة (الشكل 2). بعد هي جزء لا يتجزأ من ألواح في البارافين، ومقطوع أنهم على مشراح والملون. مقارنة أكثر دقة بين ارتفاع القرار بعد الوفاة التصوير بالرنين المغناطيسي والمقاطع الأنسجة الملون توضح مباراة دقيقة ومتناسقة عبر جميع هياكل الدماغ القشة قرد أميركي (الشكل 3). في هذا النموذج الحيواني من مرض التصلب العصبي المتعدد، والحيوانات تتطور الآفات المادة البيضاء المنتشرة في المادة البيضاء الدماغية. ويمكن الكشف عن هذه الآفات noninvasively عن طريق إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي. يوضح الشكل (4) وقدرة هذه التقنية لتوضيح الركيزة المرضية للنتائج التصوير بالرنين المغناطيسي. الآفات الصغيرة الكشف عن المجراة التصوير بالرنين المغناطيسي يمكنيمكن تعقب على حد سواء التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة والأنسجة. كما هو مبين في الأشكال، إزالة الميالين داخل الآفات هي واحدة من المكونات الرئيسية الدافعة للتغيير إشارة MR (hyperintensity مقارنة مع الأنسجة المحيطة بها). يمكن للعلم الأنسجة وبعد الوفاة التصوير بالرنين المغناطيسي أيضا تظهر الآفات لم يتم الرد عليها في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي (الشكل 4). <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig1.jpg" /> الشكل 1. سير العمل لإنشاء مربع تقطيع القشة قرد أميركي الدماغ. يتم إصلاح الدماغ مع الفورمالين (A1)، وحصلت على التصوير بالرنين المغناطيسي T2 المرجحة مع voxels الخواص من 150 ميكرون لكل حافة (A2). تتم معالجة الصور وthresholded لإنشاء قناع ثنائي (A3). ثم يتم تقديم السطح في برنامج 3D النمذجة (A4). والطرح منطقي بين قالب تقطيع اللحم ونموذج الدماغ يخلق نموذج رقمي لتقطيع الدماغ (B1). طباعة مربع تقطيع الدماغ على طابعة 3D (B2). ثم يتم وضع الدماغ بقوة في مربع تقطيع اللحم لقطع (B3). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig2.jpg" /> الشكل 2. من اليسار إلى اليمين: في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي، بعد الوفاة التصوير بالرنين المغناطيسي، وصورة لوح الأنسجة. أنشئت طائرات تشريح الجثة بعد الوفاة بناء على التصوير بالرنين المغناطيسي (B) وبصريا مقارنة المقابلة في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي شريحة (A). ثم قطع الدماغ، وعثر على ألواح مما أدى إلى أن تكون متسقة (C). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig3.jpg" /> الشكل 3. عالية الدقة التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الوفاة والأنسجةقسم مطابقة. كانت جزءا لا يتجزأ من ألواح في البارافين، وقطع مع مشراح إلى 4 ميكرون أقسام، وملطخة سريع الأزرق والبنفسجي الكريزيل (B). الأقسام ثم تم بصريا المتطابقة مع T2 100 ميكرون * -weighted التصوير بالرنين المغناطيسي على أساس هياكل الدماغ (A). تفاصيل لاكتساب هذه الصورة هي في القسم التكميلي للبروتوكول والجدول 1. هياكل الدماغ: (1) السهم الأحمر = كبسولة الداخلية، سهم أزرق = الصوار الأمامي. (2) السهم الأحمر = putamen، سهم أزرق = الجهاز البصري. (3) السهم الأحمر = المذنبة، سهم أزرق = الحصين. (4) السهم الأحمر = جسم الثفني، سهم أزرق = قناة الدماغية. (5) السهم الأحمر = أكيمة السفلي، سهم أزرق = المسالك هرمي. مربع متقطع في B1 يشير إلى وجود شريحة حيث إما أثناء قطع الدماغ أو تضمين البارافين، تسبب خطأ، تناوب طفيف حول محور Y، مما يؤدي إلى عدم تطابق الصوار الأمامي على اليسار. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض</a>نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig4.jpg" /> الشكل 4. تتبع الآفات من في الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي لقسم الأنسجة. أظهر التصوير بالرنين المغناطيسي في الجسم الحي لا أدلة مقنعة على إشارة hyperintensity غير طبيعية تشير إلى آفات في الجهاز إما البصري (A1). ومع ذلك، يظهر ارتفاع التصوير بالرنين المغناطيسي قرار بعد الوفاة خطوط مكثفة المفرط واضحة في كل مساحات البصرية (A2). الصيام الأزرق / البنفسجي الكريزيل صمة قسم الأنسجة 4 ميكرون تظهر أن المناطق hyperintense ينظر إليه على فيفو السابقين التصوير بالرنين المغناطيسي هي عديمة الميلين (A3). في المادة البيضاء الدماغية، وفي الجسم الحي التصوير بالرنين المغناطيسي يظهر hyperintensity خفية على المستوى الثنائي (B1، الموسع في إدراجات). المناطق hyperintense هي أكثر وضوحا على ارتفاع القرار بعد الوفاة التصوير بالرنين المغناطيسي (B2). وصمة عار LFB من قسم الأنسجة 4 ميكرون تبين أن هذه المناطق هي عديمة الميلين (B3). بعد المقارنة مع ط خط الأساسن فيفو التصوير بالرنين المغناطيسي وصمة عار hemotoxylin ويوزين، على الجانب الأيمن عازم على أن يكون شذوذ تشريحي، وليس آفة عديمة الميلين. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="ملفات التعليمات البرمجية الإضافية" src="/files/ftp_upload/54780/54780supplementalfiles.jpg" /> خلفية ملفات التعليمات البرمجية. Brain_Slicer_Parts_Marmoset.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Brain_Slicer_Parts_Marmoset.stl" target="_blank">الرجاء انقر هنا لتحميل هذا الملف.</a> Brain_Slicer_Parts_Human.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Brain_Slicer_Parts_Human.stl" target="_blank">الرجاء انقر هنا لتحميل هذا الملف.</a> Cap_Insert.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Cap_Insert.stl" target="_blank">الرجاء انقر هنا لتحميل هذا الملف.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Utilizing 3D Printing Technology to Merge MRI with Histology: A Protocol for Brain Sectioning at JoVE.com

Utilizing 3D Printing Technology to Merge MRI with Histology: A Protocol for Brain Sectioning

ويتمثل الهدف العام من هذا البروتوكول هو محاذاة بدقة التصوير بالرنين (التصوير بالرنين المغناطيسي) مجلدات صورة المغناطيسية مع أقسام الأنسجة عن طريق إنشاء أصحاب الدماغ مطبوعة 3D حسب الطلب وصناديق تقطيع اللحم.

استخدام 3D تكنولوجيا الطباعة لدمج التصوير بالرنين المغناطيسي مع الأنسجة: بروتوكول لالدماغ باجتزاء

Magnetic resonance imaging (MRI) allows for the delineation between normal and abnormal tissue on a macroscopic scale, sampling an entire tissue volume ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS : استخدام بروتوكول ثيتا المتفجر لاستكشاف Mechasnism من المرونة في الأشخاص الذين يعانون من متلازمة X الهشة والتوحد

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

وافق إجراء بروتوكول ادارة الاغذية والعقاقير لعلاج الاكتئاب : جهاز TMS NeuroStar

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

تصوير الأعصاب وظيفية عن طريق الموجات فوق الصوتية تعطيل حاجز الدم في الدماغ والتصوير بالرنين المغناطيسي المنغنيز معززة لل

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

A Dual Tracer PET-MRI Protocol for the Quantitative Measure of Regional Brain Energy Substrates Uptake in the Rat

We present a method for comparing the uptake of the brain&#39;s two key energy substrates: glucose and ketones (acetoacetate [AcAc] in this case) in the ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

عالية الدقة<em&gt; في فيفو</em&gt; دليل بروتوكول تجزئة للالإنسان الحصين الحقول الفرعية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

Modification of a Colliculo-thalamocortical Mouse Brain Slice, Incorporating 3-D printing of Chamber Components and Multi-scale Optical Imaging

تعديل لColliculo-مهادية قشرية ماوس الدماغ شريحة، دمج الطباعة 3-D من مكونات الغرفة ومتعدد المقاييس التصوير الضوئي

The ability of the brain to process sensory information relies on both ascending and descending sets of projections. Until recently, the only way to study ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

الجمع بين أوبتوجينيتيكس ميكرورناس الاصطناعية لتوصيف "تأثيرات الجينات ضربة قاضية" في وظيفة Presynaptic داخل "الدوائر العصبية سليمة"

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...

Adaptation of Microelectrode Array Technology for the Study of Anesthesia-induced Neurotoxicity in the Intact Piglet Brain

تطويع التكنولوجيا مجموعة ميكروليكترودي لدراسة السمية العصبية الناجمة عن التخدير في الدماغ سليمة خنزير صغير

Every year, millions of children undergo anesthesia for a multitude of procedures. However, studies in both animals and humans have called into question ...

3D Scanning Technology Bridging Microcircuits and Macroscale Brain Images in 3D Novel Embedding Overlapping Protocol

تقنية المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد تربط الدوائر الدقيقة وصور الدماغ على نطاق كبير في بروتوكول تضمين متداخلثلاثي الأبعاد

The human brain, being a multiscale system, has both macroscopic electrical signals, globally flowing along thick white-matter fiber bundles, and ...

Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Deficits

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بالتزامن مع الجهاز الروبوتي الجديد المتوافق بالرنين المغناطيسي لتقييم أعاده تاهيل الافراد المتعافيين من العجز في قبضه اليد

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive magnetic resonance imaging technique that images brain activation in vivo, using endogenous ...