《课件：dti以及dti量化评价脊髓损伤》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课件：dti以及dti量化评价脊髓损伤（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、使用体内DTI和DTT的方法量化评价脊髓损伤的条件是：临床前期在狨猴的纵向研究,庆应义塾大学医学院，矫形外科系， 生理学教研室 2012年，neuroimage ：.,摘要：,传统的MRI可以检测出出血，炎症，瘘管，脊髓萎缩，但是不能检测到脊髓损伤后的轴突瓦解。之前的研究证明了DTT可以描述狨属脊髓半切损伤后轴突的破裂。现在的研究为了确定DTT结果和轴突挫伤后功能恢复的关系，研究者分别作了狨猴损伤前后的纵向DTT，行为学，形态学的分析。通过用DTT显示纤维束与用RT97,SMI-31,抗神经纤维的抗体标记的神经元纤维相比较，研究者确定了纤维失踪最优化的起始点是.使用损伤部位估计纤维束数量比上脊
2、髓损伤前数量的比例，与脊髓损伤之后功能恢复相联系。更进一步，损伤前后和值的纵向比较揭示了，在皮质脊髓束损伤中心的尾端损伤以及在背侧束损伤的头端，此两值降低。然后，值降低表明背侧束部分功能恢复。彩色定向值是被用来代表残余轴突束的再生。这些发现表明分析可能作为一种评价脊髓损伤后轴突破坏的非侵入性检查的工具。,背景介绍,众所周知，不完全脊髓损伤的患者在一定程度上可以恢复其感觉运动功能，即使此恢复潜在的机制和功能仍旧未知。为了评价脊髓损伤的严重程度，评价损伤脊髓轴突组织病理学变化是必要的，但是在体内评价脊髓病理变化依旧极其困难， 是评价脊髓损伤重要的方法。传统的的和加权提供了关于脊髓损伤后几个病理的信
3、息，包括：出血，炎症，空洞的形成，但没有关于轴突的信息。因此，为了获得详细的微观结构的信息，研究者关注了和DTT图像技术，此技术利用了生物学组织上水分子弥散各向异性的特点。 近期，几个实验组报道了DTI对于检测啮齿类动物由炎症，脱髓鞘和轴突破裂引起的损伤有用性。然而这些研究并没有真正的应用于临床条件，因为这些研究者并没有采用脊髓创伤引起的发生复杂病理变化损伤的模型；相反，他们使用了简单且清楚的化学损伤或者背根轴突切断术模型。,更进一步，另外的实验组报道了研究者成功的将DTI用作临床评价人类脊髓损伤的工具，脊髓这些研究并没有被详细的组织学检查或者行为学分析确认。使用啮齿类动物脊髓损伤模型的少数研
4、究，揭示了一些形态学和功能恢复的联系。这些结果某些程度广泛应用于灵长类动物也是未知的，因为在皮质脊髓束通路在啮齿类和灵长类动物之间有明显神经解剖学上的不同。然而，猫的模型是接近灵长类的，结果使用此模型表现相似。从临床应用观点看，使用非人类的灵长类模型，体内DTI和DTT与组织学和行为学分析相比较的研究，为了确定DTT结果的准确性和重要性是必需的。 之前在成熟的狨属建立一个可重复的SCI模型，并且报道过人体干细胞/前体细胞移植到损伤脊髓促进了功能恢复的研究。使用这种灵长类动物模型，研究者揭示了DTT准确反映了轴突解剖状态以及在脊髓半切中轴突损伤的程度。在灵长类动物中脊髓挫伤类似于人类慢性SCI。
5、在现阶段研究，我们做了一系类狨属脊髓创伤后的和，并且比较了组织学检测和行为学分析的结果。研究者的发现证实了在非人类灵长类动物脊髓损伤后DTI和DTT分析是有用性。,材料和方法,1.脊髓挫伤 10只雌性的狨猴（280-350g）,每只狨猴被饲养在单个的笼子里（宽：820mm,深610mm，高1600mm）.肌注氯胺酮（50mg/kg），赛拉嗪(5mg/kg),用乙醚维持。 手术中控制动物的脉搏，动脉血氧含量，直肠温度。在C5行椎板切除，暴露硬脊膜，重17g,高50mm处坠落使用改良后的NYU的打击器。术后放到恒温箱中，直到其温度调节系统重新建立。每天排尿两次，直到排尿反射系统重新建立。给予充分的
6、食物和水直到它们能自己获得食物。损伤5天，100mg氨苄西林和0.02mg布托啡诺肌肉注射。,核磁共振 全麻，7T核磁。损伤后2,4,15获取和图像，为了减少来自血管和颈部脊髓运动伪影，动物被固定于特殊的线圈内以及心电图探测针依附于动物的腹侧胸椎。扫描参数：TR，3500ms；TE，40ms;翻转家哦哦哦，90度;FOV,40*40mm;数据矩阵，128*128；重建图像的分辨率，0.31*0.31mm;层厚，0.94mm;b值，1000S/mm2 弥散张量分析 弥散张量和成形术分析.扩散张量的特征值代表了椭圆的三个轴向，也就是，最长值，中间值，最短值（所谓特征值），分别为1, 2,and 3
7、。特征值1代表为局部纤维方向。FA被普遍用来的各向异性指数。各向同性，1 =2 = 3，且FA=0.由于各向异性增加，1 2 =3，FA接近于1.扩散各向异性的方向被跟踪直达成形术停止。连续体素的翻转角度设定为5O度。,研究者使用连两个感兴趣区域的方法来客观量化损伤脊髓的DTT纤维。设定两个来跟踪整个脊髓的轴向切片的FA图像的整体轮廓，包括白质和灰质。ROI放置在损伤头端的4mm和尾端的4mm.估计DTT纤维通过脊髓损伤前后。评价了径向扩散(=(2 + 3)/2)，径向扩散（ =1），以及值。在损伤中心的背侧束，和皮质脊髓束，损伤中心距头，尾端和损伤中心头尾端处。成像术参数：翻转角度：度，最小
8、长度值，.；绘制导管方法（半径.，数据源数量为5 ），FA彩标（红色表示高各向异性，蓝色表示低各向异性）。研究增加了在损伤中心的节段图来表明通过损伤中心椎体束的位置。（如图）,组织学分析 损伤后使用多聚甲醛灌流，取出脊髓，放置在的多聚甲醛中后固定，后固定过夜继而换成蔗糖。冰冻切片，轴向切片，微米厚。和染色评价髓鞘的面积。免疫组化，标记剩余轴突中的神经丝。 ，标记正常轴突的磷酸化的神经丝。研究者计算或者阳性面积作为剩余轴突纤维的marker,目的是为了使用DTT检测SCI后剩余轴突与组织学方法检测轴突相比较。 二.依据于DTT纤维计数比与依据于组织学纤维计数比 研究者确定HSFR是在整个轴突切片
9、范围内损伤中RT-97/SMI-31阳性面积比上在整个轴突中这些纤维的面积。确定DFER为损伤后各个时间点DTT纤维评估数量比上使用纤维示踪计数侧得SCI前DTT纤维数量。 行为学评价 比较啮齿类，狨猴运动是复杂的且涉及到直立和水平位置（站立，跳跃，攀爬笼子，抓笔）。在现在的研究中，使用开放评价方法评价狨猴，两位观察者（盲测）SCI后每周三次直到第四周，此后每周一次。,自行运动活动的测量 用红外系统测量自发运动。在损伤前一个月把狨猴送到装有红外控制系统的笼子里目的是获取损伤前的数据。此后，被单独关在笼子里（宽820，深610，高1600mm）,装有红外的笼子为（宽350.深500，高500），
10、持续记录动物三维运动。每只动物每天每小时持续记录，损伤后的活动量作为损伤前数值的百分比记录。 抓笔实验 使用抓笔实验来评价上肢运动力量，此项评价了动物的抓握反射（当动物尝试抓取放在其面前的物品时所从事的运动）。每隔两三天做一次，一天三次。最大抓取量/损伤前的百分数被记录。 攀爬实验 此实验室是用来评价前后肢的协调性。总之，如果把狨猴放在笼子的上端（宽400，深600，高750mm）,趋向。研究者用7个位点（0-6）连评价每只狨猴在3分钟内完成以上动。一天两次，从损伤前到损伤15W后。 数据分析,结果,1.T2加权和弥散加权像 2.在活体动物中使用DTI示踪连续性纤维束量化 3.脊髓挫伤后形态行
11、为改变 4.确定纤维示踪的最佳FA值 5.运动表现和DFER的关系,依据于DTT纤维计数比与依据于组织学纤维计数比 研究者确定HSFR是在整个轴突切片范围内损伤中心RT-97/SMI-31阳性面积比上在整个轴突中这些纤维的面积。确定DFER为损伤后各个时间点DTT纤维评估数量比上使用纤维示踪计数侧得SCI前DTT纤维数量。,结果1.T2加权矢状位图像,损伤脊髓的损伤中心高信号强度。损伤后两周出现信号改变，15W边缘清楚,轴向,损伤脊髓的损伤中心的b=0,DWI， ，,B=0,损伤后2W，高信号强度，随时间信号强度降低。 ADC图像说明损伤后2周低值，在慢性损伤中心，亚高密度。 FA图像表明在损
12、伤中心，部分为低值，在轴向面上脊髓外周值高,损伤脊髓的损伤中心的b=0,DWI， ，,B=0,损伤后2W，高信号强度，随时间信号强度降低。 ADC图像说明损伤后2周低值，在慢性损伤中心，亚高密度。 FA图像表明在损伤中心，部分为低值，在轴向面上脊髓外周值高,结果活体动物中示踪连续性的纤维束量化,Fig2 不同的值，脊髓损伤后纤维数随时间的改变,两个间纤维数量估计的量化分析。在不同的下，损伤周后与损伤前比较纤维数量是降低的，逐渐增加。随着FA增加，DTT纤维数量降低。 计数比（C的值/损伤前的值）。比率的改变与数量的改变相似。随着FA值增加，DTT纤维数量降低。,不同值，脊髓损伤前后DTT纤维数
13、量的改变，以及损伤15W后纤维数量/损伤前的比率（DFER）,T2轴向图像上，损伤脊髓的横截面积损伤依据时间的改变。,脊髓损伤后形态学改变,HE和LFB染色白质和灰质有明显损伤。在损伤中心显示出了空洞的形成。在损伤中心，和阳性区域的面积减少。 脊髓损伤后，的尾端以及DC的头端SMI-31以及RT97阴性，表明了上下行通路的的瓦勒变性。在放大的图中，神经丝组织被脂肪细胞所取代。,（，）在损伤中心，和处，以及CST4C处以及阳性面积减少。 不同值的与阳性比较，揭示了最佳值为. (HSFR of RT97: 52.1%, HSFR of SMI-31: 56.9%, DFER with FA 0.4
14、0: 53.7%).,运动表现和的关系,行为学分析：A.开放空间的等级评价。B.攀爬实验。自行运动实验抓笔实验。 损伤后运动能力逐渐降低，之后逐渐恢复。,与行为学分析值之间的比较。，与DEFR都有强烈的相关性，除了H。,6.通过DTT描述脊髓损伤后轴突的裂解,蓝色:损伤前；绿色：损伤后2周；黄色；4周；红色：15周。CST，损伤后2W损伤中心的尾端，FA，明显降低，但是整个15w的观察并没有增加。相反，在背侧束，损伤后2周，损伤中心的尾端FA和值明显降低。,表2,：,讨论,当前研究有两个主要发现。第一个，DTt在非人类的灵长类动物中客观量化了脊髓挫伤后的一系列改变并且梵音了动物的运动行为。第二
15、，脊髓损伤后不同束的轴突降解通过使用正确的ROI设置的特殊椎体束弥散张量分析同时被描述。 1.使用DTT量化分析脊髓损伤的剩余纤维 先前的研究表明了DTT对于描述脊髓异常是有效的，包括炎症和变性异常，肿瘤，动静脉畸形，以及创伤。然而，关于DTT分析的主要问题仍旧存在。DTT使用像素的大小比横断面轴突的大小还要大，后者仅几个微米。此偏差使得解释什么是被DTT图像描述变得困难。然而，先前关于DTT的研究表明了FA和值相关，在中枢神经系统中不仅与髓鞘有关，而且与轴突的密度和直接都相关。此外，Lehmann et al. (2010)表明了这些值与轴突总数仍相关，最后为了应用数据作为临床检验的基准，证明体内和行为学数据的相关性是必要的。,因此，研究者做了损伤脊髓的形态学和对比研究。使用三种方法得了精确的分析。 （）。研究对纤维束使用了两次？此方法的有点是其避免了假阳性纤维的检测，使用单，检测纤维的数量，其中包括随着纤维的横向纤维或者短线纤维，是增加的，然而，纤维是由纵向纤维束组成的，因此，其更可能比短纤维或者横向纤维通过两个。 （）研究者
