Advanced Neuroimaging with Computed Tomography Scanning

International audienceThe x-ray computed tomography (CT) is well known as a useful imaging method and thus CT images have continuingly been used for many applications, especially in medical fields. This book discloses recent advances and new ideas in theories and applications for CT imaging and its analysis. The 16 chapters selected in this book cover not only the major topics of CT imaging and analysis in medical fields, but also some advanced applications for forensic and industrial purposes. These chapters propose state-of-the-art approaches and cutting-edge research results

Le scanner multi-modalités dans la prise en charge de l'AVC sylvien ischémique (évaluation des paramètres prédictifs de complications aiguës post-thrombolyse intra-veineuse)

Objectifs : évaluer la valeur prédictive des paramètres cliniques, et radiologiques issus du scanner multi-modalités, dans la survenue d'une complication aiguë post-thrombolyse IV. L'objectif secondaire était d'évaluer la valeur prédictive des mêmes paramètres dans l'évolution fonctionnelle à 3 mois de la thrombolyse IV. Il s'agit d'une étude descriptive rétrospective monocentrique concernant les patients, ayant bénéficié d'un scanner multi-modalités avant thrombolyse intra-veineuse, dans le cadre de la prise en charge d'un AVC ischémique sylvien aigu : étude menée du 01/04/2011 au 10/04/2012. Nous avons recueilli les données cliniques à l'admission, les données du scanner multi-modalités, la survenue de complications aiguës (transformation hémorragique et oedème cérébral malin) post-thrombolyse IV et l'évolution fonctionnelle à 3 mois. 29 patients ont été inclus. 7 patients ont présenté une complication aiguë. Un volume d'ischémie >153 cm , un volume de nécrose >10 cm , un PSmax ROI >3,9 ml/100g/min étaient prédictifs de survenue de complications aiguës. Toutefois, après analyse multivariée, le modèle optimal prédictif de complications aiguës comprenaient uniquement les volumes d'ischémie (p=0.04) et de nécrose (p=0.03). Les autres facteurs prédictifs de complications aiguës étaient un NIHSS élevé et un mauvais score de collatéralité. Le volume d'ischémie était le facteur le plus prédictif d'une évolution fonctionnelle défavorable à 3 mois (p=0.05). Une valeur >125cm était prédictive d'un mauvais pronostic fonctionnel à 3 mois. Au terme de cette étude, le scanner multi-modalités présente un intérêt dans l'évaluation prédictive du risque de complications aiguës post thrombolyse IV. Nous avons pu définir des seuils, de volumes d'ischémie et de nécrose d'une part, et d'autre part de PS, qui pourraient apporter une aide à la décision thérapeutique au cours de la prise en charge des AVC sylviens ischémiques.CLERMONT FD-BCIU-Santé (631132104) / SudocSudocFranceF

IRM et région sous-thalamique : optimisation de séquence de repérage pré opératoire pour la mise en place d'électrodes de stimulation chronique

CLERMONT FD-BCIU-Santé (631132104) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Intérêt des reconstructions tomodensitométriques 3D dans l'exploration de la chaîne ossiculaire (confrontation radio-chirurgicale à propos de 102 patients)

CLERMONT FD-BCIU-Santé (631132104) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Anatomy of the human thalamus based on spontaneous contrast and microscopic voxels in high-field magnetic resonance imaging

International audienceBACKGROUND: Since the pioneering studies of human thalamic anatomy based on histology and binding techniques, little new work has been done to bring this knowledge into clinical practice. OBJECTIVE: With the advent of magnetic resonance imaging (MRI) we hypothesized that it was possible, in vitro, to make use of high spontaneous MRI contrasts between white and grey matter to directly identify the subcompartmentalisation of the thalamus. METHODS: An anatomic specimen was imaged at high field (4.7 T) (basal ganglia plus thalamus block; 3-dimensional (3D) T1-weighted spin echo sequence; matrix, 256 x 256 x 256; isotropic voxel, 0.250 mm/edge; total acquisition time, 14 hours 30 minutes). Nuclei were manually contoured on the basis of spontaneous contrasted structures; labeling relied on 3D identification from classic knowledge; stereotactic location of centers of nuclei was computed. RESULTS: Almost all intrathalamic substructures, nuclei, and white matter laminae were identified. Using 3D analysis, a simplified classification of intrathalamic nuclei into 9 groups was proposed, based on topographic MRI anatomy, designed for clinical practice: anterior (oral), posterior, dorsal, intermediate, ventral, medial, laminar, superficial, and related (epi- and metathalamus). The overall 4.7-T anatomy matches that presented in the atlases of Schaltenbrand and Bailey (1959), Talairach et al (1957), and Morel et al (1997). CONCLUSION: It seems possible to identify the subcompartments of the thalamus by spontaneous MRI contrast, allowing a tissue architectural approach. In addition, the MRI tissue architecture matches the earlier subcompartmentalization based on cyto- and chemoarchitecture. This true 3D anatomic study of the thalamus may be useful in clinical neuroscience and neurosurgical applications

DTI Fiber tracking Analysis of the visual input to the pallidum in humans: preliminary results

International audiencePurposeDeep brain stimulation (DBS) of the Globus Pallidus interna (GPi) and the subthalamic nucleus (STN) is a current surgical technique for thetreatment of movement disorders such as those in Parkinson’s disease (PD). During GPi DBS eye movement impairments (saccade movement disturbance) were reported. The basal ganglia (BG) are well known to influence eye movement through action of the caudate nucleus, the STN and the subtantia nigra reticulata, but little is known about the GPi.GPi is the main output of the BG that has been extensively explored for movement and behavioral controls. However, recent experimental studies in monkeys have shown the existence of GPi neurons modulating their activity in relation to saccade, and smooth pursuit, suggesting that GPi might be involved in saccade and pursuit control loops. This hypothesis could be consistent with clinical observations. We hypothesized that direct visual input into the GPi could be detected using diffusion tensor imaging (DTI) and fiber tracking (FT); these fibers could belong to the supraoptic commissural system (Ganser, Meynert, Gudden).Methods10 patients (5 PD; 5 essential tremor) who undergone neurosurgical stereotaxic procedure for movement disorders were retrospectively analyzed. We explored DTI acquired routinely for the surgical planning. DTI fiber tracking (FT; voxel = 0.52 × 0.62 × 2 mm3, fiber length ≥ 15 mm, FA threshold ≥ 0.22; Iplan 3 BrainLab) was carried on within the right and left hemispheres. FT was performed between the optical tract and the GPi. The two region-of-interests were outlined on the MRI anatomical images used for surgical planning.ResultsIn all the 20 regions (10 patients right and left hemispheres) we have found a fascicle connecting the optical tract and the GPi.In this study, using DTI FT, we identified direct optic tract connection to the GPi; this pathway could be involved in saccade, eye pursuit control.ConclusionsFurther works are mandatory to evaluate this hypothesis, using both functional and structural approaches, enabling the description of an optical-basal ganglia connectome, which could be useful to interpret clinical observations

Analysis of deep brain stimulation electrodes: A semi-automatic approach of contact localization

National audienc

Contribution of local field potential to subthalamic nucleus deep brain stimulation in Parkinson's disease

International audienceIntroduction: The subthalamic nucleus (STN) is the main target for deep brain stimulation (DBS) in Parkinson’s disease. We analyzed the relationships between magnetic resonance imaging (MRI) anatomy and electrophysiology (local field potential, LFP) done during surgery.Objectives: We hypothesized that the contribution of LFP to neuronal firing rate with detailed MRI anatomy should allow to explore finely anatomo-electrophysiological relationships and also to determine precisely functional surgical targets.Methods:Ten patients with Parkinson’s disease (5F; mean age: 62±4 years; 11±3 years disease duration) underwent bilateral STN DBS surgical procedure.Electrophysiology: 693 LFP recordings in MRI-outlined anatomical structures (Thalamus [Thal], Zona Incerta [ZI], Forel Field [Forel] and STN) were analyzed: Power spectral densities (PSD) from 0 to 100Hz; 1024 frequency values; Normalization: percent of total PSD; Calculation for delta (0-4 Hz), theta (4-7 Hz), alpha (7-13 Hz), beta (13-30 Hz), gamma (30-50 Hz, 50-100 Hz) frequency range. Non-parametric Kruskal-Wallis ANOVA tests were performed followed by pairwise comparisons with adjusted p-value.Results: Percentage of power spectral density for main physiological LFP frequency range was considered for thalamus, ZI, STN and Forel (Figure).Conclusions: This study suggests the interest of LFP to discriminate between structures in the subthalamic region using exploration electrode with patient at rest during DBS surgery. Another part of this study will consist in correlating extracellular neuronal activity and LFP, and analyzing modulations on LFP during voluntary movements of patients

Analyse morphométrique du noyau sous-thalamique en imagerie par résonance magnétique nucléaire à 1.5 Tesla

National audienceIntroduction.– Le ciblage anatomique primaire direct du noyau sous-thalamique (NST) dans le traitement de la maladie de Parkinson en stimulation cérébrale profonde, est une méthode basée sur l’imagerie. Nous avons voulu comparer le NST déterminé sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à 1.5 Tesla, avec les données d’anatomie.Patients et méthode.– Chez 53 patients parkinsoniens, des structures anatomiques de la région sous-thalamique, le NST, le noyau de l’anse lenticulaire, les corps mamillaires, la zona incerta, les champs de Forel, et le noyau rouge, ont été contourées manuellement, à droite et gauche, sur des images d’IRM stéréotaxiques utilisant une séquence dédiée en inversion récupération (White matter Attenuated Inversion Recovery [WAIR]). Les rapports, le volume, la longueur (antéropostérieure), la largeur (médiolatéral) et l’épaisseur de 106 NST ont été analysés.Résultats ou cas rapporté.– Le NST était en rapport avec les corps mamillaires en avant, avec le noyau rouge en arrière et en dedans, avec le noyau de l’anse lenticulaire médialement, avec la capsule interne latéralement, avec la substance noire en dessous et avec la zona incerta et les champs de Forel au-dessus. Le volume moyen du NST était de 121 mm3 (SD ± 0,04), son plus grand axe antéropostérieur mesurait 10,2 mm (SD ± 1,9), sa largeur était de 4,2 mm (SD ± 1,3) et sa hauteur de 3,5 mm (SD ± 0,7). Nous n’avons pas trouvé de différence significative entre les NST droit et gauche (t test de Student), ni en fonction du sexe (test de Chi2) ou de l’âge (test de corrélation de Pearson).Conclusion.– Les dimensions et les rapports du NST suivis en séquence IRM stéréotaxique sont comparables aux données des travaux anatomiques sur cerveaux formolés. La séquence WAIR semble fournir des données pertinentes en pratique clinique et utilisables pour le ciblage anatomique direct du noyau sous-thalamique

Selective cerebral response to autobiographical memory in the persistent vegetative state : a fMRI case study

International audienc