Untersuchung der Gewebe-Mikrostruktur mit Hilfe von steady-state Diffusions-MRT

Zusammenfassung Die Diffusions-MRT ist eine führende Methode, um die Mikrostruktur von Gehirngewebe in mehreren Bereichen und Maßstäben nicht-invasiv zu charakterisieren. Die diffusionsgewichtete steady-state free precession (DW-SSFP) ist eine etablierte Bildgebungsequenz für post-mortem MRT, die die herausfordernde Bildgebungsumgebung von fixiertem Gewebe mit kurzen T 2 und niedrigen Diffusitäten berücksichtigt. Ein aktuelles Limit der DW-SSFP ist jedoch die Signalinterpretation: es ist unklar, welches Diffusions 'Regime' die Sequenz untersucht und damit ihr Potenzial zur Charakterisierung der Gewebemikrostruktur. Auf einem Modell der erweiterten Phasengraphen (EPG) basierend, stelle ich zwei alternative Darstellungen des DW-SSFP-Signals in Bezug auf (1) konventionelle b-Werte (zeitunabhängige Diffusion) und (2) Codierung der Leistungsspektren (zeitabhängige Diffusion) auf. Die vorgeschlagenen Darstellungen bieten Einblicke, wie unterschiedliche Parameterregime und Gradientenwellenformen die Diffusionseigenschaften von DW-SSFP beeinflussen. Mit diesen Darstellungen führe ich einen Ansatz ein, um bestehende Diffusionsmodelle in DW-SSFP zu integrieren, ohne dass umfangreiche Ableitungen erforderlich sind. Untersuchungen, die Freie Diffusion und geweberelevante mikroskopische Einschränkungen (Zylinder mit variierendem Radius) einbeziehen, zeigen ausgezeichnete Übereinstimmungen mit komplementären analytischen Modellen und Monte-Carlo-Simulationen. Experimentell wird die zeitunabhängige Darstellung verwendet, um Tensor- und Nachweisprinzip-Schätzungen von NODDI in einem ganzen menschlichen post-mortem Gehirn abzuleiten. Eine abschließende SNR-Effizienz-Untersuchung zeigt das theoretische Potenzial der DW-SSFP für die mikrostrukturelle Bildgebung bei ultra-hohen Feldern.