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追踪大脑的神秘

DTI到底是
什么神奇手艺?

磁共振扩散张量成像(DTI)手艺,是近年来在扩散加权成像(DWI)基础上生长起来的一种成像及后处置赏罚手艺,是DWI的生长和深化,也是当前唯一的一种能非侵入式追踪大脑白质纤维束的要领。

简朴地说,水分子在差异组织中的扩散运动,会受到种种组织特征的影响,如组织类型、完整性、结构和组织屏障。DTI的基本看法就是通过对统一组织差异偏向上水分子扩散运动的视察,可以获得gai组织水分子扩散的各向异性(即差异偏向速率差异),从而反映丈量组织的相关特征。好比说,脑白质(WM)沿轴突偏向的水分子扩散受限较少,可是在径向偏向的扩散存在较大限制,因此水分子沿轴突偏向扩散速率较高。基于此特点,使用DTI就能丈量脑白质中水分子扩散的偏向依赖特征,从而描绘脑白质纤维的走行偏向,进而追踪整个大脑的白质纤维束。而水分子在脑灰质(GM)与脑脊液(CSF)中的扩散行为趋于各向同性,在DTI各向异性分数图上体现为低信号。

DTI剖析大脑神秘微观语言

DTI对组织微观结构特征所能提供的奇异的敏感性使其成为脑科学基础研究、脑智发育研究以及脑科学重大疾病的精准诊疗中的主要手艺手段。已乐成应用于研究急性脑卒中以及轻度创伤性脑损伤的诊断、脑部肿瘤术前妄想和相关重大精神疾病的诊疗研究;评估脑智发育水平和脑认知功效;运动障碍如帕金森氏症以及神经发育和朽迈中的白质微结构转变描绘等。

DTI剖析大脑神秘微观语言

DTI可用于检测和评估新冠(COVID-19)患者大脑微结构的转变。与非新冠肺炎自愿者相比,55%的COVID-19康复患者在嗅觉皮质、海马、脑岛、颞横回,中央沟盖和扣带回中双侧灰质体积显著zeng加,平均扩散系数、轴向扩散系数、径向扩散系数普遍下降,并伴有白质部门各向异性的zeng加,尤其是右侧辐射冠、外囊和额枕上束的扩散系数。

纤毫必现!Z6尊龙凯时攻克高质量DTI成像

DTI的成像质量容易受到主磁chang匀称性、梯度chang性能、涡流等多种因素的影响,因此对磁共振硬件系统、成像序列及相关软件系统均有着极高要求。但在Z6尊龙凯时,DTI成像中的难题都被逐一攻破。

  • 超高匀称性匀chang手艺

    无论是71cm的大孔径系统照旧60cm通例孔径系统,我们把焦点压脂区域的磁chang不匀称性控制在业界高水平。同时通过快速预扫描匀chang手艺,镌汰局部B0chang不匀称性引起的几何畸变和磁化率伪影。

    [睁开]
    超高匀称性匀chang手艺

    无论是71cm的大孔径系统照旧60cm通例孔径系统,我们把焦点压脂区域的磁chang不匀称性控制在业界高水平。同时通过快速预扫描匀chang手艺,镌汰局部B0chang不匀称性引起的几何畸变和磁化率伪影。

  • 极净涡流赔偿手艺

    DTI一ban接纳回波平面成像(EPI)要领举行数据收罗,EPI收罗对涡流很是敏感,特殊是短涡流会造成奈奎斯特伪影。另外涡流随扩散梯度的转变而转变,从而导致图像失真(好比图像缩短和/或整体位移和剪切)。Z6尊龙凯时的极净涡流赔偿手艺可以在全空间和全时间尺度上将涡流只管镌汰、减小DTI图像伪影和失真。

    [睁开]
    极净涡流赔偿手艺

    DTI一ban接纳回波平面成像(EPI)要领举行数据收罗,EPI收罗对涡流很是敏感,特殊是短涡流会造成奈奎斯特伪影。另外涡流随扩散梯度的转变而转变,从而导致图像失真(好比图像缩短和/或整体位移和剪切)。Z6尊龙凯时的极净涡流赔偿手艺可以在全空间和全时间尺度上将涡流只管镌汰、减小DTI图像伪影和失真。

  • 全数字光纤谱仪

    接纳全数字光纤射频手艺,让DTI具有高信噪比,实现高分辨率成像,在1.5T超导系统上可以实现优异的各向同性体素成像(具有相同尺寸的平面内分辨率和层厚,例如2×2×2.5mm3)。

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    全数字光纤谱仪

    接纳全数字光纤射频手艺,让DTI具有高信噪比,实现高分辨率成像,在1.5T超导系统上可以实现优异的各向同性体素成像(具有相同尺寸的平面内分辨率和层厚,例如2×2×2.5mm3)。

  • 高性能梯度链

    提供优异的35mT/m的梯度chang强和媲美3T的175mT/m/ms的梯度切换率,支持EPI接纳较短的回波距离,从而减低对运动的敏感性,降低几何畸变和图像:挠跋。 

    [睁开]
    高性能梯度链

    提供优异的35mT/m的梯度chang强和媲美3T的175mT/m/ms的梯度切换率,支持EPI接纳较短的回波距离,从而减低对运动的敏感性,降低几何畸变和图像:挠跋。 

  • 先进的数据收罗和处置赏罚要领

    接纳相位编码反转和chang图校正相团结的全新并行成像收罗模式,并配合高通道射频线圈,能够消除磁化率伪影和B0chang不匀称性带来的几何畸变,从而获得高质量的DTI图像。在数据处置赏罚方面,通过质控及预处置赏罚进一步去除图像中的伪影和噪声,为可靠的张量预计提供了一致性。

    [睁开]
    先进的数据收罗和处置赏罚要领

    接纳相位编码反转和chang图校正相团结的全新并行成像收罗模式,并配合高通道射频线圈,能够消除磁化率伪影和B0chang不匀称性带来的几何畸变,从而获得高质量的DTI图像。在数据处置赏罚方面,通过质控及预处置赏罚进一步去除图像中的伪影和噪声,为可靠的张量预计提供了一致性。

Z6尊龙凯时的DTI数据剖析功效可以提供所有的DTI参数指标(图1),如平均扩散率(MD)或表观扩散系数(ADC)、指数化表观扩散系数(eADC)、轴向扩散率(AD)、径向扩散率(RD)、容积比(VR)、分数各向异性指数(FA)、彩色FA图等。

Z6尊龙凯时DTI数据剖析处置赏罚后的参数图:

(a)平均扩散率MD (b)指数化表观扩散系数eADC (c)轴向扩散率AD (d)分数各向异性指数FA (e)彩色FA图

DTI最大的挑战之一是以直观和易于明确的方式泛起张量信息,最典型的要领是形成三维纤维束追踪图,和彩色FA图中类似,红色代表从左到右的扩散偏向,绿色代表从后到前,蓝色代表从下到上扩散。Z6尊龙凯时的DTI数据剖析功效通过一连跟踪界说的基于ROIs的特定剖解束来分配纤维,从而实现张量数据在整个大脑的周全探索性可视化。

经由Z6尊龙凯时DTI数据剖析和处置赏罚后的冠譪i、矢譪i、轴譪i坏纳窬宋Ч

神经纤维束视频

郭华 教授

清华大学医学院生物医学工程系生物医学影像研究中心特殊研究yuan,科研偏向主要包罗高时空分辨率磁共振神经影像手艺开发,基于磁共振影像活体组织病理信息定量成像等。

Z6尊龙凯时的扩散张量成像手艺在1.5T磁共振超导系统上能够做出高信噪比的图像,图像的几何变形获得了非:玫男U煌枷裼泻懿淮淼姆直媛,彩色FA中的细节纤维显示准确、清晰;神经纤维束追踪的可视化效果很是漂亮。

而这只是开shi

参考文献

1 Soares JM, Marques P, Alves V and Sousa N (2013) A hitchhiker's guide to diffusion tensor imaging. Front. Neurosci. 7:31. doi: 10.3389/fnins.2013.00031

2 Yiping Lu, Xuanxuan Li, Daoying Geng, et al. Cerebral Micro-Structural Changes in COVID-19 Patients -- An MRI-based 3-month Follow-up Study. ECLINICALMEDICINE 25: 100484 (2020).

3 Xiong Y, Li G, Dai E, Wang Y, Zhang Z, Guo H. Distortion correction for high-resolution single-shot EPI DTI using a modified field-mapping method. NMR Biomed. 2019 Sep;32(9):e4124. doi: 10.1002/nbm.4124. Epub 2019 Jul 4. PMID: 31271491.

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