Картирование доли миелиновой воды с совместной инверсией данных градиентного и спинового эхо

Введение

Точное определение содержания миелиновой воды в головном мозге с использованием данных мульти-эхо представляет собой сложную задачу из-за некорректности обратной задачи. В данной статье предложен новый метод визуализации миелиновой воды, который объединяет данные градиентного и спинового эхо для повышения точности оценки.

Цель

Разработать метод совместной инверсии данных градиентного и спинового эхо для улучшения точности картирования миелиновой воды.

Материалы и методы

Данные мульти-эхо градиентного и спинового эхо были смоделированы и получены in vivo. Моделирование основано на параметризованной модели сигнала миелина и свободной воды, которая также использовалась для инверсии с помощью нелинейной локальной оптимизации. Проводилась как раздельная инверсия отдельных наборов данных, так и совместная инверсия комбинированных данных. Раздельная инверсия оценивает либо спектр релаксации T₂, либо T₂^*, тогда как совместная инверсия оценивает оба спектра одновременно.

Результаты

Результаты моделирования показали, что точность визуализации миелиновой воды повышается при совместной инверсии синтетических данных градиентного и спинового эхо. Эксперименты in vivo продемонстрировали, что совместная инверсия обоих наборов данных приводит к более четким и контрастным изображениям миелиновой воды по сравнению с раздельной инверсией.

Обсуждение

Предложенный метод решает проблему некорректности обратной задачи для миелиновой воды за счет использования взаимодополняющей информации из последовательностей мульти-эхо градиентного и спинового эхо, что повышает надежность количественной оценки миелиновой воды.

Выводы

Совместная инверсия данных градиентного и спинового эхо улучшает точность и надежность картирования миелиновой воды, что делает метод перспективным для клинического применения.

Термины и сокращения

• T₂ – время поперечной релаксации (spin-spin relaxation time).
• T₂^* – эффективное время поперечной релаксации, включающее эффекты неоднородности поля.
• In vivo – исследования, проводимые на живом организме.
• Myelin-water fraction (MWF) – доля миелиновой воды, биомаркер содержания миелина в тканях.