轴突口径变化与串珠化的时变扩散MRI特征
医学物理
2020-07-10 v3 生物物理
摘要
MRI提供了一种独特的非侵入性观察大脑的窗口，但其分辨率仅限于毫米级，比细胞尺寸粗糙数个数量级。在此我们表明，扩散MRI通过对沿纤维扩散系数的特征性幂律时间依赖性进行识别，对轴突口径的微米级变化或病理性串珠化敏感。我们在人脑白质中观察到这一特征，并通过基于小鼠胼胝体三维电子显微镜真实底物的蒙特卡洛模拟揭示了其起源。模拟显示，该时间依赖性源于轴突口径变化，而非线粒体或轴突弯曲。我们报告了多发性硬化病灶中时间依赖性幅度的降低，说明了我们的方法对多种神经退行性疾病中轴突串珠化的敏感性。这种对微结构的特异性提供了一个令人振奋的可能性，即借助临床可行的MRI技术跨越尺度对细胞级病理进行成像。
引用
@article{arxiv.1907.12685,
title = {A time-dependent diffusion MRI signature of axon caliber variations and beading},
author = {Hong-Hsi Lee and Antonios Papaioannou and Sung-Lyoung Kim and Dmitry S. Novikov and Els Fieremans},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.12685},
year = {2020}
}