固定脊髓中微结构参数的扩散时间依赖性

扩散 MRI 的生理物理建模对于提供特定的组织微结构特性是必要的。然而，由于优化地形平缓，从扩散梯度强度有限的数据（如临床扫描仪）估计模型参数已被证明是不可靠的。另一方面，扩散峰度（DKI）参数的估计更为稳健，因为临床采集通常探测的是相关的四阶累积量展开足够的区域；但是，其参数在先验上并不具有微结构特异性。给定一个合适的生理物理模型，其参数可能与 DKI 参数相关联，但先前研究表明，在 DKI 水平上，它仍不能提供足够信息来唯一确定所有模型参数。早期工作表明，通过忽略轴突分散，这种参数简并性归结为轴突内扩散系数大于还是小于轴突外扩散系数的问题。在此，我们开发了一个包含轴突分散的脊髓白质扩散模型，并展示了从 DKI 对所有模型参数的稳定估计。通过采用最近开发的快速轴对称 DKI，我们利用受激回波采集模式，以极窄的扩散梯度脉冲在空前未有的扩散时间范围内收集数据，从而能够对净扩散和峰度度量以及模型轴突内和轴突外扩散系数与轴突分散的扩散时间依赖性进行精细分辨测量。我们的结果表明，除体积分数外，所有参数都具有显著的时间依赖性，并且额外的时间维度为脊髓白质中轴突内扩散系数大于轴突外扩散系数提供了支持，尽管并非明确无误。我们将我们的发现与有效介质理论的预测进行了比较。