单b值数据得到的自由水DTI估计看似合理但必须谨慎解读

目的：自由水消除扩散张量成像（FWE-DTI）已被广泛用于区分健康老化和退行性疾病中自由水（FW）部分体积效应的增加与组织的扩散。由于FWE-DTI拟合仅对多壳层采集是适定的，人们提出了正则化梯度下降（RGD）方法以使其能应用于临床更常见的单壳层数据。然而，RGD方法的有效性很少被评估。本研究旨在量化FWE-DTI流程在单壳层和双壳层数据上的特异性。方法：在一个开源的体内扩散数据集以及单壳层和双壳层合成信号上测试了不同的FWE-DTI拟合流程，包括RGD和标准非线性最小二乘（NLS）方法。进行了单 voxel 模拟以比较初始化方法。进行了多 voxel 体模模拟以评估空间正则化在方法间比较中的影响。为测试算法的特异性，模拟了具有两类不同损伤的体模：平均扩散率（MD）增加的体模或FW增加的体模。结果：从单壳层体内数据用RGD获得了看似合理的参数图。这些图的合理性被证明由初始化决定。将模拟损伤插入体内数据的测试表明，RGD方法无法区分FW与组织MD改变，而NLS算法可以。结论：RGD FWE-DTI特异性有限，因此其来自单壳层数据的结果应谨慎解读。在可能的情况下，应优先选择多壳层采集和NLS方法。