体内宽带 MR 弹性成像用于评估大脑年龄相关粘弹性变化
医学物理
2025-09-16 v2
摘要
磁共振弹性成像（MRE）可无创地映射脑脊组织力学，对年龄变化和神经退行性疾病极为敏感。大多数实现采用单一频率或狭窄频率带，限制了对频率依赖性粘弹性参数的分析。我们开发了双执行器宽带 MRE（5-50 Hz）协议，并在 24 名健康成年人（年轻：23-39 年；年老：50-63 年）中获取了 13 种频率的波场。以牛顿、亨姆顿-沃尔特和幂律 rheological 模型对剪切波速（SWS）色度图进行建模。全脑刚度随年龄下降，最强效果观察于低频（5-16 Hz：-0.24%/年；p=0.019）相对于中频（20-35 Hz：-0.12%/年；p=0.030）和高频（40-50 Hz：-0.10%/年；p=0.165）。与年老大脑相比，年轻成年人在幂律模型中显示出 14.3% 更高的基线刚度（p=0.001），并根据牛顿和亨姆顿-沃尔特模型显示出 8.5-9.0% 更高的黏性（p<0.05）。白质和皮层灰质质组织表现出相似的年龄相关下降，而深灰质质组织在幂律指数上显示出增加（+0.001/年；p=0.036），表明老化过程更趋向于流体性质。宽带 MRE 揭示了年龄相关的频率依赖性和区域特异性力学改变，效果最显著于低频率。将脑部 MRE 扩展至低频率范围可能提高对固体-流体相互作用的灵敏度。因此，低频率 MRE 可能作为年龄和神经退行性疾病微结构脑变更的早期力学标记物。
引用
@article{arxiv.2509.08356,
title = {In Vivo Wideband MR Elastography for Assessing Age-Related Viscoelastic Changes of the Human Brain},
author = {Jakob Schattenfroh and Tom Meyer and Hossein S. Aghamiry and Noah Jaitner and Michael Fedders and Steffen Görner and Helge Herthum and Stefan Hetzer and Melanie Estrella and Guillaume Flé and Paul Steinmann and Jing Guo and Ingolf Sack},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08356},
year = {2025}
}
备注
26 pages, 6 figures, 4 tables