基于扩散 MRI 的微观结构估计：可渗透细胞组织中的区室化模型
信号处理
2022-09-07 v1 医学物理
摘要
扩散加权磁共振成像（DW-MRI）借助组织特异的生理物理模型来表征脑组织结构。然而，当前一个局限是多数所提模型基于胞内与胞外区间水交换可忽略的假设，而这在不同脑组织中可能不成立，包括无髓鞘轴突、灰质与肿瘤。本工作的目的是量化膜通透性对两个忽略交换的流行模型估计值的影响，并将其性能与包含交换的模型比较。为此，在受控环境中通过 Monte-Carlo 模拟进行了 DW-MRI 实验。DW-MRI 信号在模拟生物组织的数值基底中生成，该基底由具有可渗透膜的球形细胞构成，如癌组织 or 脑灰质。从这些信号中，使用 SANDI 与 VERDICT（两个忽略交换的基于区室的模型）以及包含交换的新模型 CEXI 估计基底特性。我们的结果表明，在细胞可渗透组织中，含交换模型在组织结构特性估计上优于无交换模型，其对细胞尺寸、胞内体积分数与胞外扩散系数给出了更稳定的估计。此外，含交换模型在细胞组织所报告的通透性范围内准确估计了交换时间。最后，本工作的模拟显示，在可渗透组织中采用常规 PGSE 序列时，为获得准确估计，不能忽略胞内与胞外空间之间的交换。因此，现有的不可渗透组织区室化模型不能用于细胞可渗透组织的微观结构估计。
引用
@article{arxiv.2209.02293,
title = {Microstructure estimation from diffusion-MRI: Compartmentalized models in permeable cellular tissue},
author = {Rémy Gardier and Juan Luis Villarreal Haro and Erick J Canales-Rodrıguez and Ileana O. Jelescu and Gabriel Girard and Jonathan Rafael-Patino and Jean-Philippe Thiran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.02293},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 8 figures, 3 tables, submitted