优化白质相似组织的微观结构表征：梯度波形调制对非均匀振荡梯度自旋回波序列的影响

由于神经系统疾病引起的改变发生在极小的空间尺度上，属于微米乃至纳米尺度。因此，发展一种无创获取此类微观信息的定量生物标志物的成像方法对于改进医学诊断至关重要。在此背景下，扩散加权磁共振成像在揭示组织微观结构特征方面取得了显著进展，通过探测分子扩散过程来实现。实现调制脉冲梯度自旋回波序列可用于监测随时间变化的扩散过程，从而揭示此类详细信息。本文证明，随梯度磁场梯度强度符号瞬间切换产生的信号衰减偏移（decay-shift）比传统基于信号衰减率的对比更为显著。由于临床环境中快速的梯度斜坡会导致患者不适和成像伪影，因此我们评估了使用理想化的尖锐梯度调制和更真实的光滑调制两种方式估计微观结构尺寸的效果。在后者情况下，我们发现随扩散时间的增加，信号衰减偏移可能丢失，这可能阻碍对微观结构特征的准确估计。我们通过数值仿真、信息论分析以及使用白质相似组织phantom进行的原理验证实验，证明通过采用尖锐或光滑梯度自旋回波调制，可实现估计微观结构尺寸分布的最优序列设计。该方法简化了 NOGSE 方法在临床应用中的转化。