波动结构中的时间依赖扩散：对轴突直径估计的影响
医学物理
2019-03-13 v1 生物物理
摘要
扩散 MRI 可能实现轴突微观结构的非侵入式绘图。多数方法通过将轴突建模为直圆柱，从时间依赖扩散对扩散加权 MR 信号的影响推断轴突直径。然而，轴突并非沿直线轨迹运行，且迄今为止，轴突轨迹对直径估计的影响尚未被系统研究。在此，我们采用一种称为波动细纤维模型的轴突玩具模型，以分析波动轨迹对由扩散谱表示的时间依赖扩散的影响。我们通过其高度（高频处扩散率）、宽度（半高全宽）与低频行为（幂律指数）分析该谱。结果表明，细纤维的微观取向离散度是决定扩散谱特征的主要参数。直圆柱与波动细纤维在较低频率处具有几乎相同的谱。若用直圆柱假设解释来自波动细轴突的数据，直径被高估的量与波动振幅及微观取向离散度成正比。在高频（短扩散时间）处，圆柱与波动细纤维的谱不同。波动细纤维的谱也可不同于圆柱，表现为幂律行为且指数低于 2。总之，我们认为在分析 dMRI 数据时不应忽略轴突轨迹的非直线本性，且精细实验可能实现直圆柱内扩散与波动细纤维中扩散的分离。
引用
@article{arxiv.1903.04536,
title = {Time-dependent diffusion in undulating structures: Impact on axon diameter estimation},
author = {Jan Brabec and Samo Lasic and Markus Nilsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.04536},
year = {2019}
}