临床可行双扩散编码 MRI 微观各向异性估计的验证与噪声鲁棒性评估
医学物理
2019-11-05 v1
摘要
目的：双扩散编码（DDE）MRI 能够估计微观扩散各向异性，提供有关组织微结构的宝贵信息。最近一项研究提出，通过假设高斯扩散，可大幅简化通常利用球形“5-design”获得的旋转不变 DDE 度量的采集，从而缩短采集时间，更适应临床环境。在此，我们旨在针对标准 DDE 5-design 验证这一新的最小采集方案，并量化所提方法的噪声鲁棒性以促进未来临床应用。方法：在 9.4 T 下对离体和在体大鼠脑进行 DDE MRI 实验，采用 5-design 和所提最小设计，并考虑采集次数差异。所得的微观分数各向异性（μFA）图在最高 5000 s/mm2 的一系列 b 值下进行比较。噪声鲁棒性通过解析计算和数值模拟进行研究。结果：最小协议量化 μFA 的精度可与更具理论鲁棒性的 DDE 5-design 所得估计相媲美。发现 μFA 对噪声的敏感性以非线性方式强烈依赖于区室各向异性和张量大小。当 μFA < 0.75 或平均扩散率特别低时，精确量化 μFA 需要非常高的信噪比（SNR）。结论：我们的工作支持在临床环境中使用 DDE 量化微观扩散各向异性，但揭示了使用 DDE 和典型临床 SNR 测量 μFA 时迄今被忽视的精度问题。
引用
@article{arxiv.1911.01148,
title = {Validation and noise robustness assessment of microscopic anisotropy estimation with clinically feasible double diffusion encoding MRI},
author = {Leevi Kerkelä and Rafael Neto Henriques and Matt G. Hall and Chris A. Clark and Noam Shemesh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.01148},
year = {2019}
}