Imágenes avanzadas de microestructuras con valores b altos y alta resolución que combinan imágenes de difusión de gradiente de altísimas prestaciones y aprendizaje profundo basado en modelos demostrado mediante la adquisición de múltiples láminas en 3D | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Imágenes neurológicas
Resonancia magnética por difusión
Modelado biofísico

Sus antecedentes:

La adquisición ponderada por difusión 3D multi-slab (3D-msDWI) ofrece una eficiencia SNR óptima, pero está limitada por los largos tiempos de adquisición de volumen (VAT).
Los gradientes de alto rendimiento (HPG) permiten tiempos de eco más cortos en valores b altos, cruciales para la resonancia magnética de difusión avanzada.
El modelado avanzado de microestructuras requiere datos de alta resolución, que han sido difíciles de adquirir de manera eficiente.

Objetivo del estudio:

Demostrar las capacidades extendidas de 3D-msDWI en sistemas HPG para el modelado de la microestructura del cerebro humano in vivo de alta resolución.
Mostrar la viabilidad del 3D-msDWI acelerado para estudios avanzados de difusión a una resolución isotrópica de 1 mm.

Principales métodos:

Se utilizó un submuestreo 3D k-space optimizado para reducir sustancialmente el IVA para 3D-msDWI.
Se utilizan sistemas HPG (> 200 mT/m, > 300 T/m/s) para tiempos de eco más cortos y valores de b altos (hasta 6000 s/mm2).
La reconstrucción involucró un algoritmo basado en el navegador, compensado por el movimiento, regularizado e iterativo basado en el modelo para una adquisición de 3 capas y 66 direcciones.

Principales resultados:

Se generan mapas paramétricos de todo el cerebro de un modelo de tres compartimentos con una resolución isotrópica de 1 mm en menos de 15 minutos.
Difusividades intraaxonales y fracciones de volumen con coeficientes de variación < 10% entre sujetos en regiones clave de la materia blanca.
Valores cuantificados validados en comparación con las adquisiciones estándar de codificación de trayectoria q de difusión única y multidimensional.

Conclusiones:

El marco acelerado 3D-msDWI, aprovechando HPG y la reconstrucción avanzada, soporta efectivamente el modelado de la microestructura de todo el cerebro de alta resolución.
Este enfoque mejora la viabilidad de los estudios de difusión en humanos in vivo que requieren información microstructural detallada.