マイクロ構造重み付けコネクトームにおけるプロトコルの一貫性とグラフメトリック再現性に関するパイロットスタディ

科学分野:

• 神経画像;計算神経科学;生体医工学

背景:

• マイクロ構造重み付けコネクトームは、拡散パラメータを構造的脳ネットワークに統合する。;これらの生物学的に情報に基づいたネットワークは、多発性硬化症などの神経学的変化を検出する可能性を示す。;しかし、これらのマイクロ構造重み付けコネクトームの再現性は確立されていない。

研究 の 目的:

• 拡散テンソルおよびBingham-NODDIパラメータで重み付けされた脳コネクトームの再現性を評価する。;重み付けパラメータとグラフメトリックの時間的、施設間、プロトコル間の整合性を評価する。;マイクロ構造重み付けコネクトームのための信頼できる重み付け戦略とグラフメトリックを特定する。

主な方法:

• 4シェル拡散磁気共鳴画像法（dMRI）取得プロトコルを使用した。;再現性評価のためにファントムおよび生体（N=4）データを取得した。;重み付けパラメータとグラフメトリックの変動係数（CV）とBland-Altmanバイアスを計算した。

主要な成果:

• 異方性（FA）、平均拡散率（MD）、神経内小管体積率（INVF）、細胞内体積率（ICVF）は高い再現性（CV < 5%）を示した。;配向分散指数とベータ濃度パラメータは再現性が低く（CV > 5%）、除外された。;FA、MD、INVF重み付けコネクトームからのグラフメトリックは、モジュラリティを除いて一貫していた。;細胞外体積率（ECVF）重み付けコネクトームは再現性が低かった（CV > 5%、ICC < 0.5）。

結論:

• マイクロ構造重み付けコネクトーム、特にFA、MD、INVFを使用したものは、信頼できる再現性を示す。;特定の重み付け戦略とグラフメトリックが高い一貫性を持つことが特定された。;この結果は、神経学的状態における脳接続性の変化のバイオマーカーとして、重み付けコネクトームからのネットワークメトリックの可能性を支持する。