FMRIアプローチによる脳血管反応のマッピング: グラデントエコー BOLDとスピンエコー BOLDを動脈スピンラベルで比較

科学分野:

• 神経画像は,神経イメージングによるものです.
• 心血管生理学 心血管の生理学
• マグネティックレゾナンスイメージング (MRI)

背景:

• 脳血管反応性 (CVR) 評価は,脳の健康を理解する上で極めて重要です.
• fMRIの動脈スピンラベリング (ASL) は定量的なCVRを提供しているが,信号対ノイズ比 (SNR) が低い.
• グラデントエコー (GE) BOLD fMRIは高いSNRを提供し,静脈汚染に敏感ですが,スピンエコー (SE) BOLD fMRIはマイクロ血管に敏感です.

研究 の 目的:

• GE-BOLDおよびSE-BOLD fMRIで得られた脳血管反応性 (CVR) マーカーとASLで測定された定量的生理学的CVRを比較する.
• BOLDベースのCVR測定にマクロ血管静脈区画の影響を評価する.
• どのBOLD fMRI技術 (GEまたはSE) がASL由来の生理学的CVRとよりよく相関するかを決定する.

主な方法:

• マルチモダルのpCASL GE-BOLD/SE-BOLD MRI配列を開発しました.
• 20人の健康な被験者からのfMRIデータを取得し,ハイパーカプニック呼吸止めタスクを行った.
• ASL,GE-BOLD,SE-BOLDのCVR測定を比較し,相関と地域差を分析した.

主要な成果:

• ASL (CVR_ASL) で測定された生理学的CVRは,BOLD方法と比較して高いSNRを示しました.
• GE-BOLDとSE-BOLDの両方のCVRはCVR_ASLと相関しており,SE-BOLDはGE-BOLD (r=0.54) よりも強い相関関係 (r=0.70) を示しています.
• GE-BOLDの相関は,高静脈密度地域では低下し,マクロ血管汚染を示しています.

結論:

• BOLD fMRIは,CVRの半量的な評価を提供します.
• SE-BOLDは,静脈信号に対する感度が低下しているため,生理学的CVRを近似するためにGE-BOLDよりもSE-BOLDが推奨されます.
• SE-BOLDは,GE-BOLDと比較できるグループレベルの感受性を維持しながら,CVR評価においてより高い精度を提供します.