Untersuchung von Diffusionseigenschaften der grauen Substanz der Hirnrinde mit diffusionsgewichteter Bildgebung mit einem 180°-Inversionspuls (IR-DWI)

Die Kombination von Diffusions- und T1-Kontrast ermöglicht die Untersuchung der strukturellen Komplexität der grauen Substanz der menschlichen Hirnrinde in vivo.

Ergebnisse für eine ausgewählte Schicht in den Daten. (Oben) b = 0 s / mm2 Signalvariation über einen weiten Bereich von Inversionszeiten (TI). (Unten) TI-abhängige fraktionale Anisotropie (FA) und mittlere Diffusionsfähigkeit (MD) wurden in der grauen Substanz gemessen. Für kurze (~ 0 ms) und lange (~ 1100 ms) TI, FA ~ 0,15 und 0,33 und MD ~ 8 × 10-4 bzw. 6 × 10-4 mm2 / s wurden gemessen. Keine Hinweise von TI-abhängigem FA und MD in weißer Substanz konnte beobachtet werden. Hervorgehobene Bereiche bezeichnen Bereiche mit niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR).

Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der strukturell komplexen grauen Substanz der Hirnrinde (Kortex) des Menschen anhand der unterschiedlichen Relaxations- (T1) und Diffusionseigenschaften ihrer mikrostrukturellen Kompartimente. Zur genaueren Charakterisierung dieser unterschiedlichen Kompartimente verwenden wir diffusionsgewichtete 'inversion recovery' (IR-DWI) Bildgebungssequenzen, die in vivo mit unterschiedlichen Inversionszeiten (TI) aufgenommen wurden.

Erste Ergebnisse der aus diesen Sequenzen abgeleiteten Parameter 'fraktionale Anisotropie (FA)' und 'mittlere Diffusivität (MD)' weisen spezifische Muster der TI-Abhängigkeit dieser Parameter in der grauen und weißen Substanz aus. Während die von der Inversionszeit (TI) unabhängige FA und MD keine Hinweise auf die Existenz mehrerer Kompartimente in der weißen Substanz liefern, zeigt ihre beobachtete Abhängigkeit von der Inversionszeit (TI) eine Multikompartimentstruktur in der grauen Substanz.

Wir nehmen an, dass dieser Befund durch eine Kompartimentierung in drei verschiedenen räumlichen Größenordnungen erklärt werden kann, die derzeit mit diffusionsgewichteter Bildgebung in vivo darstellbar sind. Auf mikroskopischer Ebene lässt sich der Kortex in ein intra- und extraaxonales Kompartiment unterteilen, auf mesoskopischer Ebene in kortikale Schichten (Laminae) und makroskopisch in kortikale Areale. Wir werden in der Zukunft speziellere Aufnahme- und Analysemethoden verwenden, um das zugrunde liegende räumliche Korrelat der TI-Abhängigkeit der Parameter FA und MD in der grauen Substanz der Hirnrinde weiter zu untersuchen.

Relevante Arbeiten:

Movahedian Attar F, Dhital B, Edwards L J, Weiskopf N. 2019. Exploring diffusion properties in neocortical grey matter using inversion recovery diffusion weighted imaging. In Proceedings of the 2019 ISMRM Annual Meeting.

Weitere interessante Beiträge

Zur Redakteursansicht