Ülikõrge väljaga MRI paljastab aju väikeaju üksikasjaliku struktuuri

Väikeaju, väike ajupiirkond, mis asub pea tagaosas, vastutab suures osas motoorse juhtimise eest, samuti osaleb käitumises ja tunnetuses. Samuti mängib see rolli erinevates haigusprotsessides, nagu näiteks hulgiskleroos (MS), mis põhjustab väikeaju ajukoores ulatuslikku demüelinisatsiooni. Kuid vaatamata selle tähtsusele ei ole väikeaju struktuuri voolu ebapiisava eraldusvõime tõttu täielikult uuritud. in vivo pildistamise tehnikad.

Peamine takistus on see, et väikeaju kattev ajukoor koosneb äärmiselt tihedalt volditud koekihtidest ja nõuab selle anatoomia täielikuks visualiseerimiseks ja uurimiseks kõrge eraldusvõimega pildistamist. Nüüd, teadlased Spinoza neuropildikeskus Hollandis on välja töötanud meetodi väikeaju ajukoore kihtide pildistamiseks võimsa 7 T MRI skanneri abil, kirjeldades seda tehnikat Radioloogia.

Esimene autor Nikos Priovoulos ja kolleegid muutsid kahte MRI impulssjärjestust, mis kujutavad ajukoore pinda ja intrakortikaalseid kihte, et muuta 7 T MRI kõrge signaali-müra suhe kõrgeks ruumiliseks eraldusvõimeks. Kompenseerides ka liikumist, genereerisid nad kuni 200 μm eraldusvõimega pilte, mille kliiniliselt rakendatav skaneerimisaeg oli alla 20 minuti.

Uuringu jaoks pildistasid teadlased terveid osalejaid 7.0 T MRI-skanneriga. Väikeaju ajukoore kihtide pildistamiseks kasutasid nad T2*-kaalutud kiire madala nurga võtte (FLASH) järjestust vaateväljaga 210 × 210 × 15 mm (FOV) ja voksli suurusega 0.19 × 0.19 × 0.5 mm. Nad kasutasid seda skaneeringut, mis katab vaid osa väikeajukoorest, üheksa subjekti pildistamiseks.

Sellise väikese voksli suuruse korral võib tahtmatu liikumine piirata efektiivset ruumilist eraldusvõimet. Selle vastu võitlemiseks lõid teadlased FLASH-järjestuse kogu pea rasvakujutistega, mida nad kasutasid liikumise hindamiseks ja korrigeerimiseks. Neljal osalejal, kes läbisid skaneerimise nii selle etapiga kui ka ilma, parandas tulevane liikumisparandus pildi teravust ja säilitas kõrge eraldusvõimega funktsioone.

Liikumisega korrigeeritud FLASH skaneerib kõigi osalejate jaoks väikeaju ajukoore visualiseeritud sise- ja väliskihi struktuure. Teadlased viitavad sellele, et need esindavad sügavat rauarikast graanulikihti ja neuronaalselt vähem tihedat pindmist molekulaarset kihti, millel on 7.0 T juures erinevused magnetilises vastuvõtlikkuses. Nad märgivad, et väikeaju kihid on selliste haiguste puhul nagu MS erinevalt mõjutatud, seega ka võime. üksikute kihtide jälgimine võib pakkuda väärtuslikke diagnostilisi markereid.

"SM-is mängib väikeaju olulist rolli," selgitab Priovoulos pressiteates. „SM-patsientidel on motoorseid kahjustusi, mis tähendab, et neil on liikumisega seotud närvirakkude kahjustus. Varasemate leidude põhjal teame konkreetselt MS-i puhul, et väikeaju kõrge eraldusvõimega pildistamine võiks meile kasulik olla.

Väikeaju lahtirullimine

Uurijad kasutasid ka 7 T MRI-d, et visualiseerida kogu väikeaju üheksal tervel osalejal. Siin kasutasid nad magnetiseerimisega ettevalmistatud 2 kiire gradient-kaja (MP2RAGE) jada, mille FOV 210 × 120 × 60 mm ja voksli suurus oli 0.4 mm³. Liikumise korrigeerimiseks kasutasid nad sama rasvanavigaatorit.

Liikumiskorrigeeritud MP2RAGE skaneerib lahendatud väikeaju anatoomilisi tunnuseid kuni üksikute lehtedeni – kortikaalse pinna pisikeste voldikuteni. Meeskond eesotsas Wietske van der Zwaag, pange tähele, et andmete vähendamine, et need vastaksid praegustele MRI-võtetele, vähendas nende funktsioonide nähtavust.

Piltide kõrge ruumiline eraldusvõime võimaldas teadlastel väikeaju ajukoore pinna arvutuslikult lahti keerata pidevaks leheks. See võimaldas neil arvutada kliinilisi mõõtmeid, nagu ajukoore pindala ja paksus, ning uurida haigusega seotud tegureid, nagu müeliinitundlikud T1 väärtused.

Väikeaju ajukoore keskmine pindala oli hinnanguliselt 949 cm² (176–759% suurem kui eelmine pildipõhine in vivo hinnanguliselt) ja väikeaju ajukoore keskmine paksus oli 0.88, XNUMX mm, kooskõlas ex vivo aruanded ja neli kuni viis korda õhem kui praegune pildipõhine in vivo hinnangud.

Kui enamik uuringus osalejaid olid noored (keskmine vanus 36), siis meeskonda kuulus kaks vanemat katsealust (vanuses 57 ja 62). Nende osalejate MR-pildid näitasid visuaalsel vaatlusel väikeajus nähtavat ajukoore hõrenemist ning väiksemaid ajukoore paksuse ja halli aine T1 väärtusi kui nooremas kohordis.

"See on esimene kord, kui saame inimese väikeaju nii detailselt otse elavatel inimestel vaadata," ütleb Priovoulos. "Me saame seda teha spetsiaalselt, kuna meil on väga kõrge väljaga magnet (mida on kallis ja raske ehitada) ja ka liikumiskorrektsioon, kuna inimesed kipuvad skaneerimise ajal liikuma."

Ultrahigh-field MRI jälgib hulgiskleroosi progresseerumist

Priovoulos, van der Zwaag ja doktorant Emma Brouwer töötavad nüüd selle nimel, et muuta väikeaju MRI-signaal usaldusväärsemaks. "MRI signaali lainepikkus 7 T juures on võrreldav inimese pea suurusega ja see muudab signaali väikeajus sageli ebahomogeenseks," räägib Priovoulos. Füüsika maailm. "Selle probleemi lahendamiseks proovime signaali genereerimise optimeerimiseks ühendada oma seadistuse mitme raadiosagedust tootva mähisega. Väljakutse seisneb selles, et skannimise pikkus on lühike ja seadistus on kliinikus tõlgitav.

Teadlased rakendavad juba 7 T MRI lähenemisviisi MS-ga patsientide skaneerimiseks. Nad soovivad seda kasutada ka väikeaju ataksia, lihaste kontrollimise haiguse paremaks mõistmiseks. Lisaks kasutavad nad funktsionaalset 7T-kujutist koos väikeaju anatoomilise rekonstrueerimisega, et uurida üksikasjalikult väikeaju funktsionaalseid reaktsioone ja uurida väikeaju rolli inimeste tervises ja haigustes.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-uncovers-detailed-structure-of-the-brains-cerebellum/