Ультравысокопольная МРТ раскрывает подробную структуру мозжечка головного мозга

Мозжечок, небольшая область мозга, расположенная в задней части головы, в значительной степени отвечает за двигательный контроль, а также за поведение и познание. Он также играет роль в различных болезненных процессах, таких как, например, рассеянный склероз (РС), который вызывает обширную демиелинизацию в коре мозжечка. Но, несмотря на свою важность, строение мозжечка до конца не изучено из-за недостаточной разрешающей способности современных в естественных условиях методы визуализации.

Ключевым препятствием является то, что кора, покрывающая мозжечок, состоит из чрезвычайно плотно сложенных слоев ткани и требует визуализации с высоким разрешением для полной визуализации и изучения ее анатомии. Теперь исследователи из Центр нейровизуализации Спинозы в Нидерландах разработали метод визуализации слоев коры мозжечка с помощью мощного МРТ-сканера 7 Тл. Радиология.

Первый автор Никос Приовоулос и его коллеги модифицировали две последовательности импульсов МРТ, которые отображают поверхность коры и внутрикортикальные слои, чтобы преобразовать высокое отношение сигнал-шум МРТ 7 Тл в высокое пространственное разрешение. Кроме того, компенсируя движение, они генерировали изображения с разрешением до 200 мкм с клинически применимым временем сканирования менее 20 минут.

Для своего исследования исследователи визуализировали здоровых участников с помощью МРТ-сканера 7.0 Тл. Чтобы отобразить слои коры мозжечка, они использовали T2*-взвешенную последовательность быстрых снимков под малым углом (FLASH) с полем зрения 210 × 210 × 15 мм (FOV) и размером вокселя 0.19 × 0.19 × 0.5 мм. Они использовали это сканирование, которое покрывает только часть коры мозжечка, для изображения девяти субъектов.

При таком маленьком размере вокселя непроизвольное движение может ограничить эффективное пространственное разрешение. Чтобы бороться с этим, исследователи чередовали последовательность FLASH с изображениями жира всей головы, которые они использовали для оценки и коррекции движения. У четырех участников, которые прошли сканирование как с этим этапом, так и без него, проспективная коррекция движения улучшила четкость изображения и сохранила функции высокого разрешения.

FLASH с коррекцией движения сканирует визуализированные структуры внутреннего и внешнего слоев коры мозжечка для всех участников. Исследователи предполагают, что они представляют собой глубокий, богатый железом зернистый слой и менее плотный нейронами поверхностный молекулярный слой, которые проявляют различия в магнитной восприимчивости при 7.0 Тл. Они отмечают, что слои мозжечка по-разному поражаются при таких заболеваниях, как рассеянный склероз, поэтому способность наблюдение за отдельными слоями может дать ценные диагностические маркеры.

«При рассеянном склерозе мозжечок играет важную роль», — объясняет Приовоулос в заявлении для прессы. «У пациентов с рассеянным склерозом есть двигательные нарушения, что означает, что у них повреждены нервные клетки, участвующие в движении. Основываясь на предыдущих выводах, мы знаем, что конкретно для рассеянного склероза мы могли бы извлечь пользу из изображений высокого разрешения в мозжечке».

Раскрытие мозжечка

Исследователи также использовали МРТ 7T для визуализации всего мозжечка у девяти здоровых участников. Здесь они использовали подготовленную намагничиванием последовательность 2 быстрых градиентных эхо (MP2RAGE) с полем обзора 210 × 120 × 60 мм и размером вокселя 0.4 мм.³. Они использовали тот же толстый навигатор для коррекции движения.

MP2RAGE с коррекцией движения сканирует анатомические особенности мозжечка вплоть до отдельных листков — крошечных складок на поверхности коры. Команда под руководством Витске ван дер Цвааг, обратите внимание, что понижение дискретизации данных для соответствия текущим современным данным МРТ уменьшило видимость этих функций.

Высокое пространственное разрешение изображений позволило исследователям с помощью вычислений развернуть поверхность коры мозжечка в непрерывный лист. Это позволило им рассчитать клинические показатели, такие как площадь поверхности и толщина коры, а также изучить факторы, связанные с заболеванием, такие как чувствительные к миелину значения T1.

Расчетная средняя площадь поверхности коры мозжечка составила 949 смXNUMX.² (на 176–759 % больше, чем в предыдущих исследованиях, основанных на визуализации). в естественных условиях оценки), а средняя толщина коры мозжечка составила 0.88 мм, что согласуется с бывших естественных условиях отчеты и в четыре-пять раз тоньше, чем существующие на основе изображений в естественных условиях По оценкам.

В то время как большинство участников исследования были молодыми (средний возраст 36 лет), в группу вошли два человека старшего возраста (57 и 62 года). МРТ-изображения этих участников показали видимое истончение коры мозжечка при визуальном осмотре и меньшую толщину коры мозжечка и значения T1 серого вещества, чем в более молодой когорте.

«Это первый случай, когда мы можем наблюдать человеческий мозжечок непосредственно у живых людей с таким количеством деталей», — говорит Приовоулос. «Мы можем сделать это специально, потому что у нас есть магнит с очень сильным полем (дорогой и сложный в изготовлении), а также коррекция движения, потому что люди склонны двигаться во время сканирования».

Ультравысокопольная МРТ отслеживает прогрессирование рассеянного склероза

Приовоулос, ван дер Цвааг и аспирантка Эмма Брауэр сейчас работают над тем, чтобы сделать МРТ-сигнал в мозжечке более надежным. «Длина волны сигнала МРТ при 7 Тл сравнима с размером головы человека, и это часто делает сигнал в мозжечке неоднородным», — говорит Приовоулос. Мир физики. «Чтобы решить эту проблему, мы пытаемся объединить нашу установку с несколькими катушками, производящими радиочастоты, чтобы оптимизировать генерацию сигнала. Задача состоит в том, чтобы сделать это, сохраняя при этом короткую длину сканирования и возможность переноса настройки в клинику».

Исследователи уже применяют метод МРТ 7 Тл для сканирования пациентов с РС. Они также хотят использовать его, чтобы лучше понять мозжечковую атаксию, заболевание, связанное с контролем мышц. Наряду с этим они используют функциональную 7T-визуализацию вместе с анатомической реконструкцией мозжечка, чтобы детально изучить функциональные реакции мозжечка и изучить роль мозжечка в здоровье и заболевании человека.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-uncovers-detailed-structure-of-the-brains-cerebellum/