超高场 MRI 揭示大脑小脑的详细结构

小脑是位于后脑勺的一小块大脑区域，主要负责运动控制，并参与行为和认知。 它还在各种疾病过程中发挥作用，例如多发性硬化症 (MS)，它会导致小脑皮质广泛脱髓鞘。 但是，尽管它很重要，但由于当前的分辨率不足，小脑的结构尚未得到充分研究 体内 成像技术。

关键障碍是覆盖小脑的皮层包含极其紧密折叠的组织层，需要高分辨率成像才能完全可视化和研究其解剖结构。 现在，研究人员在 斯宾诺莎神经影像学中心 在荷兰开发了一种使用强大的 7 T MRI 扫描仪对小脑皮质层成像的方法，描述了该技术 放射线学.

第一作者 尼科斯·普里沃洛斯 和同事们修改了两个 MRI 脉冲序列，对皮质表面和皮质内层进行成像，将 7 T MRI 的高信噪比转化为高空间分辨率。 通过补偿运动，他们生成分辨率高达 200 μm 的图像，临床适用的扫描时间不到 20 分钟。

在他们的研究中，研究人员使用 7.0 T MRI 扫描仪对健康参与者进行成像。 为了对小脑皮层内的层进行成像，他们使用了具有 2 × 210 × 210 mm 视野 (FOV) 和 15 × 0.19 × 体素大小的 T0.19* 加权快速低角度拍摄 (FLASH) 序列0.5 毫米。 他们使用这种仅覆盖部分小脑皮层的扫描对九个对象进行了成像。

对于如此小的体素尺寸，不自主运动会限制有效空间分辨率。 为了解决这个问题，研究人员将 FLASH 序列与全头脂肪图像交织在一起，他们用这些图像来估计和校正运动。 在有和没有这个步骤的情况下接受扫描的四名参与者中，前瞻性运动校正提高了图像清晰度并保留了高分辨率特征。

运动校正的 FLASH 扫描可视化了所有参与者小脑皮层的内层和外层结构。 研究人员认为，这些代表深层富含铁的颗粒层和神经元密度较低的表层分子层，它们在 7.0 T 时表现出磁化率差异。他们指出，小脑层在 MS 等疾病中受到的影响不同，因此能够观察各个层可以提供有价值的诊断标记。

“在 MS 中，小脑起着重要作用，”Priovoulos 在一份新闻声明中解释道。 “MS 患者有运动损伤，这意味着他们对参与运动的神经细胞有损伤。 根据之前的发现，我们特别知道对于 MS，我们可以从小脑的高分辨率成像中获益。”

展开小脑

研究人员还使用 7 T MRI 对九名健康参与者的整个小脑进行了可视化。 在这里，他们采用了具有 2 × 2 × 210 mm FOV 和 120 mm 体素大小的磁化准备 60 快速梯度回波 (MP0.4RAGE) 序列³. 他们使用相同的脂肪导航器进行运动校正。

运动校正的 MP2RAGE 扫描将小脑解剖特征分解为单个叶状叶——皮质表面的微小褶皱。 该团队由 维茨克范德兹瓦格，请注意，对数据进行下采样以匹配当前最先进的 MRI 采集会降低这些特征的可见性。

图像的高空间分辨率使研究人员能够通过计算将小脑皮层表面展开成连续的薄片。 这使他们能够计算临床指标，例如皮质表面积和厚度，并检查与疾病相关的因素，例如髓鞘敏感的 T1 值。

估计的小脑皮层表面积中位数为 949 平方厘米² （比以前基于成像的大 176%–759% 体内 估计值），小脑皮层厚度中位数为 0.88 mm，与 体外 报告，并且比当前基于成像的薄四到五倍 体内 估计。

虽然该研究的大多数参与者都很年轻（中位年龄为 36 岁），但该团队包括两名年龄较大的受试者（57 岁和 62 岁）。 这些参与者的 MR 图像显示，目视检查时小脑皮层明显变薄，小脑皮层厚度和灰质 T1 值低于年轻人群。

Priovoulos 说：“这是我们第一次可以直接观察活人的小脑，细节如此之多。” “我们之所以能够做到这一点，是因为我们有一个非常高的磁场磁铁（昂贵且难以制造）以及运动校正，因为人们在扫描过程中往往会移动。”

超高场 MRI 追踪多发性硬化进展

Priovoulos、van der Zwaag 和博士生 Emma Brouwer 现在正致力于使小脑中的 MRI 信号更加可靠。 “7 T 的 MRI 信号波长与人的头部大小相当，这经常使小脑中的信号不均匀，”Priovoulos 说 物理世界. “为了解决这个问题，我们正在尝试将我们的设置与多个射频产生线圈相结合，以优化信号生成。 挑战在于这样做，同时仍然保持较短的扫描长度和可转化为临床的设置。”

研究人员已经在应用 7 T MRI 方法扫描 MS 患者。 他们还想用它来更好地了解小脑性共济失调，一种肌肉控制疾病。 与此同时，他们正在使用功能性 7 T 成像以及小脑解剖重建来详细检查小脑功能反应并探索小脑在人类健康和疾病中的作用。

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-uncovers-detailed-structure-of-the-brains-cerebellum/