Massively parallel functional photoacoustic computed tomography of the human brain.
Massively parallel functional photoacoustic computed tomography of the human brain.
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人脑的大规模并行功能光声计算机断层扫描。
DOI：
10.1038/s41551-021-00735-8
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发表时间：
2022-05
影响因子：
28.1
通讯作者：
Wang LV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Na S;Russin JJ;Lin L;Yuan X;Hu P;Jann KB;Yan L;Maslov K;Shi J;Wang DJ;Liu CY;Wang LV
功能性人脑成像主要基于血氧水平依赖性（BOLD）功能性磁共振成像（fMRI），这是一种成熟的技术，在某些临床和研究应用中具有公认的限制。光声计算机断层扫描（PACT）是一种很有前途的功能磁共振成像的补充方式，因为它不涉及磁场，并允许量化脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白浓度，可转换为氧饱和度和血容量。PACT已经在动物模型中进行了探索，但由于有限的视野（FOV）、成像速度、灵敏度和穿透深度，尚未在人脑中进行探索。在这里，我们展示了人类大脑的PACT使用大规模并行三维系统，具有10厘米直径的FOV和350 μm和2秒的时空分辨率。在半颅骨切除术后患者中进行功能PACT成像，并根据7特斯拉BOLD fMRI进行验证。所实现的功能结果在相同的FOV中表现出强烈的空间对应性，并且血红蛋白和BOLD功能信号之间具有高的时间相关性，然而，具有较早的信号变化检测。我们的研究结果表明，PACT的潜力，更广泛的人脑成像。
Functional human brain imaging is mainly based on blood-oxygen-level-dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI), which is a mature technology with recognized constraints in certain clinical and research applications. Photoacoustic computed tomography (PACT) is a promising complementary modality to fMRI as it does not involve magnetic fields and allows quantification of deoxyhemoglobin and oxyhemoglobin concentrations, convertible to oxygen saturation and blood volume. PACT has been explored in animal models but not in the human brain due to the limited field of view (FOV), imaging speed, sensitivity, and penetration depth. Here, we demonstrate PACT of the human brain using a massively parallel three-dimensional system with a 10-cm–diameter FOV and spatiotemporal resolution of 350 μm and 2 s. Functional PACT imaging was performed in post-hemicraniectomy patients and validated against 7 Tesla BOLD fMRI. Achieved functional results exhibit strong spatial correspondence in the same FOV and a high temporal correlation between hemoglobin and BOLD functional signals, however, with earlier detection of signal changes. Our findings demonstrate the potential of PACT for broader-scope human brain imaging.
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影响因子：
4.6
作者：
Matsumoto Y;Asao Y;Sekiguchi H;Yoshikawa A;Ishii T;Nagae KI;Kobayashi S;Tsuge I;Saito S;Takada M;Ishida Y;Kataoka M;Sakurai T;Yagi T;Kabashima K;Suzuki S;Togashi K;Shiina T;Toi M
通讯作者：
Toi M
影响因子：
4.6
作者：
Lin HA;Déan-Ben XL;Reiss M;Schöttle V;Wahl-Schott CA;Efimov IR;Razansky D
通讯作者：
Razansky D
影响因子：
2.1
作者：
Javaherian, Ashkan;Holman, Sean
通讯作者：
Holman, Sean
影响因子：
3.5
作者：
He, Yun;Shi, Junhui;Wang, Lihong, V
通讯作者：
Wang, Lihong, V
DOI：
10.1038/lsa.2016.247
发表时间：
2017-04
期刊：
Light, science & applications
影响因子：
--
作者：
Deán-Ben XL;Fehm TF;Ford SJ;Gottschalk S;Razansky D
通讯作者：
Razansky D