Anisotropy effects of the magnetic resonance signal of biological tissue.

生物组织磁共振信号的各向异性效应。

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2016-05371
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a non-invasive and versatile imaging technique, which has seen tremendous success in research and diagnosis. With advanced MRI, one can probe biological tissues in ways that allow researchers to create quantitative maps of tissue properties. Characteristics assessed with MRI include the signal relaxation, the concentration of cell metabolites, and the amount and direction of water diffusion or blood flow. In recent years it has been shown that some MRI techniques are sensitive to the angle formed between the main axis of anisotropic tissues and the direction of the magnetic field. For instance, a systematic orientation dependency (OD) has been described in particular for images of R2* signal relaxation, attributed by current mathematical models to the contributions of both isotropic and anisotropic tissues. If understood well, these effects may be used to map early brain development or tissue damage and repair. ******The proposed program focuses on the investigation of the OD and its underlying origin across various MRI techniques. Our specific aims are: ******1. To investigate how the OD of R2* relaxation relates to venous blood oxygenation modulated via the inhalation of gas mixtures. Larger blood vessels run preferably in parallel with nerve fibre tracts of the brain's white matter. Therefore, deoxygenated blood in these vessels adds to the orientation dependency of R2* in white matter. Acquisition of R2* maps at varous degrees of venous blood oxygenation will allow us to investigate these effects in more detail. ******2. To investigate how cerebral blood flow and blood volume maps acquired with contrast-agent-based perfusion imaging are influenced by the orientation of white matter (WM). We will analyze perfusion maps acquired with gradient echo and spin echo scans to evaluate the dependency on MR data acquisition and perform numerical simulations of spatially anisotropic vascular networks. ******3. To investigate how myelin water maps depend on WM fibre orientation (both in vivo and ex vivo). ******4. To investigate how the OD of R2* relaxation evolves in the first months after birth. ******Since imaging of perfusion myelin water and blood oxygenation are used widely, it is vital to understand their limitations. Moreover, angle resolved analysis may allow for the detection of change in brain tissue where conventional analyses may fail.
磁共振成像(MRI)是一种非侵入性和多功能的成像技术,在研究和诊断方面取得了巨大的成功。有了先进的MRI,人们可以探测生物组织的方式,使研究人员能够创建组织特性的定量地图。用MRI评估的特征包括信号松弛、细胞代谢物的浓度以及水扩散或血流的量和方向。近年来,已经表明,一些MRI技术对各向异性组织的主轴与磁场方向之间形成的角度敏感。例如,已经特别针对R2* 信号弛豫的图像描述了系统的取向依赖性(OD),其由当前的数学模型归因于各向同性和各向异性组织两者的贡献。如果能很好地理解,这些效应可能会被用于绘制早期大脑发育或组织损伤和修复的地图。** 拟议计划的重点是研究OD及其在各种MRI技术中的潜在起源。我们的具体目标是:*1。研究通过吸入混合气体调节的R2* 舒张OD与静脉血氧的关系。较大的血管最好与大脑白色物质的神经纤维束平行。因此,这些血管中的脱氧血液增加了白色物质中R2* 的取向依赖性。在不同程度的静脉血氧饱和度下采集R2* 图将使我们能够更详细地研究这些影响。2.研究白色物质(WM)方向如何影响基于造影剂的灌注成像获得的脑血流和血容量图。我们将分析用梯度回波和自旋回波扫描获得的灌注图,以评估对MR数据采集的依赖性,并对空间各向异性血管网络进行数值模拟。3.研究髓鞘水图如何依赖于WM纤维取向(体内和体外)。4.研究出生后最初几个月内R2* 弛豫OD的演变。 * 由于灌注髓鞘水和血氧成像被广泛使用,因此了解其局限性至关重要。此外,角度分辨分析可以允许检测常规分析可能失败的脑组织中的变化。

项目成果

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Rauscher, Alexander其他文献

Orientation dependence of R2 relaxation in the newborn brain
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    $ 2.4万
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