Wpływ niejednorodności gradientów na deformację spektrum tensora dyfuzji i anizotropii frakcyjnej – walidacja metody BSD-DTI

W publikacji pokazujemy, że niejednorodność gradientu dyfuzji prowadzi do przeszacowania największej wartości własnej tensora dyfuzji, niedoszacowania najmniejszej i tym samym przeszacowania FA- anizotropii frakcyjnej. Efekt jest podobny do efektu wywołanego szumem gaussowskim; jednakże nie można tego skorygować poprzez zwiększenie SNR. Pomiary MRI wykonane przy użyciu skanera klinicznego 3 T wykazały, że rozkład wartości własnych mierzonych w odległości 15 cm od izocentrum jest znaczny (do 25%) (Rysunek 1).

Kalibracja BSD-DTI pozwoliła na zmniejszenie zmierzonej anizotropii frakcyjnej ośrodka izotropowego z 0,174 do 0,031, co sugeruje, że główną przyczyną tego błędu była niejednorodność gradientu. Jednakże w przypadku fantomu mierzonego w izocentrum rozszczepienia prawie nie zaobserwowano; średnie wartości własne przesunęły się od wartości oczekiwanej o ~ 5% (Rysunek 2).

Rysunek. Rozkład wartości własnych tensora dyfuzji dla fantomu wodnego mierzonego w izocentrum magnesu (a) przekrój czołowy, (B) przekrój strzałkowy (C) przekrój poprzeczny. Wyniki uzyskano przy użyciu standardowych metod DTI (niebieski) i BSD-DTI (czerwony). Rzeczywista wartość oszacowana na podstawie temperatury jest oznaczona czarną pionową linią.

Referencje

1. Borkowski K, Krzyżak AT. Assessment of the systematic errors caused by diffusion gradient inhomogeneity in DTI – computer simulations. NMR in Biomedicine. 2019; E4130.
   https://doi.org/10.1002/nbm.4130