Construction and Application of Cerebral Functional Region-Based Cerebral Blood Flow Atlas Using Magnetic Resonance Imaging-Arterial Spin Labeling

요약

이 연구는 자기 공명 영상-동맥 스핀 라벨링 이미지를 통합하여 대뇌 기능 영역에 대한 대뇌 혈류(CBF) 아틀라스를 도출했습니다. 전형적인 건강한 뇌허혈과 만성 뇌허혈 CBF 아틀라스를 비교한 결과, 지역별 CBF 분포에서 상당한 차이가 발견되어 기능적 CBF에 대한 신속한 비침습적 평가가 가능하여 진단과 치료제 평가를 지원할 수 있었습니다.

초록

뇌 상태는 종종 정확한 진단과 모니터링이 필요하므로 고급 이미징 기술이 필요합니다. 현재의 치료법은 가역적 조직 손상의 초기 징후를 적절하게 감지하지 못할 수 있으며, 이는 높은 특이성과 민감성으로 뇌혈류(CBF)의 변화를 정량화할 수 있는 혁신적인 진단 도구의 필요성을 강조합니다. 이 연구는 3차원 동맥 스핀 라벨링(3D-ASL)과 구조적 MRI를 통합하여 뇌의 모든 주요 기능 영역을 포괄하는 포괄적인 CBF 아틀라스를 개발합니다. 이 혁신적인 자기 공명 영상-동맥 스핀 라벨링(MRI-ASL) 방법론은 지역별 CBF를 정량화하는 빠르고 비침습적인 수단을 제공하여 다양한 기능 영역에서 CBF 수준에 대한 자세한 보기를 제공합니다. 만성 뇌허혈(CCI) 환자와 건강한 피험자를 비교한 결과, 전자에 대해 구성된 CBF 아틀라스에서 대뇌 기능 영역 전반에 걸쳐 CBF가 크게 감소한 것으로 나타났습니다. 이 접근법은 건강한 분포와 관련하여 중요한 영역에서 CBF의 동시 감소를 분석하여 CCI를 효율적으로 식별할 수 있을 뿐만 아니라 종적 CBF 아틀라스를 통해 치료 반응 및 재활 진행 상황을 추적할 수 있습니다. MRI-ASL 기법을 사용하여 개발된 CBF 아틀라스는 뇌 진단 및 환자 치료 분야의 새로운 발전을 나타냅니다. 이 방법은 지역별 CBF 수준을 규범 표준과 비교함으로써 진단 능력을 향상시켜 임상의가 뇌 질환이 있는 환자에게 개인화된 치료를 제공할 수 있도록 합니다.

서문

신경 영상 분야에서는 대뇌 기능과 병리학을 평가하기 위한 정밀하고 비침습적인 도구에 대한 탐구가 여전히 가장 중요합니다. 이 중 뇌혈류(CBF)는 뇌 조직의 대사 요구량과 건강 상태를 반영하는 중요한 지표입니다¹. 전통적인 접근법은 종종 경험적 평가를 수반하며, 이미지를 해석하고 병리학적 변화를 식별하기 위해 임상의의 전문 지식에 크게 의존합니다². 그러나 자기공명영상(MRI) 기술, 특히 동맥 스핀 라벨링(ASL)³의 발전은 CBF를 보다 정확하고 객관성있게 정량화할 수 있는 유망한 방법을 제공합니다 ^4,5.

이 연구는 3차원 ASL(3D-ASL)과 구조적 MRI를 통합하여 대뇌 기능 영역 전반에 걸친 포괄적인 CBF 아틀라스를 구성하는 선구적인 방법론을 제시합니다⁶. 이 새로운 접근법을 활용함으로써 임상의는 CBF에 대한 글로벌 관점을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 특정 기능 영역을 탐구할 수 있어 대뇌 관류 패턴에 대한 미묘한 이해를 가능하게 합니다

프로토콜

이 연구는 중국 베이징에 있는 Beijing Dongzhimen Hospital의 Institutional Review Board의 승인을 받았습니다. MRI 스캐너는 TR 4000 ms, TE 25 ms, bolus duration 700 ms, inversion time 1990 ms 매개변수를 사용하여 3D 동맥 스핀 라벨링(3D-ASL)을 위한 TGSE(Turbo Gradient Spin Echo)를 기반으로 하는 펄스 ASL(PASL) 시퀀스와 함께 사용되었습니다. 이 연구에 사용된 소프트웨어 도구는 재료 표에 나열되어 있습니다.

1. 데이터 수집 및 준비

참고: 매개변수의 분산은 연구 접근 방식의 영향을 받지 않습니다. DICOM 및 NIFTI 형식은 모두 디지털 의료 영상 데이터를 저장하는 데 사용되며 DICOM은 임상 영상 장치의 일반적인 출력입니다. 그러나 NIFTI 형식은 연구 활동의 계산 편의성을 위해 선호되는 경우가 많습니다. DICOM에서 NIFTI로 전환하는 것은 간단하고 일반적인 관행이다¹⁷. 이 연구에서는 실제 DICOM 데이터를 수집하여 NIFTI 형식으로 변환했습....

토론

주요 단계(섹션 3 및 4)는 CBF Atlas를 구성하기 위한 기초를 구성하여 대뇌 기능 영역 전반에 걸친 CBF 분포를 정량화합니다. 단계 4.2는 각 뇌 영역에 대한 CBF 수치를 명시적으로 설명하여 새로운 기술을 개척합니다. 이를 통해 의사는 환자 CBF에 대한 글로벌 관점을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 개별 기능 영역에 대한 정량적 측정도 할 수 있습니다. 5.1단계는 CBF Atlas가 CCI를 건강한 대조군과 구별하는 상?.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
CBF Atlas	Intelligent Entropy	CBF Atlas V1.0	Beijing Intelligent Entropy Science & Technology Co Ltd. Modeling for Thyroid Disease
MATLAB	MathWorks	2023B	Computing and visualization
MRI Device	Siemens	Amria 1.5 T	MRI scanner