通过水和代谢物扩散性和峰度时间依赖性探究灰质中的交换、结构失序和限制
摘要：扩散磁共振成像是探测组织微结构的非常强大的工具，但如何解开区别于细胞限制和区间交换的细胞外结构紊乱的贡献仍然是一个挑战。在这里，我们利用活体小鼠灰质中水和代谢物的扩散磁共振波谱（dMRS）作为扩散时间的函数，以揭示哪种共同机制在MR测量中占主导地位，并具有特定的特征。我们报告了水的扩散时间依赖性，在优良的信噪比条件下长达500毫秒。水的峰度随着扩散时间的增加而降低，显示了结构紊乱和交换的共同影响。尽管信噪比优秀，我们仍然无法清楚地确定结构紊乱的性质（即一维与二维/三维短程紊乱）。细胞内代谢物扩散时间依赖性测量（长达500毫秒）显示出与水相反的行为，即随着扩散时间的增加，代谢物的峰度增加。我们表明，这是细胞内空间扩散受限的特征，可以通过它来估计细胞的微结构特征。最后，通过比较水和代谢物的扩散时间依赖性，我们试图解开细胞内/细胞外交换和细胞外空间的结构紊乱对水扩散的影响（这两者只影响水扩散）。我们的结果表明，可能存在相对较短的细胞内/细胞外交换时间（1-50毫秒）和细胞外间的短程紊乱（目前还不清楚是一维还是二维/三维）。这项工作为解读水扩散时间依赖性测量在灰质微结构方面提供了新的见解，并暗示了利用细胞内代谢物的扩散时间依赖性测量来量化灰质微结构限制的新方法。
作者：Elo"ise Mougel, Julien Valette, Marco Palombo
论文ID：2306.16984
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2023-06-30