DSC MRI in the human brain using deoxyhemoglobin and gadolinium—Simulations and validations at 3T
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: Dynamic susceptibility contrast (DSC) MRI allows clinicians to determine perfusion parameters in the brain, such as cerebral blood flow, cerebral blood volume, and mean transit time. To enable quantification, susceptibility changes can be induced using gadolinium (Gd) or deoxyhemoglobin (dOHb), the latter just recently introduced as a contrast agent in DSC. Previous investigations found that experimental parameters and analysis choices, such as the susceptibility amplitude and partial volume, affect perfusion quantification. However, the accuracy and precision of DSC MRI has not been systematically investigated, particularly in the lower susceptibility range. Methods: In this study, we compared perfusion values determined using Gd with values determined using a contrast agent with a lower susceptibility-dOHb-under different physiological conditions, such as varying the baseline blood oxygenation and/or magnitude of hypoxic bolus, by utilizing numerical simulations and conducting experiments on healthy subjects at 3T. The simulation framework we developed for DSC incorporates MRI signal contributions from intravascular and extravascular proton spins in arterial, venous, and cerebral tissue voxels. This framework allowed us to model the MRI signal in response to both Gd and dOHb. Results and discussion: We found, both in the experimental results and simulations, that a reduced intravascular volume of the selected arterial voxel, reduced baseline oxygen saturation, greater susceptibility of applied contrast agent (Gd vs. dOHb), and/or larger magnitude of applied hypoxic bolus reduces the overestimation and increases precision of cerebral blood volume and flow. As well, we found that normalizing tissue to venous rather than arterial signal increases the accuracy of perfusion quantification across experimental paradigms. Furthermore, we found that shortening the bolus duration increases the accuracy and reduces the calculated values of mean transit time. In summary, we experimentally uncovered an array of perfusion quantification dependencies, which agreed with the simulation framework predictions, using a wider range of susceptibility values than previously investigated. We argue for caution when comparing absolute and relative perfusion values within and across subjects obtained from a standard DSC MRI analysis, particularly when employing different experimental paradigms and contrast agents.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».