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Enregistrement W4392344516 · doi:10.1101/2024.02.27.582249

Linewidth-related bias in modelled concentration estimates from GABA-edited <sup>1</sup> H-MRS

2024· preprint· en· W4392344516 sur OpenAlexaff
Alexander R. Craven, Tiffany Bell, Lars Ersland, Ashley D. Harris, Kenneth Hugdahl, Georg Oeltzschner

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAdvanced MRI Techniques and Applications
Établissements canadiensHotchkiss Brain InstituteAlberta Children's HospitalUniversity of Calgary
Organismes subventionnairesNational Institutes of Health
Mots-clésLaser linewidthPhysicsChemistryQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract J-difference-edited MRS is widely used to study GABA in the human brain. Editing for low-concentration target molecules (such as GABA) typically exhibits lower signal-to-noise ratio (SNR) than conventional non-edited MRS, varying with acquisition region, volume and duration. Moreover, spectral lineshape may be influenced by age-, pathology-, or brain-region-specific effects of metabolite T 2 , or by task-related blood-oxygen level dependent (BOLD) changes in functional MRS contexts. Differences in both SNR and lineshape may have systematic effects on concentration estimates derived from spectral modelling. The present study characterises the impact of lineshape and SNR on GABA+ estimates from different modelling algorithms: FSL-MRS, Gannet, LCModel, Osprey, spant and Tarquin. Publicly available multi-site GABA-edited data (222 healthy subjects from 20 sites; conventional MEGA-PRESS editing; TE = 68 ms) were pre-processed with a standardised pipeline, then filtered to apply controlled levels of Lorentzian and Gaussian linebroadening and SNR reduction. Increased Lorentzian linewidth was associated with a 2-5% decrease in GABA+ estimates per Hz, observed consistently (albeit to varying degrees) across datasets and most algorithms. Weaker, often opposing effects were observed for Gaussian linebroadening. Variations are likely caused by differing baseline parametrization and lineshape constraints between models. Effects of linewidth on other metabolites (e.g., Glx and tCr) varied, suggesting that a linewidth confound may persist after scaling to an internal reference. These findings indicate a potentially significant confound for studies where linewidth may differ systematically between groups or experimental conditions, e.g. due to T 2 differences between brain regions, age, or pathology, or varying T 2 * due to BOLD-related changes. We conclude that linewidth effects need to be rigorously considered during experimental design and data processing, for example by incorporating linewidth into statistical analysis of modelling outcomes or development of appropriate lineshape matching algorithms. Highlights In-vivo GABA-edited 1 H-MRS data from 222 subjects were filtered to simulate varying linewidth and SNR conditions Filtered datasets were quantified with six different modelling algorithms to assess the impact of linewidth and SNR on the metabolite level estimates. Synthetic spectra with controlled GABA+ levels and in-vivo-like background signals (applied incrementally) were also assessed. For both in-vivo and synthetic datasets, GABA+ estimates showed a significant association with Lorentzian linewidth across most algorithms, even for small changes in linewidth. Weaker, often opposing associations were observed for Gaussian linebroadening. This indicates a potentially significant confound for studies where linewidth or lineshape may be expected to differ, even slightly, between groups. The need for appropriate strategies to account for lineshape differences is highlighted. Abstract Figure Graphical Abstract To assess the degree to which aspects of linewidth, lineshape and SNR may confound GABA+ estimates, a collection of in-vivo datasets were quantified with six modelling algorithms, with linebroadening and SNR varied experimentally. Most algorithms showed a strong association between GABA+ estimate and Lorentzian linebroadening (2-5% decrease per Hz), with weaker effects for Gaussian broadening. This indicates a potentially significant confound in cases of differing relaxation parameters between groups or experimental conditions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,016
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,028

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,016
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,002

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.

Tête enseignante Opus0,027
Tête enseignante GPT0,275
Écart entre enseignants0,248 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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