仅头部高梯度MRI系统中，采用优化的分层（逐层）零阶和一阶B0校正技术进行的高分辨率人类大脑扩散MRI成像

《MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE》：Human Brain High-Resolution Diffusion MRI With Optimized, Slice-By-Slice, Zeroth and First Order B 0 $$ {B}_0 $$ Shimming in Head-Only High-Gradient MRI Systems

提出并验证了一种脑组织选择性、动态逐片B0校准方法，通过整合实际梯度场数据（X/Y/Z线圈），在动态校准中计算系数以减少场不均匀性，提升高分辨率扩散MRI中脑组织（如额叶、脑干、小脑）的MD/AD/RD/FA测量精度，并减少体素位移。

　　

摘要

目的

提出一种针对脑组织的、优化的逐层$B_0$校正方法，用于高分辨率脑部扩散MRI成像。

方法

我们在计算动态逐层$$校正系数时，采用了$X$$Y$$Z$成像梯度线圈的实际梯度场。这些梯度线圈已经设计为快速切换模式，并适用于任何MRI系统。通过动态逐层校正，可以最小化深度学习分割脑组织中的$$场不均匀性。使用头部专用的高梯度3T MRI系统，在 Phantom和健康志愿者中进行了55 Hz振荡梯度自旋回波（OGSE）和脉冲梯度自旋回波（PGSE，近似为0 Hz）的扩散MRI成像。在每次扩散MRI采集过程中，分别应用了标准静态体积校正和所提出的校正方法，并估算了平均/轴向/径向扩散率（MD/AD/RD）以及各向异性（FA）。

结果

与静态校正相比，动态校正使Phantom中单次EPI采集的每个切片的体素位移均方根最大减少了5–10个体素，在人脑中最大减少了3个体素。通过应用动态校正和/或两次EPI采集，观察到额叶、脑干和小脑的MD/AD/RD/FA测量精度得到提高。在55 Hz（OGSE）和0 Hz（PGSE）下，应用动态校正后，$$ FSE低信号区域的MD值有所增加。此外，在Phantom中，当结合实际梯度场进行动态校正时，高梯度非线性区域的$$均方根值减少了7 Hz。

结论

采用针对脑组织的动态逐层$$校正方法，可以有效提高高分辨率图像中的扩散率表征效果。

利益冲突

Lan博士、Sherry Huang博士、Bhushan博士、Wang博士、Lee博士、Yeo博士和Zhu博士均为GE Healthcare的雇员。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。由于隐私或伦理限制，这些数据不会公开。