Motion and distortion robust diffusion weighted imaging sequences for pediatric patients

适用于儿科患者的运动和畸变鲁棒扩散加权成像序列

基本信息

  • 批准号:
    10366575
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2026-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary In pediatric epilepsy patients with drug-resistant seizures, surgical resection is the most effective treatment option. The goal of resective surgery is to maximize removal of epileptic foci to attain seizure-freedom while minimizing damage to surrounding brain regions to avoid permanent post-surgical functional loss. Diffusion MRI enables rapid and non-invasive pre-surgical mapping of language, motor skills and other critical functional brain regions with high spatial resolution. However, excessive head motion presents a major limitation for acquiring high-quality diffusion MRI in pediatric patients with focal brain lesions, who usually have difficulty remaining still for long scan durations. Unfortunately, current retrospective and prospective approaches cannot adequately compensate for the complex effects of motion in diffusion MRI. As echo planar imaging (EPI) is highly susceptible to local magnetic field variations, motion-induced geometric distortions can lead to potentially significant mislocalization of important brain regions, even with accurate head motion tracking. The overarching goal of the research proposed under this application to the NIH is to dramatically improve the quality of diffusion MRI for pre-surgical mapping in pediatric epilepsy patients. We are proposing a solution based on a dual-echo EPI sequence, which was shown to produce high quality slice level distortion maps that can be used to correct motion related artifacts. We will generate a pipeline that produces motion and distortion free images on the scanner with the utilization of an online reacquisition and distortion correction strategy. We hypothesize that this improved diffusion MRI acquisition strategy will produce technically useful tractography in pediatric epilepsy patients evaluated for a resection surgery at a higher rate than previously thought possible. To achieve these ambitious goals, we will undertake the following specific aims: Specific Aim 1: Develop, optimize and evaluate a dual echo sequence for slice level geometric distortions correction; Specific Aim 2: Develop and evaluate a novel prospective motion correction technology that estimates and corrects geometric distortions at each position; Specific Aim 3: Develop and evaluate tools for on- scanner motion and distortion correction, reacquisition and diffusion parameter estimation; Specific Aim 4: Apply and evaluate motion and distortion compensation technologies in DW-MRI of pediatric candidates for epilepsy surgery: If successful, our project will facilitate widespread clinical adaptation of diffusion MRI for pre-surgical mapping in epilepsy, and enable high resolution diffusion MRI for research studies in incompliant patient populations.
项目概要 对于耐药性癫痫发作的小儿癫痫患者,手术切除是最有效的治疗方法 选项。切除手术的目标是最大限度地切除癫痫病灶以实现无癫痫发作,同时 最大限度地减少对周围大脑区域的损伤,以避免术后永久性功能丧失。扩散 MRI 可实现语言、运动技能和其他关键功能的快速、无创术前映射 具有高空间分辨率的大脑区域。然而,过度的头部运动是一个主要限制 为患有局灶性脑损伤的儿科患者获取高质量的扩散 MRI,这些患者通常很难 长时间扫描时保持静止。不幸的是,当前的回顾性和前瞻性方法无法 充分补偿扩散 MRI 中运动的复杂影响。由于平面回波成像 (EPI) 高度容易受到局部磁场变化的影响,运动引起的几何变形可能会导致 即使有准确的头部运动跟踪,重要的大脑区域也可能存在严重的错误定位。这 NIH 申请中提出的研究的总体目标是显着改善 弥散 MRI 的质量用于小儿癫痫患者的术前定位。我们正在提出解决方案 基于双回波 EPI 序列,该序列被证明可以产生高质量的切片级失真图 可用于校正与运动相关的伪影。我们将生成一个产生运动和扭曲的管道 利用在线重新采集和畸变校正策略,在扫描仪上获取免费图像。我们 假设这种改进的扩散 MRI 采集策略将在技术上产生有用的纤维束成像 小儿癫痫患者对切除手术的评估率比之前认为的要高。 为了实现这些雄心勃勃的目标,我们将实现以下具体目标: 具体目标 1:发展、 优化和评估用于切片级几何畸变校正的双回波序列;具体的 目标 2:开发和评估一种新颖的前瞻性运动校正技术,该技术可估计和 校正每个位置的几何扭曲;具体目标 3:开发和评估工具 扫描仪运动和畸变校正、重新采集和扩散参数估计;具体的 目标 4:在儿科 DW-MRI 中应用和评估运动和畸变补偿技术 癫痫手术候选人:如果成功,我们的项目将促进广泛的临床适应 扩散 MRI 用于癫痫手术前标测,并支持高分辨率扩散 MRI 用于研究 对不合规患者群体的研究。

项目成果

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