Ultra-fast cerebral blood flow imaging for quantifying brain dynamics

用于量化大脑动态的超快速脑血流成像

基本信息

  • 批准号:
    10481324
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.33万
  • 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:
    2022-08-08 至 2024-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract/Project Summary Blood oxygenation level dependent (BOLD) fMRI is widely used in neuroscience studies. Technical advancement in the recently years has enabled BOLD signals to be acquired at sub-second temporal resolution, opening a new window for examining functional dynamics of the human brain, e.g. resting- state fMRI. The BOLD signal originates from the mismatch between cerebral blood flow (CBF) and metabolism changes, and is complex; it serves as an indirect measure of neural activities. A direct observation of CBF changes can provide information that is more closely coupled to neural activities. Arterial spin labeling (ASL) fMRI measures CBF changes noninvasively and quantitatively, therefore may provide valuable dynamic information that is not readily measured with BOLD alone. Currently the existing ASL fMRI methods are limited by low temporal resolution and signal-to-noise ratio (SNR), mainly due to acquisition delays required for the labeled blood to reach the brain tissue. Velocity- selective (VS) ASL shows promises in reducing the delays, but the existing labeling strategies are not optimal for imaging CBF at high temporal resolution, such as below 2 s, or do not have sufficient coverage of the brain. In this proof-of-concept development project, we propose a completely new VS labeling strategy to overcome the problems of existing labeling methods, aiming for functional CBF measurements with substantially increased temporal resolution (~ 1.5 s), SNR efficiency and a good coverage. The ultra-fast and quantitative CBF imaging method developed in this project should help advance our understanding of brain dynamics under healthy and diseased conditions, and may be an imaging tool of choice for individual comparison and/or longitudinal studies.
摘要/项目摘要 血氧水平依赖性 (BOLD) fMRI 广泛应用于神经科学研究。技术的 近年来的进步使得 BOLD 信号能够在亚秒级时间上采集 分辨率,为检查人脑的功能动力学打开了一个新窗口,例如休息- 状态功能磁共振成像。 BOLD 信号源自脑血流 (CBF) 和 新陈代谢发生变化,且复杂;它作为神经活动的间接测量。直接一个 观察 CBF 变化可以提供与神经活动更密切相关的信息。 动脉自旋标记 (ASL) fMRI 可无创且定量地测量 CBF 变化,因此 可以提供有价值的动态信息,而这些信息是单独使用 BOLD 无法轻松测量的。现在 现有的 ASL fMRI 方法受到低时间分辨率和信噪比 (SNR) 的限制, 主要是由于标记的血液到达脑组织所需的采集延迟。速度- 选择性 (VS) ASL 有望减少延误,但现有的标签策略并不能 最适合以高时间分辨率(例如低于 2 秒)对 CBF 进行成像,或者没有足够的时间分辨率 大脑的覆盖范围。在这个概念验证开发项目中,我们提出了一个全新的 VS 标记策略,克服现有标记方法的问题,瞄准功能性CBF 测量时间分辨率(约 1.5 秒)、信噪比效率和良好的 覆盖范围。本项目开发的超快速定量 CBF 成像方法应该有助于 增进我们对健康和疾病条件下大脑动力学的理解,并且可能是 用于个体比较和/或纵向研究的首选成像工具。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Robust dual-module velocity-selective arterial spin labeling (dm-VSASL) with velocity-selective saturation and inversion.
Recent Technical Developments in ASL: A Review of the State of the Art.
  • DOI:
    10.1002/mrm.29381
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Hernandez-Garcia, Luis;Aramendia-Vidaurreta, Veronica;Bolar, Divya S.;Dai, Weiying;Fernandez-Seara, Maria A.;Guo, Jia;Madhuranthakam, Ananth J.;Mutsaerts, Henk;Petr, Jan;Qin, Qin;Schollenberger, Jonas;Suzuki, Yuriko;Taso, Manuel;Thomas, David L.;van Osch, Matthias J. P.;Woods, Joseph;Yan, Lirong;Wang, Ze;Zhao, Li;Zhao, Moss Y.;Okell, Thomas W.
  • 通讯作者:
    Okell, Thomas W.
Optimizing background suppression for dual-module velocity-selective arterial spin labeling: Without using additional background-suppression pulses.
优化双模块速度选择性动脉自旋标记的背景抑制:不使用额外的背景抑制脉冲。
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