Параскун Ксения Алексеевна, младший научный сотрудник ФГБУН Институт «Международный томографический центр» СО РАН; аспирант ФГБОУ ВПО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»
Новосибирск
Paraskun Kseniia Alekseevna, Junior Researcher, Federal State Budgetary Institution of Science, Institute «International Tomography Center» of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Postgraduate Student, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Novosibirsk National Research State University»
Novosibirsk
Савелов Андрей Александрович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
Новосибирск
Savelov Andrey Alexandrovich, Candidate of Physical and Mathematical Sciences (PhD in Physics and Mathematics), Senior Researcher
Novosibirsk
Коростышевская Александра Михайловна, врач-рентгенолог, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник
Новосибирск
Korostyshevskaya Alexandra Mikhailovna, radiologist, Doctor of Medical Sciences (PhD in Medicine), Leading Researcher
Novosibirsk
Цель исследования. Количественная магнитно-резонансная Т2*-релаксометрия является перспективным методом для оценки изменений в головном мозге плода, связанных с гипоксическими состояниями, которые остаются невидимыми при структурной МРТ и УЗИ. Для получения воспроизводимых количественных данных, а также для настройки параметров сканирования и отработки методов Т2*-картирования требуется создание тестового объекта с референсными характеристиками, близкими к значениям головного мозга плода. Целью исследования является создание тестового объекта (фантома) для осуществления модельных экспериментов при адаптации метода Т2*-релаксометрии к внутриутробным нейроисследованиям.
Материалы и методы. Проведено сравнительное тестирование материалов, потенциально пригодных для имитации Т2*-времени релаксации (ВР) мозга плода. С помощью технологии 3D-печати fused deposition modeling создан корпус фантома. Проведено сканирование полученного фантома на томографе 3 Тл, а также трехкратное сканирования в течение месяца на томографе 1,5 Тл для определения стабильности характеристик объекта и воспроизводимости результатов. Протокол исследования включал последовательности multi-echo GRE с получением 16 исходных изображений (n (TE) = 16) и single-shot multi-echo GRE EPI с получением 5 исходных изображений (n (TE) = 5) одного среза с расчетом Т2* с учетом и без учета макроскопических неоднородностей магнитного поля соответственно.
Результаты. В ходе анализа Т2*-ВР тестовых материалов выявлено, что агарозные гели в концентрациях 0,4 и 0,7 % демонстрируют Т2*, наиболее близкие к значениям головного мозга плода: при n (TE) = 16 с учетом макроскопических неоднородностей магнитного поля рассчитанные Т2*-ВР на 1,5/3 Тл составили: 266 (4,4) / 246 (4,7) мс для 0,4 %-образца и 161 (3,5) / 163 (5) мс для 0,7%-образца. Серия повторных экспериментов показала высокую стабильность значений Т2*-ВР фантома в течение месяца после его изготовления (коэффициенты вариации для соответствующих образцов 2,85 и 0,36 %).
Заключение. Создан оригинальный фантом для фетальной Т2*-релаксометрии, применимый в научно-клинической практике количественной МРТ.
Study objective. Quantitative magnetic resonance T2* relaxometry is a promising method for assessing changes in the fetal brain associated with hypoxic conditions, which remain invisible with structural MRI and ultrasound. To obtain reproducible quantitative data, as well as to adjust scanning parameters and develop T2* mapping methods, it is necessary to create a test object with reference characteristics close to the values of the fetal brain. The aim of the study is to create a test object (phantom) for model experiments to adapt the T2* relaxometry method to in utero neuroresearch.
Materials and Methods. A comparative study was conducted of materials potentially suitable for imitating the T2* time relaxation (TR) of the fetal brain. The phantom construction was created using fused deposition modeling 3D printing technology. The resulting phantom was examined on a 3 T scanner, and scanned three times over the course of a month on a 1.5 T scanner to determine the stability of its characteristics and the reproducibility of the results. The study protocol included multiecho GRE sequences, acquiring 16 echo-images (n (TE) = 16) and single-shot multi-echo GRE EPI sequences, acquiring 5 echo-images (n (TE) = 5) of a single slice, with T2* calculations, with and without accounting for macroscopic magnetic field inhomogeneities, respectively.
Results. T2*-TR analysis of the test materials revealed that agarose gels at concentrations of 0.4 and 0.7% demonstrate T2* values close to those of the fetal brain: at n (TE) = 16, taking into account macroscopic inhomogeneities of the magnetic field, the calculated T2*-TR at 1.5 / 3 T were: 266 (4.4) / 246 (4,7) ms for the 0.4 % sample and 161 (3.5) / 163 (5) ms for the 0.7 % sample. A series of repeated experiments demonstrated high stability of the phantom's T2*-TR values for one month after its preparing (coefficient of variation 2.85 and 0.36 %, respectively).
Conclusion. An original phantom for fetal T2*-relaxometry has been created, applicable in the scientific and clinical practice of quantitative MRI.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.