Klinisch anwendbare DKI Analyse zur Beurteilung der zerebralen Mikrostruktur

Hintergrund: DWI MRT ist ein bekannter sensitiver und verlasslicher Biomarker in Bezug auf mikrostrukturelle Hirngewebsveranderungen. Beim akuten Schlaganfall wurde basierend auf in vitro und in vivo Ergebnissen die Theorie aufgestellt, dass die gemessene Diffusionsrestriktion im Wesentlichen auf einer Einschrankung der axialen Diffusivitat innerhalb der perlschnurartig aufgetriebenen Axone basiert. Diese Theorie konnte in vivo mittels zeitaufwandiger DKI Messungen bestatigt werden. Ziel war nun die Etablierung eines verkurzten DKI Protokolls und die Uberprufung der Postprocessing Ergebnisse in Bezug auf die klinische Anwendbarkeit. Methodik: 20 gesunde Kontrollen wurden mit einer zeitoptimierten DKI Sequenz (Siemens Prisma 3T, 80mT/m, Auflosung 1*1*5 mm, TE = 84ms, b-scheme hexagonal 28 q-space points mit maximalen B-Wert von 2000 [mm.sup.2]/s, TA 2 min.) gemessen. Das resultierende Signal wurde mittels "Bayesian estimation" mit vorhergesagten Signalen verglichen und so die unbekannten Parameter geschatzt. Resultate: Die angewendete DKI Sequenz ist in Bezug auf die Bildqualitat und mit einer TA von 2 min. auch bei akutem Schlaganfall anwendbar. Das gesamte Postprocessing ist mit unter 2 min. ebenfalls Notfall-tauglich. Die resultierenden DKI Werte (DKI MD 0.9 [+ or -] 0.05 mm2/s) sind mit den DWI MD Werten vergleichbar. Die zusatzlich generierten intra- und extraaxonalen Diffusivitatswerte innerhalb der weissen Substanz zeigten plausible, mit der bisherigen Literatur vergleichbare Ergebnisse. Intraaxonale und extraaxonale Volumenfraktion ([V.sup.i] = 0.6 [+ or -] 0.1, [V.sup.e] = 0.3 [+ or -] 0.08), Volumenfraktion von freiem Wasser im Gewebe ([V.sup.f]=0.1 [+ or -] 0.02), sowie intra- und extraaxonale axiale Diffusivitat ((D[[parallel].sup.i] = 2.08 [+ or -] 0.08, bzw. D[[parallel].sup.e] = 1.1 [+ or -] 0.06), und extraaxonale radiale Diffusivitat (D[[perpendicular].sup.e] = 0.71 [+ or -] 0.04). Diskussion: Anhand unserer neuen zeitoptimierten DKI-Sequenz, sowie der schnellen Bildnachverarbeitung konnen zukunftig mikrostrukturelle Veranderungen unter Zuhilfenahme eines Mehrkompartmentmodells in der klinischen Routine untersucht, und in Bezug auf einen potentiellen diagnostischen Mehrwert evaluiert werden.