Diffusionsgradienten-Kalibrierungsmethode
Genau definierte, externe Magnetfeldgradienten sind die Grundlage zur Quantifizierung molekularer Bewegung und der Berechnung des anscheinenden Diffusionskoeffizienten (ADC) entlang verschiedener Diffusionskodierrichtungen. Viele vorhergehende Studien haben gezeigt, dass Systemimperfektionen des komplexen MR-Systems eine fehlerhafte Bestimmung der diffusiven Eigenschaften zur Folge haben. Die Quellen der Miskalibrierung der Systemkomponenten sind vielfältig und zeigen einen kombinierten Effekt auf die Messungen. Konventionelle Gradientenkalibrierungsprozeduren schließen dabei keine signifikanten systematischen Messfehler während des MR-Experimentes aus. Der durch die Imperfektionen des Gradientensystems hervorgerufene Fehler ist dabei abhängig von den verschiedenen Gradientenrichtungen und zeigt verschiedene Ausmaße von Abweichungen. Wir schlagen eine Kalibrierungsmethode basierend auf einem Wasserphantom mit homogenem und richtungsunbhängigiem ADC-Profil vor. Unser Ansatz berücksichtigt dabei nicht nur die Reskalierung des diffusionsgewichteten (DW) Signals entlang der verschiedenen Richtungen zur Minimierung von Winkelfehlern im ADC, sondern beinhaltet zusätzlich eine Optimierung der Ausgleichszeiten für DW-Gradienten entlang der verschiedenen Richtungen. Diese Technik korrigiert alle möglichen Diffusionsgradientenfehler in einem Protokoll. Unsere Ergebnisse zeigen die Effizienz unseres Ansatzes und demonstrieren, dass das vorgeschlagene Schema zur systematischen Fehlerkorrektur eine valide Methode für Qualitätskontrollstudien von Gradientensystemen für DW-Bildgebung ist. Zusätzlich bietet unsere Methode die Möglichkeit, bereits vorhandene Werkzeuge für Vergleichbarkeitsstudien zwischen Scannern zu erweitern.
Die dicke weiße Linie in Abb. 1 a-c zeigt den Mittelwert, während die oberen und unteren dicken Linien die Standardabweichung der ADC-Verteilung in Abhängigkeit der Gradienten repräsentieren. Die dünne weiße Linie zeigt den Mittelwert des ADC für alle gemessenen Richtungen.