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Ultrashort echo time spectroscopic imaging (UTESI): an efficient method for quantifying bound and free water.

Published date 2011 Jul 15

Ultrashort echo time spectroscopic imaging (UTESI): an efficient method for quantifying bound and free water.

超短波エコー時間分光器画像診断(UTESI):縛られたおよび無料の水を定量化する効率的な方法。

Published date

2011-07-15

Author

Eric Diaz, Christine B Chung, Won C Bae, Sheronda Statum, Richard Znamirowski, Graeme M Bydder, Jiang Du

Affiliation

Department of Radiology, University of California, San Diego, CA 92103–8226, USA.

Abstract

Biological tissues usually contain distinct water compartments with different transverse relaxation times. In this study, two-dimensional, multi-slice, ultrashort echo time spectroscopic imaging (UTESI) was used with bi-component analysis to detect bound and free water components in musculoskeletal tissues. Feasibility studies were performed using numerical simulation. Imaging was performed on bovine cortical bone, human cadaveric menisci and the Achilles' tendons of volunteers. The simulation study demonstrated that UTESI, together with bi-component analysis, could reliably quantify both T(2)* and fractions of the short and long (2)* components. The in vitro and in vivo studies each took less than 14 min. The bound water components showed a short T(2)* of ~0.3 ms for bovine bone, ~1.8 ms for meniscus and ~0.6 ms for the Achilles' tendon. The free water components showed about an order of magnitude longer T(2)* values, with ~2 ms for bovine bone, ~14 ms for meniscus and ~8 ms for the Achilles' tendon. Bound water fractions of up to ~76% for bovine bone, 50% for meniscus and ~75% for the Achilles' tendon were measured. The corresponding free water components were up to ~24% for bovine bone, 50% for meniscus and ~25% for the Achilles' tendon by volume. These results demonstrate that UTESI, combined with bi-component analysis, can quantify the bound and free water components in musculoskeletal tissues in clinically realistic times.

 

生物組織は、通常異なる横緩和時間で異なった水区画を含む。
この研究において、二次元の、マルチ・スライス、超短波エコー時間分光器画像診断(UTESI)が、筋骨格組織で縛られたおよび遊離水構成要素を検出するために、双成因分析で使われた。
事前調査は、数値的なシミュレーションを使用して行われた。
画像診断は、ボランティアのウシ皮質骨、ヒトの死体半月板とアキレス腱に対して行われた。
シミュレーション検査は、UTESIが、双成因分析と共に、T(2)*と短いおよび長い(2)*成分の何分の1を確実に定量化することができることを証明した。
各々が14分未満に持っていったインビトロおよびインビボでの研究、結合水構成要素は、~0.3の短いT(2)*を示したmsウシ骨が、~1.8msメニスカスのために、そして、~0.6msアキレス腱が。
遊離水構成要素は、約1桁より長いT(2)*値を示した、~2でmsウシ骨が、~14msメニスカスのために、そして、~8msアキレス腱が。
ウシ骨のための~76%、メニスカスのための50%とアキレス腱のための~75%までの結合水分数は、計量された。
対応する遊離水構成要素は、ウシ骨のための~24%、メニスカスのための50%とボリュームによるアキレス腱のための~25%ができた。
これらの結果は、UTESI(双成因分析と結合される)が臨床的に現実的な時間の筋骨格組織で縛られたおよび遊離水構成要素を定量化することができることを証明する。


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