Bayesian Modeling of NMR Data: Quantifying Longitudinal Relaxation in Vivo, and in Vitro with a Tissue-Water-Relaxation Mimic (Crosslinked Bovine Serum Albumin)


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Recently, a number of magnetic resonance imaging protocols have been reported that seek to exploit the effect of dissolved oxygen (O2, paramagnetic) on the longitudinal 1H relaxation of tissue water, thus providing image contrast related to tissue oxygen content. However, tissue water relaxation is dependent on a number of mechanisms and this raises the issue of how best to model the relaxation data. This problem, the model selection problem, occurs in many branches of science and is optimally addressed by Bayesian probability theory. High signal-to-noise, densely sampled, longitudinal 1H relaxation data were acquired from rat brain in vivo and from a cross-linked bovine serum albumin (xBSA) phantom, a sample that recapitulates the relaxation characteristics of tissue water in vivo. Bayesian-based model selection was applied to a cohort of five competing relaxation models: (1) monoexponential, (2) stretched-exponential, (3) biexponential, (4) Gaussian (normal) R1-distribution, and (5) gamma R1-distribution. Bayesian joint analysis of multiple replicate datasets revealed that water relaxation of both the xBSA phantom and in vivo rat brain was best described by a biexponential model, while xBSA relaxation datasets truncated to remove evidence of the fast relaxation component were best modeled as a stretched exponential. In all cases, estimated model parameters were compared to the commonly used monoexponential model. Reducing the sampling density of the relaxation data and adding Gaussian-distributed noise served to simulate cases in which the data are acquisition-time or signal-to-noise restricted, respectively. As expected, reducing either the number of data points or the signal-to-noise increases the uncertainty in estimated parameters and, ultimately, reduces support for more complex relaxation models.

Об авторах

Kelsey Meinerz

Department of Physics, Washington University

Email: ackerman@wustl.edu
США, Saint Louis, MO

Scott Beeman

Department of Radiology, Washington University

Email: ackerman@wustl.edu
США, Saint Louis, MO

Chong Duan

Department of Chemistry, Washington University

Email: ackerman@wustl.edu
США, Saint Louis, MO

G. Bretthorst

Department of Radiology, Washington University

Email: ackerman@wustl.edu
США, Saint Louis, MO

Joel Garbow

Department of Radiology, Washington University; Alvin J. Siteman Cancer Center, Washington University

Email: ackerman@wustl.edu
США, Saint Louis, MO; Saint Louis, MO

Joseph Ackerman

Department of Radiology, Washington University; Department of Chemistry, Washington University; Alvin J. Siteman Cancer Center, Washington University; Department of Internal Medicine, Washington University

Автор, ответственный за переписку.
Email: ackerman@wustl.edu
США, Saint Louis, MO; Saint Louis, MO; Saint Louis, MO; Saint Louis, MO

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Springer-Verlag GmbH Austria, part of Springer Nature, 2017

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».