Q-Ball-Crossing-Phantom

Das Q-Ball Phantom [1] besteht aus zwei seperat geformten Polyesterfasersträngen, die auf eine kugelförmige Spindel gewickelt sind. Die Zwischenräume der Fasern sind mit Wasserlösung mit kontrollierten Diffusionseigenschaften gefüllt. An den beiden Kreuzungspunkten sind die Faserstränge entweder übereinander gewickelt oder durch zahlreiche Richtungswechsel der Windungsrichtung miteinander verwoben (vgl. Abbildung unten). Auf diese Weise kann die beschränkte Diffusion in Faserkreuzungen in der weißen Gehirnmasse nachempfunden werden.

Dies macht das Q-Ball-Kreuzphantom zum Beispiel zu einem wichtigen Instrument zur Verifizierung der korrekten Auflösung von Faserkreuzungen in Fiber-Tracking-Algorithmen.

Standardversion

Technische Spezifikationen

  • Zylinderförmiger Phantombehälter: Durchmesser: 150mm, Höhe: 150mm
  • Zwei überkreuzende Faserstränge mit hoher fraktioneller Anisotropie (FA=0.8)
  • Äußerer Umfang der Spindel / des Faserstrangs: 60mm
  • Zwei Optionen:
    1. Überlappende Faserstränge: Während der Produktion werden die Faserstränge miteinander verwoben indem sie abwechselnd um die Ausfräsungen gewickelt werden.
    2. Gestapelte Faserstränge: Die Faserstränge werden nacheinander in die Ausfräsungen gewickelt, so dass sie einander berühren.
  • Kreuzungswinkel: 45°, 60° oder 90°

Kundenspezifische Modifikationen

  • Kreuzungswinkel
  • Größe des Phantombehälters
  • Größe der Spindel
  • Durchmesser der Faserstränge
  • FA (folgt bald)

Anwendungsbeispiele

Goldstandard für die Validierung von fortgeschrittenen Diffusionsbildgebungssequenzen und Nachbearbeitungsprozessen (Q-Ball, high angular resolution diffusion imaging (HARDI), diffusion kurtosis tensor reconstruction)
Test von Fiber Tracking Algorithmen in Kreuzungsregionen
Validierung von quantitative Parametern, die aus DTI Messungen erhalten wurden, wie fraktionelle Anisotropie (FA) oder generalisierte fraktionelle Anisotropie (GFA) [2]
Validierung von Bildkomprimierungsverfahren [3]
Qualitätssicherung in klinischen Studien

Anwenderreferenzen

“Wir bekamen das Phantom 2013 und benutzen es seitdem zur Methoden- und Sequenzentwicklung. Es ist ein großartiges Instrument zum Erhalt von Goldstandard Daten für Faserkreuzungen auf eine einfache und zuverlässige Weise.“

Dr. Kawin SetsompopMGH, Human Connectome Project

Referenzen: Wissenschaftliche Publikationen

1.

Novel spherical phantoms for Q-ball imaging under in vivo conditions.

Moussavi-Biugui A, Stieltjes B, Fritzsche K, Semmler W, Laun FBMagn Reson Med 2011;65(1):190-194.
2.

Opportunities and pitfalls in the quantification of fiber integrity: what can we gain from Q-ball imaging?

Fritzsche KH, Laun FB, Meinzer HP, Stieltjes B.NeuroImage 2010;51(1):242-251.
3.

Multi-shell diffusion signal recovery from sparse measurements.

Rathi et al.Med Image Anal.2014;18(7):1143-56
4.

Sparse Reconstruction Challenge for diffusion MRI: Validation on a physical phantom to determine which acquisition scheme and analysis method to use?

Ning et al. Med Image Anal. 2015;26(1):316-31