本文由Qiqi Tong、Hongjian He、Ting Gong、Chen Li、Peipeng Liang、Tianyi Qian、Yi Sun、Qiuping Ding、Kuncheng Li和Jianhui Zhong等作者共同完成，发表于2020年的《Scientific Data》期刊。该研究的主要机构包括浙江大学、首都师范大学、西门子医疗等。研究团队通过多中心合作，收集了健康成年人在不同MRI扫描仪上的多壳层扩散磁共振成像（diffusion MRI）数据，旨在为大规模脑成像研究提供可靠的数据资源。

学术背景

扩散磁共振成像（diffusion MRI）是一种非侵入性的脑微结构探测技术，广泛应用于科学研究和临床诊断。通过不同的扩散模型，可以量化正常人群和疾病患者的组织特性。近年来，随着MRI技术的进步，扩散成像已成为标准医学检查的一部分。然而，多中心研究中，不同MRI扫描仪的硬件和软件差异可能导致数据的不一致性，进而影响个体分析的可靠性。尽管已有一些多中心扩散成像数据集发布，但由于采集参数的差异，数据的可重复性仍存在挑战。因此，本研究旨在通过严格控制扫描仪类型和成像协议，提供一个高质量的多中心扩散MRI数据集，以支持先进的微结构和纤维追踪模型的开发与评估。

研究流程

本研究的数据采集于2016年10月至2017年11月，涉及10个中心的3名健康受试者（1名男性和2名女性）。所有扫描均使用西门子3T Prisma扫描仪，配备了64通道头部线圈，并采用相同的采集参数。每个受试者在9个中心各扫描一次，并在第10个中心重复扫描三次。数据采集包括解剖成像和扩散成像两部分。

1. 解剖成像：使用3D MP2RAGE序列获取T1加权图像，参数包括重复时间（TR）/回波时间（TE）= 5 s/2.9 ms，反转时间（TI）= 700, 2500 ms，视野（FOV）= 211 × 256 × 256 mm³，体素大小= 1.2 × 1 × 1 mm³，采集时间为8分22秒。

2. 扩散成像：使用多切片自旋回波平面成像（SMS-EPI）序列获取扩散加权图像（DWI），参数包括TR/TE = 5.4 s/71 ms，FOV = 220 × 220 mm²，切片数= 93，体素大小= 1.5 × 1.5 × 1.5 mm³。扩散方案包含30个均匀分布的向量，b值分别为1000、2000和3000 s/mm²，总采集时间为19分04秒。

3. 数据预处理：原始DICOM格式的图像被转换为NIfTI格式，并使用MRtrix3和FSL工具进行去噪、Gibbs伪影去除、失真和运动校正。最终，图像被合并用于后续分析。

主要结果

研究团队对预处理后的图像进行了质量评估，包括信噪比（SNR）、鬼影信号比（GSR）、头部运动和背景噪声的测量。结果显示，所有中心的图像质量均达到了较高的标准，SNR和GSR的测量值在不同中心之间具有良好的一致性。此外，头部运动的测量结果表明，受试者在扫描过程中的运动较小，进一步验证了数据的可靠性。

为了评估扩散模型的可重复性，研究团队使用MRtrix3进行了纤维追踪分析，并生成了纤维方向分布（FOD）和纤维密度成像（TDI）图。结果显示，不同中心的FOD和TDI图具有高度一致性，表明该数据集在跨中心研究中具有较高的可重复性。

结论

本研究提供了一个高质量的多中心多壳层扩散MRI数据集，通过严格控制扫描仪类型和成像协议，显著减少了跨中心数据采集的变异性。该数据集为先进的微结构和纤维追踪模型的开发与评估提供了重要资源，有望推动多中心脑成像研究的发展。此外，研究团队还公开了数据预处理和验证的代码，进一步促进了数据的共享与应用。

研究亮点

1. 高质量数据集：通过严格控制扫描仪和成像协议，提供了高度一致的多中心扩散MRI数据。
2. 可重复性验证：通过纤维追踪分析，验证了数据在不同中心之间的高度一致性。
3. 开放共享：数据集和预处理代码均已公开，为全球研究者提供了宝贵的资源。

意义与价值

本研究不仅为多中心脑成像研究提供了高质量的数据资源，还为扩散MRI技术的标准化和可重复性研究提供了重要参考。通过公开数据集和代码，研究团队进一步推动了科学数据的共享与合作，具有重要的科学价值和应用前景。