Blodet bär med sig syre och näringsämnen som är vitala för vävnadens överlevnad, och därför är karakterisering av hjärnans blodförsörjning av stor betydelse. Blodflödet i kapillärerna kallas för perfusion. Vid MRI-baserad perfusionsmätning i hjärnan utnyttjas ofta signalförändringar orsakade av ett spårämne i blodet. Spårämnet kan antingen skapas internt genom märkning av det arteriella inflödet av blod eller tillföras utifrån via intravenös injektion av ett kontrastmedel. Mätning av signalförändringar när blod med kontrastmedel passerar vävnaden brukar benämnas dynamisk kontrastförstärkt bildtagning. Kontrastmedelsanvändning kan dock vara problematisk under vissa förhållanden, och forskning tyder på att konventionella MR-kontrastmedel kan stanna kvar länge i vissa vävnader. Det aktuella avhandlingsarbetet fokuserar därför främst på utveckling och utvärdering av helt icke-invasiva metoder för bedömning av mikrocirkulation, samt även i viss mån kvantifiering av mikrostrukturer.
MRI-baserade diffusionsmätningar bygger på mätning av den signalattenuering som sker när vattenmolekyler rör sig slumpmässigt i vävnaden, i närvaro av en magnetfältsgradient, och metoden används framför allt för karakterisering av nervbanornas integritet samt vävnadens mikrostruktur. Vi har använt en diffusionsteknik, s.k. q-space-analys, för att mäta storleken på fibrer i ett biologiskt fantom med en klinisk MR-kamera, som ett steg mot att förstå metoden bättre i denna miljö, då metoden tidigare framför allt använts i NMR-spektrometrar där hårdvaran har högre prestanda.
Med s.k. "intravoxel incoherent motion (IVIM) imaging" mäter man effekter av både diffusion och perfusion i vävnaden, och man kan också separera dessa effekter. Detta är en skonsam och icke-invasiv metod som varken utnyttjar joniserande strålning eller kontrastmedel. I våra studier har IVIM-metoden utvärderats på MR-kameror med olika fältstyrkor, och modellen som används för att beräkna perfusionsrelaterade parametrar har utvecklats för att kunna anpassas till hjärnans olika vävnadstyper och vattenpopulationer på ett mer komplett sätt. I våra studier har vi dragit slutsatsen att IVIM är en teknik som kräver mycket optimering, både vid val av MR-maskinvara, bildtagningsparametrar, bildbehandling, modell och analysmetod. Trots detta kan metoden användas på olika sätt, och ge intressanta resultat.