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Precision Limits of Tissue Microstructure Characterization by Magnetic Resonance Imaging

cnea.tipodocumentoARTÍCULO CIENTÍFICO
dc.contributor.authorZwick, Analía Elizabeth
dc.contributor.authorSuter, Dieter
dc.contributor.authorKurizki, Gershon
dc.contributor.authorÁlvarez, Gonzalo Sebastián
dc.date.accessioned2025-12-11T23:10:06Z
dc.date.available2025-12-11T23:10:06Z
dc.date.issued2020-08
dc.description.abstractCharacterization of microstructures in living tissues is one of the keys to diagnosing early stages of pathology and understanding disease mechanisms. However, the extraction of reliable information on biomarkers based on microstructure details is still a challenge, as the size of features that can be resolved with noninvasive magnetic resonance imaging (MRI) is orders of magnitude larger than the relevant structures. Here we derive from quantum information theory the ultimate precision limits for obtaining such details by MRI probing of water-molecule diffusion. We show that currently available MRI pulse sequences can be optimized to attain the ultimate precision limits by choosing control parameters that are uniquely determined by the expected size, the diffusion coefficient, and the spin relaxation time T2. By attaining the ultimate precision limit per measurement, the number of measurements and the total acquisition time may be drastically reduced compared to the present state of the art. These results are expected to open alternative avenues towards unraveling diagnostic information by quantitative MRI.
dc.description.institutionalaffiliationFil: Zwick, Analía Elizabeth. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Suter, Dieter. Universität Dortmund; Alemania
dc.description.institutionalaffiliationFil: Kurizki, Gershon. Weizmann Institute Of Science; Israel
dc.description.institutionalaffiliationFil: Álvarez, Gonzalo Sebastián. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
dc.identifier.issn2331-7019
dc.identifier.urihttps://nuclea.cnea.gob.ar/handle/20.500.12553/7652
dc.publisherAmerican Physical Society
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/reference/hdl/11336/123891
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://arxiv.org/abs/1912.12239
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.14.024088
dc.rights.licenseinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.licensehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subjectMRI
dc.subjectQuantum Sensors
dc.subjectNMR
dc.subjectmicroestructuras biologicas
dc.subjectFísica Atómica, Molecular y Química
dc.subjectCiencias Físicas
dc.subjectCIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.titlePrecision Limits of Tissue Microstructure Characterization by Magnetic Resonance Imaging
dc.typeARTÍCULO
dc.type.versionVersión publicada

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