Project Abstract:    SCD  is  a  genetic  blood  disorder  characterized  by  abnormal  hemoglobin  S  (HbS)  synthesis  with  sickle  cell  anemia  (SCA)  as  the  most  common  subtype.  Stroke  is  the  most  frequent  cause  of  death  and  long-­term  disability in both children and adults with SCD. Studies of patients with focal neurologic deficits have revealed  abnormalities  of  both  large  and  small  vessels  in  SCD.  Currently,  the  main  clinical  screening  test  is  the  use  of  transcranial Doppler (TCD) for neurologically asymptomatic children with SCD. The TCD test is not effective to  screen stroke risk in adult SCD patients. Cerebral oxygen extraction fraction (OEF), the ratio between oxygen  consumption  and  delivery,  has  been  recognized  as  a  potentially  more  sensitive  and  specific  indicator  of  cerebrovascular impairment in SCD. OEF measurement based on T2-­oximetry MRI is promising as it does not  require  a  contrast  agent  and  is  free  of  radiation.  The  existing  T2-­oximetry  MRI  techniques  are  not  yet  able  to  reliably measure the blood oxygenation in small veins. However, the blood oxygenation in these small veins is  more  sensitive  to  local  neurological  vasopathology.  Using  our  recently  developed  velocity-­selective  MR  angiography technique (that preserves high blood signal while suppressing tissue signal), we aim to fill this gap  by  developing  a  fast  and  reliable  protocol  for  quantitative  OEF  venography  including  the  small  veins.  This  will  help to establish the role of OEF for stroke prevention among adult SCD patients. The overall objectives of this  projects  are:  1)  to  develop  and  validate  a  robust  T2-­oximetry  MRI  protocol  and  demonstrated  its  reliability,  reproducibility  and  accuracy  in  healthy  volunteers.  2)  to  build  a  SCD  specific  T2  calibration  model  that  can  reliably translate the measured MRI parameter (blood T2) to blood oxygenation. 3) to measure the whole brain  and regional cerebral OEF before and after transfusion in SCD patients with a history of stroke to have a pilot  study on the relationship between between OEF and the brain injury (silent cerebral infarction and stroke).

Project Narrative:    Sickle  Cell  Disease  (SCD)  is  associated  with  high  stroke  risk.  Earlier  identification  of  affected  patients  at  risk  for a neurovascular crisis can help clinicians to adjust management to prevent aggravation of cerebral hypoxia.  This  project  proposes  to  develop  and  validate  a  fast  noninvasive  MRI  protocol  for  cerebral  oxygen  extraction  fraction (OEF) measurement, which holds potential for stroke risk screening.