# MRI-based Quantitative Brain Oximetry for Sickle Cell Disease

> **NIH NIH K25** · HUGO W. MOSER RES INST KENNEDY KRIEGER · 2021 · $151,843

## Abstract

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).

## Key facts

- **NIH application ID:** 10076566
- **Project number:** 5K25HL145129-03
- **Recipient organization:** HUGO W. MOSER RES INST KENNEDY KRIEGER
- **Principal Investigator:** Wenbo Li
- **Activity code:** K25 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $151,843
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2019-01-01 → 2021-12-05

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10076566

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10076566, MRI-based Quantitative Brain Oximetry for Sickle Cell Disease (5K25HL145129-03). Retrieved via AI Analytics 2026-05-22 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10076566. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*