Self-Navigated Multishot Echo-Planar
 Pulse Sequence for High-Resolution
     Diffusion-Weighted Imaging
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Encontrar um método com maior habilidade para detectar tractos cerebrais.




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Técnica de obtenção de imagem em
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Minimização das correntes de Eddy:
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Métodos para correcção de erros de fase induzidos por movimento:

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Resolução:

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Em suma, um esquema alternativo para percorrer o k-space
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Self-Navigated Multishot Echo-Planar Pulse Sequence for High-Resolution Diffusion-Weighted Imaging

  1. 1. Self-Navigated Multishot Echo-Planar Pulse Sequence for High-Resolution Diffusion-Weighted Imaging Rita G. Nunes, Peter Jezzard, Timothy E. J. Behrens, and Stuart Clare Ana Sabino Nº64416 Paula Antunes Nº64407
  2. 2. Encontrar um método com maior habilidade para detectar tractos cerebrais. Introduzida a sequência EPIK na RMI de difusão e aplicado o refocusing reconstruction method (para corrigir os artefactos de movimento) adpatado a esta sequência Calculo da anisotropia (distribuição não homogenea) nas áreas da imagem onde há fibras ramificadas (tractos de matéria branca do cérebro). Espera-se que: < volume parcial médio (na imagem) -> > anisotropia Comparação com o desempenho da abordagem linear padrão na correcção de artefactos de movimento em dados de difusão.
  3. 3. Produz imagens in vivo de tecidos biológicos ponderadas com as características locais microestruturais de difusão da água. Cada voxel da imagem (pixel tridimensional) tem uma intensidade na imagem que reflecte a melhor medição da taxa de difusão da água no local. Mais sensivel às alterações precoces após um acidente vascular cerebral do que T1 ou T2. DWI é mais aplicável quando o tecido de interesse é dominado pelo movimento isotrópico da água - a taxa de difusão parece ser o mesmo quando medido ao longo de qualquer eixo.
  4. 4. Técnica de obtenção de imagem em RM num curto tempo. EPI multishot Keyhole image Aplica-se um pulso de RF e são Optimização da amostragem do k-space adquiridas todas as linhas do espaço dos k de uma só vez. Altas frequências espaciais são amostradas a um ritmo mais lento. Imagem livre de artefactos Muito rápido Aquisição combinada: Sparce – linhas das regiões de topo do k- Muito sensível ao movimento do space objecto; Muito susceptível a ter Keyhole - linhas do centro amostrado artefactos. extensivamente Maxim ZAITSEV
  5. 5. Minimização das correntes de Eddy: Sequência spin-echo de dupla refocagem Transmissão do pulso e recepção do sinal: Coil em gaiola. Gradientes de difusão maximos = 23.5 mT/m Parâmetros de aquisição Cada conjunto de imagens: 9 fatias contiguas - 2.5 mm de TE 106 ms espessura. Largura de banda 200 kHz FOV 240 x240 mm2 k-Space: Tamanho da matriz 128 x128 adquirido com 4 disparos 1.875 x1.875 mm2 (no Cada keyhole adquire 1/16 do Resolução plano) k-space. 1 (non-DW) + 19 (DWI b- Conjunto de dados value 650 s/mm2)
  6. 6. Efeito de volume parcial valores de anisotropia nos voxeis onde estão (pior resolução) presentes várias fibras Resolução espacial realmente Estimado o tensor de difusão efectiva para aumenta no EPIK cada voxel e calculada a anisotropia média das regiões de interesse – Fibras. Mapas de FA (fractional anisotropy) e coordenadas de Tailarach: Localização dos ROI X [-2.5;-3.2] corona ROI 1 Y [-4.8;-5.8] radiata posterior fibras de projecção Z 16 X [-3;-2] corona ROI 2 Y [-1.2;-2.8] radiata Z 16 anterior Não se espera que haja um ROI 3 Z 16 cápsula interna posterior aumento da FA nestas regiões (isotropica)
  7. 7. Ligam o córtex ao restante sistema nervoso e aos receptores e efectores corporais; Funcionam verticalmente, ao contrário das fibras comissurais e de associação (que funcionam horizontalmente); No cimo do tronco cerebral, formam uma banda compacta que passa entre o tálamo e alguns dos núcleos da base – a cápsula interna; Depois da cápsula interna, as fibras difundem radialmente (como um leque) através da substância branca até ao córtex – corona radiata.
  8. 8. Métodos para correcção de erros de fase induzidos por movimento: •Método linear proposto por Atkinson et al; •Método de refocagem introduzido por Miller and Pauly (5), aqui adaptado ao EPIK Para representar as correcções lineares é necessário: •Estimar os desfasamentos decorrentes da translação •Estimar deslocamento do k-space decorrentes do movimento rotacional Implementação simples quando a sequência EPIK é utilizada. Como utiliza a própria rede cartesiana, não é necessária uma etapa de redimensionamento quando se reconstruírem as imagens. Na presença de movimento, as imagens exibem artefactos de aliasing. Para minimizá-los adiciona-se um passo extra à reconstrução.
  9. 9. Resolução: • Maior com EPIK. • Os limites entre diferentes estruturas do cérebro estão mais bem definidas (topo das imagens indicado pelas setas). • A redução à susceptibilidade aos artefactos oferecida pelo EPIK , resultante da sua pequena janela de leitura, é também visível particularmente no lobo frontal (setas) • A perda de sinal causada pelas diferenças de susceptibilidade entre os tecidos e o ar presente nos seios é também muito menos severa no Epik imagens
  10. 10. Valores significativamente maiores nas sequências EPIK do que nas EPI para os ROI 1 e ROI 2 – determinados a partir do teste one-tailed paired t (P 0.037). Por outro lado, os valore médios de FA obtidos para a ROI 3 não são muito diferentes nas duas sequências.
  11. 11. Quer-se obter uma melhor discriminação dos tractos nas regiões das fibras ramificadas. Apesar de não ter sido possível determinar quantitativamente se tal melhoria na discriminação ocorreu, uma vez que não há meios independentes para estabelecer a verdadeira via da fibra, as imagens de Epik foram capazes de identificar tractos ramificados não visíveis nos dados de resolução mais baixa. Na figura podemos observar as distribuições obtidas para um dos temas sobrepostos na imagem EPIK non-DW . EPI (amarelo) Epik (azul) A região a verde corresponde aos voxeis comuns às duas distribuições.
  12. 12. As imagens não corrigidas exibem graves artefactos que são corrigidos em grande medida, com o método linear. As áreas médias tendem, no entanto, a apresentar alguma atenuação residual, em consonância com o movimento pulsatil do cérebro relacionado com o ciclo cardíaco. Ao utilizar o refocusing reconstruction method, esta atenuação residual também é removida, produzindo imagens de alta resolução, as quais mostram artefatos visíveis mínimos. O refocusing reconstruction method parece também conduzir a uma melhor definição das estruturas anatómicas detalhadas.
  13. 13. No mapa correspondente ao método linear, é possível constatar que uma ampla parcela da matéria branca em áreas mediais monstra uma orientação inferior / superior preferencial que é conhecido por ser artifactual. Estudos anteriores têm mostrado que o cérebro é mais significativamente deformado ao longo desta direcção durante o ciclo cardíaco. Ou seja, o artefacto é real, representa algo que realmente acontece, mas não é nosso objectivo identificá-lo , mas sim eliminá-lo. Este efeito não é visível nas imagens reconstruídas com o refocusing reconstruction method (direita).
  14. 14. Em suma, um esquema alternativo para percorrer o k-space DWI foi proposto para a aquisição de imagens com alta resolução espacial. Foi demonstrado que o recofusing reconstruction method pode ser utilizado com sucesso nesta sequência. A utilização do Epik resultou num aumento estatisticamente significativo da anisotropia em duas regiões de ramificação de fibras do cérebro quando comparado com EPI singleshoot, considerando que nenhuma mudança foi observada no ROI de controlo. Estes resultados demonstram claramente a maior especificidade espacial obtida com esta técnica em comparação com o obtenível utilizando o EPI snapshot padrão no nosso sistema. A eliminação efectiva de todos os erros de fase relacionados com o movimento é essencial se os dados estão a ser utilizados para extrair informação fiável sobre a orientação das fibras de matéria branca.

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