Introduz uma nova sequência de pulsos EPI multishot (EPIK) para imagens de difusão de alta resolução. Aplica um método de reconstrução para corrigir artefactos de movimento nesta sequência. Os resultados mostram aumento significativo da anisotropia em regiões de fibras ramificadas com EPIK em comparação com EPI singleshot, demonstrando maior especificidade espacial com esta técnica.

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.