Högupplöst T1 kartering av hjärnan med MP2RAGE

Kadhim, Mustafa (Forskarstuderande)
Olsson, Hampus (Forskare)
Helms, Gunther (PI)

Projekt: Forskning

Status	Slutfört
Gällande start-/slutdatum	2020/08/31 → 2021/01/29

Gå till projekt

T1 mapping at 7T by MP2RAGE
Fil: application/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document, 78,3 KB
Typ: Text

Den mänskliga hjärnan är ett anmärkningsvärt organ som formar våra mest komplexa tankar och medvetande. Ändå består den huvudsakligen av två typer av vävnader och en vätska, d.v.s. vit vävnad, (WM), grå vävnad (GM) och cerebrospinalvätska (CSF). Vit substans finns framförallt i de segment i centrala nervsystemet (CNS) som består av myeliniserade axoner och möjliggör långväga kommunikation mellan flera områden av grå vävnad samt överföring av nervimpulser mellan axoner i hjärnan. Grå vävnad å andra sidan kännetecknar de områden av hjärnan där neuronala cellkroppar (soma) är belägna. När det gäller CSF sker dess produktion i kammarna där den absorberas av blodomloppet, vilket möjliggör transport av näring till olika delar av hjärnan och ryggmärgen. Dessa olika vävnader har olika biofysiska egenskaper vilket inom MR-avbildning (MRI) kan utnyttjas för att skilja mellan dem. Sådana egenskaper är till exempel den longitudinella relaxationstiden (T1), den transversella relaxationstiden (T2), den effektiva transversella relaxationstiden (T2*) och protondensiteten (PD). T1 är relaterad till koncentrationen av myeliniserade axoner, järn och makromolekyler i hjärnan, vilket gör den värdefull för strukturell MRI. Speciellt för undersökningar av atrofi vid neurodegenerativa sjukdomar (Alzheimers, Parkinsons etc.) i hjärnan. I detta arbete fokuserar vi på att bestämma T1-relaxationstiden i WM, GM och CSF genom att utnyttja ett ultrahögt magnetiskt fält (UHF) på 7 T. Den höga magnetfältsstyrkan underlättar avbildning av anatomiska strukturer samt undersökning av patologiska förändringar i hjärnan. Dock så lider UHF av ökad inhomogenitet hos både de mottagande B1- och sändande B1+ -fälten vilket inducerar spatiala variationer i bildintensiteten. För att mildra denna variaton har en viss teknik fått uppmärksamhet inom strukturell MR på ultrahöga fält (≥ 7T). Denna teknik är Magnetization Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient Echoes (MP2RAGE), vilket är en mer sofistikerad utveckling av MPRAGE-sekvensen. Tanken bakom MP2RAGE är att minska påverkan av flippvinkelinhomogeniteter på grund av den ökade inhomogeniteten hos B1+ samt signalvariationer p.ga. B1-. Dessutom kan signalvariationer p.g.a. skillnader i protondensitet och T2* elimineras. Detta görs genom att beräkna det regelbundna signalförhållandet mellan två komplexa MPRAGE-bilder som erhållits vid olika inversionstider (TI) inom en cykel. Av denna anledning är MP2RAGE sekvensen av intresse i detta arbete. Dock, trots använding av MP2RAGE-sekvensen, så kan kvarvarande effekter av variationer i B1+ fortfarande observeras. Detta kan resultera i minskad noggrannhet i de beräknade T1-värdena. En annan faktor som kan påverka noggrannheten i uppskattad T1 är inversionspulsens effektivitet. Således, vårt mål med detta arbete var att bestämma inversionseffektivitetsfaktorn på en 7T Philips MR-kamera samt undersöka möjligheten att förbättra noggrannheten i de uppskattade T1-värdena genom att använda en lokal flippvinkelkarta. Dessutom har vi skapat ett simuleringsverktyg för att underlätta utvärderingen och förståelsen av utvecklingen av den longitudinella magnetiseringen under en MPRAGE eller MP2RAGE sekvens. Verktyget kan även användas till att simulera fler än två utläsningståg med arbiträra flippvinklar. Även hur signalen och den longitudinella magnetiseringen påverkas på grund av ovan nämnda faktorer undersöktes. Slutligen genomfördes en jämförelse mellan två inversionspulser för att studera deras inverkan på MP2RAGE-bilderna och T1-uppskattningen.

1 Konferenspaper i proceeding
1 Artikel i vetenskaplig tidskrift

Simultaneous mapping of T₁and B₁⁺ in human brain at 7T
Olsson, H., Andersen, M., Kadhim, M. & Helms, G., 2022, I: Magnetic Resonance in Medicine. 87, 6, s. 2637-2649
Forskningsoutput: Tidskriftsbidrag › Artikel i vetenskaplig tidskrift › Peer review

Öppen tillgång
Simultaneous 3D T₁ and B₁⁺ mapping at 7T using MPRAGE with multiple volumes and driven equilibrium (DE)
Olsson, H., Andersen, M., Kadhim, M. & Helms, G., 2021 apr. 30, Proceedings of the 2021 ISMRM & ISMRT Annual Meeting and Exhibition. Concord, CA: International Society for Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 29. 0550. (Proc Intl Soc Magn Reson Med; vol. 29).
Forskningsoutput: Kapitel i bok/rapport/Conference proceeding › Konferenspaper i proceeding › Peer review

Öppen tillgång

Lund University Bioimaging Centre
Westergren-Thorsson, G. (Manager)
Medicinska fakulteten
Infrastruktur

1 Handledning av masterstudenter
1 Inbjuden talare

3D T1&B1 mapping at 7T using MPRAGE
Olsson, H. (Inbjuden talare)
2021 maj 26
Aktivitet: Föredrag eller presentation › Inbjuden talare
T1 mätningar i hjärnan med MP2RAGE vid 7T - Effekter av B1+ fältet och inversionspulsen
Helms, G. (Första/primär/huvudhandledare) & Olsson, H. (Andra handledare)
2020 aug. 31 → 2021 jan. 17
Aktivitet: Examination och handledarskap › Handledning av masterstudenter

Högupplöst T1 kartering av hjärnan med MP2RAGE

Projektinformation

Gå till projekt

Forskningsoutput

Simultaneous mapping of T1and B1+ in human brain at 7T

Simultaneous 3D T1 and B1+ mapping at 7T using MPRAGE with multiple volumes and driven equilibrium (DE)

Infrastruktur

Lund University Bioimaging Centre

Aktiviteter

3D T1&B1 mapping at 7T using MPRAGE

T1 mätningar i hjärnan med MP2RAGE vid 7T - Effekter av B1+ fältet och inversionspulsen

Simultaneous mapping of T₁and B₁⁺ in human brain at 7T

Simultaneous 3D T₁ and B₁⁺ mapping at 7T using MPRAGE with multiple volumes and driven equilibrium (DE)