Sequence Optimization in Pseudo-Continuous Arterial Spin Labeling

Abstract

Arterial Spin Labeling (ASL) é uma técnica de Ressonância Magnética que fornece medidas quantitativas de fluxo sanguíneo cerebral (FSC) regional, de forma não invasiva, utilizando a água presente no sangue arterial como um marcador endógeno. Anormalidades ou perturbações no processo de perfusão podem ter efeitos marcantes, especialmente no cérebro, que é um órgão muito perfundido. De facto, várias condições patológicas (nomeadamente acidentes vasculares cerebrais agudos, tumores cerebrais, doenças neurodegenerativas e epilepsia) estão associadas a valores anormais de FSC. Portanto, ASL tem um valor fundamental no diagnóstico e acompanhamento do tratamento de doenças do cérebro. Pseudo-continuous ASL (pCASL) é o método de implementação recomendado para estudos ASL, uma vez que combina as vantagens de métodos anteriores, uma elevada relação sinal-ruído (S/N) e eficiência de inversão. O objetivo deste trabalho consiste na otimização e implementação de uma sequência pCASL desenvolvida in-house. Foram realizados quatro estudos para avaliar o desempenho dos parâmetros da sequência para medir perfusão na matéria cinzenta e o impacto na qualidade da imagem usando dois head coils diferentes: i) determinação da largura de banda e flip angle ótimos dos pulsos de inversão, ii) implementação de supressão do sinal do tecido estático completa e incompleta, iii) comparação de balanced/ unbalanced pCASL e sequências de aquisição nomeadamente Echo Planar Imging (EPI) e True Fast Imaging with Steady-state free Precession (TrueFISP) e iv) comparação da qualidade das imagens de perfusão obtidas com dois head coils diferentes. As imagens de perfusão foram adquiridas através de medições experimentais em voluntários saudáveis, para cada estudo. A análise dos dados foi realizada com o software MATLAB, usando scripts programados in-house e SPM8, e o impacto dos diferentes parâmetros no S/N e no FSC resultantes foi avaliado. Considerando os parâmetros testados, a análise dos resultados sugere o uso de pulsos de inversão Gauss, flip angle igual a 24º ou 28º e supressão completa do sinal estático, a fim de maximizar o S/N das imagens resultantes. Os resultados estão de acordo com publicações anteriores sobre a influência da supressão do sinal do tecido estático e flip angle no S/N. A maior contribuição deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma sequência de confiança adequada para futuras investigações experimentais de perfusão XII cerebral. No futuro seria interessante testar a capacidade da sequência para detetar alterações de perfusão em estudos funcionais. Palavras-Chave: Ressonância Magnética; Arterial Spin Labeling; Pseudo-Continuous Arterial Spin Labeling; Otimização Experimental; Sequência