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EPIK & hochauflösende fMRT

EPIK in fMRT

Aufgrund der relativ hohen zeitlichen Auflösung findet EPI weitverbreitete Anwendung während der funktionellen Magnetresonanztomographie. Um EPI zu optimieren, wurde EPIK (EPI with Keyhole) von Shah et al. [1,2] eingeführt sowie anschließend von Zaitsev et al. Am 1.5T MRT validiert [3,4]. Jede Messung erfasst die zentrale Region des k-Raums komplett während die Randgebiete des k-Raums nur spärlich erfasst werden – vergleichbar mit einer multi-shot Aufnahme. Der komplette k-Raum kann jedoch anhand der sich anschließenden Aufnahmen für diese Randgebiete rekonstruiert werden. Hierbei garantiert die Benutzung eines „sliding windows“, dass nur einige Aufnahmen zum Bild beitragen. Diese Strategie erlaubt es, die EPIK Akquisition mit einer erhöhten zeitlichen Auflösung im Vergleich zur EPI durchzuführen.

EPIK & fMRI

Abbildung 1 (3T): Obere Reihe: Zwei identische Schichten, aufgenommen mit (a) EPI bzw. (b) EPIK. Untere Reihe: (c) EPI, (d) EPIK. Während der fMRT wurden in einem Blockdesign visuelle Stimuli präsentiert.

Die EPIK Aufnahme weist eine reduzierte Anzahl geometrischer Distorsionen auf, insbesondere in den Arealen, die mit einem weißen Pfeil gekennzeichnet sind (siehe Fig. 1a) und 1b)). Die Durchführbarkeit von EPIK für fMRT konnte unter Anwendung eines visuellen Paradigmas („checkerboard“) nachgewiesen werden. Die visuell evozierten Hirnaktivierungen wurden zuverlässig von beiden bildgebenden Verfahren detektiert (siehe Fig. 1c) und 1d)). Dabei führte EPIK zu durchaus vergleichbaren Ergebnissen wie die EPI Aufnahmen [5].

Hoch-auflösende fMRT durch beschleunigte EPIK Anwendung

EPIK kann durch paralleles Imaging und Fourier Transformationen beschleunigt werden, so dass eine höhere Auflösung möglich ist. Die beschleunigte EPIK Aufnahme kann eine in-plane Auflösung mit 1 x 1 mm erreichen, während die beschleunigte EPI Aufnahme lediglich 1.25 x 1.25 mm erreicht. Darüber hinaus können unter Benutzung derselben TR, z.B. 3sek, mehr Schichten aufgenommen werden: die beschleunigte EPIK erreicht 32, die beschleunigte EPI nur 28 Schichten.

EPIK & fMRI

Abbildung 2 (3T): Obere Reihe: Zwei identische Schichten, aufgenommen mit (a) beschleunigter EPI bzw. (b) beschleunigter EPIK. - Untere Reihe: (c) beschleunigtes EPI, (d) beschleunigtes EPIK. Während der fMRT wurden in einem Blockdesign visuelle Stimuli präsentiert.

Die Aufnahmen beider beschleunigter Methoden (EPIK und EPI) konnten ohne jegliche schwerwiegenden Verzerrungen rekonstruiert werden (siehe Fig. 2 a) und b)). Allerdings lassen sich die anatomischen Strukturen in den Aufnahmen der beschleunigten EPIK besser erkennen. Die funktionellen Aufnahmen verdeutlichen, dass die beschleunigte EPIK Aufnahme -im Vergleich zur beschleunigten EPI Aufnahme- präzise die funktionellen Aktivierungen mit den kortikalen Regionen abgleicht (siehe Fig. 2 c) und d)).

Im Rahmen dieses Projektes wird die Standard EPIK Sequenz derart adaptiert, dass sie die Aufnahme mehrerer Kontraste erlaubt. Diese Methode wird ebenfalls an einem 9.4T MRT implementiert, um eine höhere Auflösung und SNR zu erreichen.


Literatur

1. Shah NJ, Zilles K. Verfahren zur Untersuchung eines Objektes mittels Erfassung des Ortsfrequenzraumes. German Patent Application 2003;No. 199 62 845 C2.

2. Shah NJ, Zilles K. Imaging process in the spatial frequency space and useful for examining the properties of object. USA Patent Application 2004;No. 6781372 B2.

3. Zaitsev M, Zilles K, Shah NJ. Shared k-space echo planar imaging with keyhole. Mag. Reson. Med. 2001;45:109-117.

4. Zaitsev M, Arcy JD, Collins DJ, Leach MO, Zilles K, Shah NJ. Dual-contrast echo planar imaging with keyhole: application to dynamic contrast-enhanced perfusion studies. Phys. Med. Biol. 2005;50:4491-4505.

5. Yun S, Reske M, Vahedipour K, Warbrick T, Shah NJ. Parallel imaging acceleration of EPIK for reduced image distortions in fMRI. NeuroImage 2013;73;135-143.

Zusatzinformationen

Ansprechpartner


Prof. Dr. N. Jon Shah (Teamleiter)

Dr. Seong Dae Yun




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