TR-external EPI phase correction to reduce the required minimum TE in EPI

9. März 2020

Seong Dae Yun, N. Jon Shah

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine nicht-invasive Technik zur Messung des zerebralen Blutflusses und der neuronalen Aktivierung im Gehirn und ist besonders nützlich, um zu verstehen, wie das Gehirn sowohl bei Gesundheit als auch bei Krankheit funktioniert.

Zur Gewinnung von fMRT-Bildern können verschiedene Techniken eingesetzt werden, wobei die echo-planare Bildgebung (EPI) aufgrund ihrer Schnelligkeit die am häufigsten angewandte ist. Sie ist jedoch anfällig für Magnetfeld-Inhomogenitäten und ihre Anwendung führt häufig zu Geister-Artefakten. Es ist möglich, diese Artefakte mit Hilfe von drei Navigator-Echos zu korrigieren, und obwohl dieses Schema effektiv ist, können die Navigator-Echos mit zunehmender Matrixgröße für die hochauflösende Bildgebung erheblich dazu beitragen, die erforderliche Mindestechozeit (TE) zu erhöhen.

Um dieses Problem zu lösen, wird in dieser Studie die Verwendung eines alternativen Navigator-Echo-Schemas vorgeschlagen, das als "TR-externes" Schema bezeichnet wird. Bei einer gegebenen Matrixgröße (288 × 288) erlaubt das TR-externe Schema eine wesentlich kürzere TE (5,94 ms). Im Zusammenhang mit fMRI-Messungen bei 3T mit einem gewünschten TE von 35 ms ermöglicht dies eine Auflösung im Submillimeterbereich (0,73 × 0,73 mm2). Die fMRI-Ergebnisse zeigen, dass die aktivierten Voxel entlang des kortikalen Bandes gut lokalisiert sind (siehe Abbildung unten).

Diese Abbildung zeigt die Ergebnisse der First-Level-Analyse von fMRI mit Submillimeter-Auflösung (0,73 × 0,73 mm2). Aktivierte Voxel überlagerten die vorverarbeiteten EPI-Scans; aus dem gesamten Schichtsatz wurden drei repräsentative Schichten ausgewählt (1) und die Zeitverlaufsdaten am Voxel untersucht ([x, y, z] = [15.22, -94.48, 5.90]), wobei der maximale t-Score (9.69) (2) gezeigt wurde. Sein Signalverhalten zeigt deutliche hämodynamische Reaktionsänderungen entsprechend der entworfenen Basislinie und den Aktivierungsblöcken.