Dissertação
{en_GB=BOLD and non-BOLD signal fluctuations in line-scanning fMRI at 7 Tesla} {} EVALUATED
{pt=Neurónios estão organizados em estruturas colunares e laminares que medem centenas de micrómetros e que comunicam entre si a uma escala temporal de milisegundos. Assim sendo, é necessária uma técnica de ressonância magnética funcional com elevada resolução espacial e temporal que possibilite o estudo de estruturas cerebrais sub-milimétricas e de atividade cortical ultra-rápida, tal como "line-scanning" fMRI. O contraste dependente do nível de oxigenação sanguínea (BOLD) apenas representa uma pequena percentagem da variância do sinal de MRI funcional, pelo que a remoção de ruído é essencial no processamento do sinal de fMRI. Quatro voluntários saudáveis foram submetidos a uma sessão de fMRI adquirida a 7 Tesla e baseada numa tarefa visual. A sequência utilizada incluiu dois pulsos de radiofrequência para a supressão do sinal fora da linha de interesse. Os ciclos respiratórios e cardíacos de cada voluntário foram adquiridos simultaneamente através de hardware externo. A remoção de ruído térmico foi feita através da combinação ponderada das várias aquisições de fMRI e usando uma implementação adaptada do algoritmo NORDIC PCA. A extração de outras fontes de ruído, como variações do foro fisiológico, foi conseguida através do estudo da relação entre os sinais de fMRI e os respetivos tempos de aquisição TE, da análise de decomposições ICA e de regressões lineares usando diferentes modelos RETROICOR. Os resultados aqui apresentados oferecem informação relevante sobre a remoção de ruído em dados de "line-scanning" adquiridos a 7T, e a implementação de NORDIC PCA revelou o maior potencial para melhorar a sensibilidade ao contraste BOLD., en=Neurons are spatially organized in columnar and laminar structures that measure hundreds of micrometers and communicate between themselves on a millisecond timescale. Therefore, an fMRI technique with increased spatial and temporal resolutions, such as line-scanning fMRI, is required for the study of sub-millimeter structures of the brain and sub-second activity of cortical grey matter. Because the BOLD response induced by neuronal activity only represents a small percentage of the signal variance in fMRI, denoising the BOLD signal is a critical step in the processing pipeline of task-based fMRI. Four healthy volunteers were scanned on a 7 Tesla MRI scanner while performing a visual task. The sequence used included two slab-selective saturation pulses for outer volume suppression. Subjects' respiratory and cardiac fluctuations were simultaneously recorded using external hardware. Thermal noise was removed using a weighted echo combination and an in-house implementation of NORDIC PCA. The removal of other noise sources, such as physiological fluctuations, was carried out by relying on the TE-dependence of fMRI signals, the results of an ICA decomposition and the outcome of RETROICOR-based signal regression. Echo-combination, NORDIC PCA and the regression of RETROICOR-based physiology regressors yielded significant reduction of thermal noise and physiological fluctuations within line-scanning data. Overall, the denoising results presented offer valuable insight into noise removal in line-scanning fMRI acquired at 7T, and NORDIC PCA revealed the best potential for improving BOLD sensitivity.}
novembro 26, 2021, 13:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Patrícia Margarida Piedade Figueiredo
Departamento de Bioengenharia (DBE)
Professor Associado
