Correction of distortions in MR Echo Planar images using a super-resolution T2-Weighted volume

L'imaging con risonanza magnetica (MRI) è una tecnica largamente usata per diagnosticare malattie cerebrali senza l'uso di radiazioni ionizzanti. L'anatomia del cervello può essere acquisita con sequenze T1 pesate (T1W) o T2 pesate (T2W). Oltre all'anatomia, l'MRI può essere applicata anche per studiare le funzioni cerebrali attraverso il precesso di risposta emodinamica. Il sangue rilascia ossigeno ai neuroni attivi in maniera maggiore di quello rilasciato a neuroni inattivi: questo causa un cambio dell'ossigenzaione del sangue che può essere rilevato tramite la differenza di suscettività magnetica. Tale tecnica di acquisizione viene chiamata risonanza magnetica funzionale (fMRI), e rappresenta una misura indiretta dell'attività neuronale. Nonostante le tecniche basate sull'effetto BOLD possano essere usate per una vasta gamma di applicazioni, l'analisi BOLD diretta ha una serie di problemi intrinseci (come ad esempio la disomogeneità del campo magnetico che produce distorsioni spaziali nelle acquisizioni). Lo scopo di questa tesi è quello di dare una panoramica dell'analisi fMRI, concentrandosi su alcuni aspetti del pre-processamento dei dati. Nel capitolo 1 introdurremo il problema della distorsione spaziale delle Echo Planar Imaging (EPI), ed un nuovo metodo per correggerla, basato su registrazioni non lineari su una T2W dello stesso soggetto. Nel capitolo 2 presenteremo la procedura per costruire un ottimo volume di riferimento su cui applicare la correzione EPI. Tale metodo appartiene agli algoritmi di super-risoluzione e aspira a creare una T2W di riferimento ad alta risoluzione. Nel capitolo 3, I precedenti metodi verranno combinati per applicare la correzione delle distorsioni EPI. Infine, nel capitolo 4 presenteremo una serie di studi clinici con fMRI dove abbiamo usato il metodo descritto. I risultati ottenuti forniscono una buona prova dell'efficacia dell'approccio combinato, il quale ci fornisce il vantaggio di usare solo un protocollo di acquisizione standard per avere tutte le informazioni richieste per applicare il metodo di correzione delle distorsioni EPI.