Dissertations / Theses on the topic 'Imaging artefact'

In contrast enhanced ultrasound images (CEUS) that use microbubbles, nonlinear propagation of ultrasound creates artefacts which significantly impact the qualitative and quantitative assessments of tissue perfusion. Such artefact originates from tissue reflecting/scattering nonlinearly propagated ultrasound pulse. Consequently such tissue is misclassified as microbubbles which also generate nonlinear signals. This thesis reports the development and evaluation of an algorithm to reduce the nonlinear propagation artefact in CEUS. The method was evaluated in simulations, and on in vitro and in vivo data at both high and low ultrasound frequencies. Ways to further improve the performance of the method were also investigated. Firstly, the artefact correction algorithm was developed. The algorithm makes use of two independent datasets that are acquired simultaneously during CEUS; the Bmode image, which is dominated by tissue information, and the contrast specific image, which contains information on blood (signal) due to microbubbles, but confounded with some amount of tissue signals (artefact). The unwanted tissue contribution of the contrast specific image is reconstructed by estimating the two components that make up this contribution, namely, the underlying tissue distribution and the nonlinear point spread function (PSF) of the imaging system. To initially evaluate the algorithm, a simulation platform was developed to study artefact generation at various Mechanical Indices (MI), microbubble concentrations and frequencies. The algorithm was then evaluated using the simulation data. The results show that the algorithm is able to reduce the nonlinear propagation artefact at different MI, concentration and frequency under both ideal and noisy conditions. Next, artefact correction was applied to carotid artery imaging. The performance of the algorithm was evaluated using flow phantoms with large and small vessels containing microbubbles of various concentrations at different acoustic pressures. The algorithm significantly reduces nonlinear artefacts while maintaining the contrast signal from bubbles to increase the contrast to tissue ratio (CTR) by up to 11 dB. Contrast signal from a small vessel of 600 µm in diameter buried in tissue artefacts prior to correction is recovered after the correction. The algorithm was then evaluated using in vivo CEUS data acquired on patients’ carotid arteries. The algorithm is able to increase the CTR at the far-wall by up to 7.4 dB in vivo. Artefact correction was then improved by taking the spatial variance of the ultrasound field into account and improving the nonlinear PSF estimation. The new version of the algorithm was tested on in vitro and in vivo data and the improvements verified. The new version of the algorithm provides an additional increase in CTR by up to 5.4 dB in the far field, 4.3 dB at focus and 3.2 dB in the near field for the in vitro data over previous results. The additional increase in CTR for the in vivo data is up to 4 dB more in the near field and 5 dB more in the far field over the previous results. Nonlinear propagation correction was also applied to deep tissue imaging where lower ultrasound frequency than carotid imaging was used. The algorithm could suppress tissue signal more than 6 dB. However, due to the strong presence of the microbubbles in the B-mode image at low frequencies, the algorithm reduces microbubble signal by up to 2 dB. The resulting increase in CTR is up to 4 dB under specific imaging conditions. However, depending on the imaging geometry and acquisition settings used, it could fail to produce an increase in CTR. A possible future direction is to combine the algorithm with an attenuation correction method to improve perfusion quantification. The clinical efficacy of the combined nonlinear propagation and attenuation correction could be evaluated. Given that the method is purely post-processing, it is easier to implement it on current commercial scanners than some other existing techniques. The implementation of the algorithm using GPUs could be investigated and could possibly instigate translation into clinics.

L’acquisizione simultanea di segnali elettroencefalografici (EEG) e immagini di risonanza magnetica funzionale (fMRI) permette di investigare attivazioni cerebrali in modo non invasivo. La presenza del campo magnetico altera però in modo non trascurabile la qualità dei segnali EEG acquisiti. In particolare due artefatti sono stati individuati: l’artefatto da gradiente e l’artefatto da ballistocardiogramma (BCG). L’artefatto da BCG è legato all’attività cardiaca del soggetto, ed è caratterizzato da elevata variabilità tra un’occorrenza e l’altra in termini di ampiezza, forma d’onda e durata dell’artefatto. Differenti algoritmi sono stati implementati al fine di rimuoverlo, ma la rimozione completa rimane ancora un difficile obiettivo da raggiungere a causa della sua complessa natura. L’argomento della tesi riguarda l’analisi di segnali EEG acquisiti in ambiente di risonanza magnetica e la caratterizzazione dell’artefatto BCG. L’obiettivo è individuare ulteriori caratteristiche dell’artefatto che possano condurre al miglioramento dei precedenti metodi, o all’implementazione di nuovi. Con questa tesi abbiamo mostrato quali sono i motivi che causano la presenza di residui artefattuali nei segnali EEG processati con i metodi presenti in letteratura. Attraverso analisi statistica abbiamo riscontrato che occorrenze dell’artefatto BCG sono caratterizzate da un ritardo variabile rispetto al picco R sull’ECG, che nella nostra analisi rappresenta l’evento di riferimento nell’attività cardiaca. Abbiamo inoltre trovato che il ritardo R-BCG varia con la frequenza cardiaca. Le successive valutazioni riguardano i maggiori contributi all’artefatto BCG. Attraverso l’analisi alle componenti principali, sono stati individuati due contributi legati al fluire del sangue dal cuore verso il cervello e alla sua pulsatilità nei vasi principali dello scalpo.

The presented dissertation thesis analyses artefacts in diffusion-weighted images. In medical practice, the artefacts can impede the diagnostics of pathological tissues and, therefore, need to be eliminated. As the first step within the thesis, an analysis of the most frequent artefacts in diffusion-weighted images is performed, and the hitherto known approaches to artefact elimination are described. In order to facilitate the reduction of artefacts caused by the inhomogeneity of the static magnetic field and induced by eddy currents, a novel three-measurement method is shown. This technique will find application especially in measuring the diffusion coefficient of isotropic materials. At this point, it is important to note that a significant and commonly found problem is the magnetic susceptibility artefact; different magnetic susceptibility values at the boundary between two materials can cause magnetic field inhomogeneities and even complete loss of the signal. Therefore, we designed a novel method for the measurement of magnetic susceptibility in various samples of magnetically incompatible materials, which do not produce any MR signal. The technique was experimentally verified using a set of differently shaped diamagnetic and paramagnetic samples. In addition to the magnetic susceptibility problem, the thesis presents artefacts such as noise, motion-induced items, hardware limitations, chemical shift, and the dependence of the diffusion coefficient on the temperature. To enable precise measurement of the diffusion coefficient, we proposed a thermal system; in the experiment, it was determined that when the measurement error does not exceed 5%, the temperature change should not be higher than 0,1 °C. In the final sections of the thesis, practical application examples involving the designed methods are shown.

Biologists and physicians study complex biologic phenomena in which they use advanced imaging methods. They acquire images containing a lot of information which must be extracted in a correct way. This requires computer skills and knowledge in image processing methods which they seldom have. To overcome the problem, this master thesis aimed to develop a routine for artefact correction and information extraction from images acquired in a research project at the Karolinska Institutet in Stockholm. By developing the routine, the thesis showed how software developed for images of human can be applied to images of rats. The routine handles formatting issues and artefact corrections, calculates diffusion metrics, and performs statistical tests on spatially aligned magnetic resonance images of rats acquired with diffusion weighted echo planar imaging. The routine was verified by analysing the images that it had processed and was considered to create reliable images. Future studies within the field should focus on developing atlases of rats and continue the work with identifying how software developed for images of human can be applied to images of rats.
Biologer och läkare studerar komplexa biologiska processer för vilket de använder avancerade bildgivande metoder. De samlar bilder som innehåller mycket information vilken måste extraheras på ett korrekt sätt. Detta kräver god datorvana och kunskaper inom bildprocessning, vilket de sällan har. För att komma runt problemet, syftade den här masteruppsattsen till att utveckla en rutin för artefaktkorrigering och informationsextrahering från bilder tagna i ett forskningsprojekt vid Karolinska Institutet i Stockholm. Genom att utveckla rutinen, visar uppsattsen hur mjukvaror utvecklade för bilder av människa kan appliceras på bilder av råtta. Rutinen hanterar formatteringsproblem och artefaktkorrigering, beräknar diffusionsmått, och utför statistiska tester på spatiellt matchade magnetresonansavbildningar tagna med diffusionsviktade ekoplana metoder. Rutinen verifierades genom att analysera bilder som den processat och det konstaterades att den skapar korrekta bilder. Framtida studier inom området bör fokusera på att utveckla atlaser av råttor och fortsätta identifieringen av hur mjukvaror utvecklade för bilder av människa kan appliceras på bilder av råtta.

Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree Doctor of Technology: Electrical Engineering in the Faculty of Engineering at the Cape Peninsula University of Technology 2014
Three-dimensional (3D) artefact detection can provide the conception of vision and real time interaction of electronic products with devices. The orientation and interaction of electrical systems with objects can be obtained. The introduction of electronic vision detection can be used in multiple applications, from industry, in robotics and also to give orientation to humans to their immediate surroundings. An article covering holograms states that these images can provide information about an object that can be examined from different angles. The limitations of a hologram are that there must be absolute immobilization of the object and the image system. Humans are capable of stereoscopic vision where two images are fused together to provide a 3D view of an object. In this research, two digital images are used to determine the artefact position in space. The application of a camera is utilized and the 3D coordinates of the artefact are determined. To obtain the 3D position, the principles of the pinhole camera, a single lens as well as two image visualizations are applied. This study explains the method used to determine the artefact position in space. To obtain the 3D position of an artefact with a single image was derived. The mathematical formulae are derived to determine the 3D position of an artefact in space and these formulae are applied in the pinhole camera setup to determine the 3D position. The application is also applied in the X-ray spectrum, where the length of structures can be obtained using the mathematical principles derived. The XYZ coordinates are determined, a computer simulation as well as the experimental results are explained. With this 3D detection method, devices can be connected to a computer to have real time image updates and interaction of objects in an XYZ coordinate system. Keywords: 3D point, xyz-coordinates, lens, hologram

Depuis la fin du 20ème siècle, l'imagerie médicale s'est fortement développée et représente aujourd'hui un moyen incontournable pour le diagnostic médical. Dans le domaine de la radiologie par rayons X, de nouveaux détecteurs numériques remplacent progressivement les anciennes techniques à film et permettent d'obtenir des images de meilleure qualité. Cette thèse, préparée en collaboration entre l'entreprise Trixell, constructeur de détecteurs plats numériques pour la radiographie, et le laboratoire Gipsa-Lab, s'inscrit dans le cadre général du contrôle qualité de ces détecteurs par analyse d'images. Les applications biomédicales mettant en jeu ces appareils, sont généralement particulièrement sensibles, et le principe de « zéro défaut » est de mise quant à la qualité des produits. Malgré les différents traitements, certains défauts peuvent être présents dans les images. Cette thèse est axée sur le développement de modèles de mesure de la visibilité des défauts, en cohérence avec l'observation d'un humain. Deux approches complémentaires sont développées : la première approche basée sur des expériences psychophysiques et la seconde approche de modélisation basée sur la théorie de décision. Par rapport aux modèles de visibilité existants, notre modèle prend en compte la perception humaine et notamment les saccades et fixations oculaires dans l'analyse des images : le test de visibilité est ainsi le produit de tests de visibilité locaux, calculés aux points saillants de l'image supposés indépendants. Les résultats montrent l'intérêt de notre approche, notamment pour des détecteurs statiques. En se fondant sur les résultats et une dernière expériences d'oculométrie, cette thèse suggère en perspective la prise en compte d'autres caractéristiques comme le nombre de fixations oculaires, et leur durée
Since the beginning of the 20th century, medical imaging has significantly been improved and represents now an essential mean for medical diagnosis. In the field of radiology, new digital detectors are gradually replacing the old film techniques allowing a better image. This thesis, prepared in collaboration between the company Trixell, manufacturer of X-ray detectors, and the laboratory Gipsa-Lab, is part of the framework of quality control of these detectors by image analysis. Biomedical applications involved by these devices are particularly sensitive, and the principle of “zero artifact” is required to ensure the quality of the product. Despite the various processings, some artifacts may be present in the images.This thesis focuses on the development of models that quantify the visibility of artifacts in concordance to human observation. Two complementary approaches are developed : the first one is based on psychophysical experiments and the second one is a modeling approach based on decision theory. In comparison to existent models, our model takes into account perception characteristics including saccades and eye fixation in image analysis : the visibility test is thus the product of local visibility tests calculated on the salient points of the image and assumed to be independent. The results show the interest of our approach, especially for static detectors. Based on the results and a final eye-tracking experiment, this thesis suggests perspectives taking into account other characteristics such as the number of eye fixations and their duration

Les lésions de la moelle épinière ont un impact significatif sur la qualité de la vie car elles peuvent induire des déficits moteurs (paralysie) et sensoriels. Ces déficits évoluent dans le temps à mesure que le système nerveux central se réorganise, en impliquant des mécanismes physiologiques et neurochimiques encore mal connus. L'ampleur de ces déficits ainsi que le processus de réhabilitation dépendent fortement des voies anatomiques qui ont été altérées dans la moelle épinière. Il est donc crucial de pouvoir attester l'intégrité de la matière blanche après une lésion spinale et évaluer quantitativement l'état fonctionnel des neurones spinaux. Un grand intérêt de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) est qu'elle permet d'imager de façon non invasive les propriétés fonctionnelles et anatomiques du système nerveux central. Le premier objectif de ce projet de thèse a été de développer l'IRM de diffusion afin d'évaluer l'intégrité des axones de la matière blanche après une lésion médullaire. Le deuxième objectif a été d'évaluer dans quelle mesure l'IRM fonctionnelle permet de mesurer l'activité des neurones de la moelle épinière. Bien que largement appliquées au cerveau, l'IRM de diffusion et l'IRM fonctionnelle de la moelle épinière sont plus problématiques. Les difficultés associées à l'IRM de la moelle épinière relèvent de sa fine géométrie (environ 1 cm de diamètre chez l'humain), de la présence de mouvements d'origine physiologique (cardiaques et respiratoires) et de la présence d'artefacts de susceptibilité magnétique induits par les inhomogénéités de champ, notamment au niveau des disques intervertébraux et des poumons. L'objectif principal de cette thèse a donc été de développer des méthodes permettant de contourner ces difficultés. Ce développement a notamment reposé sur l'optimisation des paramètres d'acquisition d'images anatomiques, d'images pondérées en diffusion et de données fonctionnelles chez le chat et chez l'humain sur un IRM à 3 Tesla. En outre, diverses stratégies ont été étudiées afin de corriger les distorsions d'images induites par les artefacts de susceptibilité magnétique, et une étude a été menée sur la sensibilité et la spécificité de l'IRM fonctionnelle de la moelle épinière. Les résultats de ces études démontrent la faisabilité d'acquérir des images pondérées en diffusion de haute qualité, et d'évaluer l'intégrité de voies spinales spécifiques après lésion complète et partielle. De plus, l'activité des neurones spinaux a pu être détectée par IRM fonctionnelle chez des chats anesthésiés. Bien qu'encourageants, ces résultats mettent en lumière la nécessité de développer davantage ces nouvelles techniques. L'existence d'un outil de neuroimagerie fiable et robuste, capable de confirmer les paramètres cliniques, permettrait d'améliorer le diagnostic et le pronostic chez les patients atteints de lésions médullaires. Un des enjeux majeurs serait de suivre et de valider l'effet de diverses stratégies thérapeutiques. De telles outils représentent un espoir immense pour nombre de personnes souffrant de traumatismes et de maladies neurodégénératives telles que les lésions de la moelle épinière, les tumeurs spinales, la sclérose en plaques et la sclérose latérale amyotrophique.
Spinal cord injury has a significant impact on quality of life since it can lead to motor (paralysis) and sensory deficits. These deficits evolve in time as reorganisation of the central nervous system occurs, involving physiological and neurochemical mechanisms that are still not fully understood. Given that both the severity of the deficit and the successful rehabilitation process depend on the anatomical pathways that have been altered in the spinal cord, it may be of great interest to assess white matter integrity after a spinal lesion and to evaluate quantitatively the functional state of spinal neurons. The great potential of magnetic resonance imaging (MRI) lies in its ability to investigate both anatomical and functional properties of the central nervous system non invasively. To address the problem of spinal cord injury, this project aimed to evaluate the benefits of diffusion-weighted MRI to assess the integrity of white matter axons that remain after spinal cord injury. The second objective was to evaluate to what extent functional MRI can measure the activity of neurons in the spinal cord. Although widely applied to the brain, diffusion-weighted MRI and functional MRI of the spinal cord are not straightforward. Various issues arise from the small cross-section width of the cord, the presence of cardiac and respiratory motions, and from magnetic field inhomogeneities in the spinal region. The main purpose of the present thesis was therefore to develop methodologies to circumvent these issues. This development notably focused on the optimization of acquisition parameters to image anatomical, diffusion-weighted and functional data in cats and humans at 3T using standard coils and pulse sequences. Moreover, various strategies to correct for susceptibility-induced distortions were investigated and the sensitivity and specificity in spinal cord functional MRI was studied. As a result, acquisition of high spatial and angular diffusion-weighted images and evaluation of the integrity of specific spinal pathways following spinal cord injury was achieved. Moreover, functional activations in the spinal cord of anaesthetized cats was detected. Although encouraging, these results highlight the need for further technical and methodological development in the near-future. Being able to develop a reliable neuroimaging tool for confirming clinical parameters would improve diagnostic and prognosis. It would also enable to monitor the effect of various therapeutic strategies. This would certainly bring hope to a large number of people suffering from trauma and neurodegenerative diseases such as spinal cord injury, tumours, multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis.

Ce travail est centre sur les developpements methodologiques en imagerie par resonance magnetique des fonctions du cerveau. Une nouvelle methode d'irm fonctionnelle quantitative basee sur la mesure du debit sanguin est tout d'abord decrite. Des images angiographiques ont permis de mesurer le debit dans une veine drainant le cortex moteur. Des variations significatives du debit sanguin entre des periodes de repos, de simulation mentale et d'execution d'un acte moteur ont ete mises en evidence. Ces informations fonctionnelles ne permettent pas de localiser precisement les regions corticales activees. Cette localisation a ete effectuee en appliquant un traitement approprie sur des images sensibles aux variations du taux d'oxygenation sanguine. Des cartes d'activation cerebrale de bonne resolution spatiale ( 3 mm) sont ainsi obtenues. Nous avons alors demontre que l'aire motrice primaire est activee lors de la simulation mentale d'un acte moteur. Les mouvements de la tete survenant pendant un examen fonctionnel induisent des erreurs sur les cartes d'activation. Un nouvel algorithme de correction des deplacements dans le plan des images est presente. Cet algorithme utilise les proprietes de la transformation de fourier concernant les rotations et les translations afin de determiner rapidement les parametres du deplacement. Des tests sur des images simulees ont permis de montrer la fiabilite et la precision de l'algorithme.

Orientador: Deborah Queiroz de Freitas França
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba
Made available in DSpace on 2018-08-28T02:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_PolyaneMazucatto_M.pdf: 2757992 bytes, checksum: 06e73a8b08ccb2c9d71f5790996c28cb (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Materiais de alta densidade física e alto número atômico quando presentes no objeto escaneado podem resultar em artefato nas imagens tomográficas. O artefato compromete a qualidade da imagem tomográfica, podendo inviabilizar o uso dessa modalidade de diagnóstico. Com este trabalho, teve-se dois objetivos: avaliar a ação da ferramenta de redução de artefato metálico (RAM) nas imagens tomográficas de phantoms com diferentes materiais utilizados na Odontologia (amálgama de prata, guta-percha e liga metálica) e avaliar a influência de diferentes tamanhos de campo de visão (field of view - FOV) e de voxel sobre a ação da ferramenta. Foram confeccionados três phantoms de resina acrílica com amostras dos materiais estudados em seu interior. Os phantoms foram escaneados no tomógrafo do aparelho Picasso Trio® (Vathec, Hwaseong, Coréia do Sul) com diferentes FOVs (120x85 mm, 80x80 mm, 80x50 mm e 50x50 mm) e voxels (0,3 mm e 0,2 mm). Todos os escaneamentos foram realizados duas vezes com cada parâmetro, uma sem ativação e uma com ativação da ferramenta de RAM. As imagens foram avaliadas no programa OnDemand3D (CyberMed, Seul, Coréia do Sul). Foram obtidos valores de média e desvio-padrão do histograma das áreas ao redor das amostras e das áreas-controle e foi calculada a relação contraste-ruído (RCR). Os dados foram submetidos à análise. Observou-se influência positiva da ferramenta nos valores do desvio-padrão das áreas ao redor das amostras dos materiais amálgama de prata e liga metálica. Não houve influência da utilização da ferramenta sobre os valores das médias e valores de RCR. Na presença da ferramenta de RAM, o FOV e o voxel não influenciaram os valores de desvio-padrão das áreas ao redor das amostras. Foi possível concluir que a ferramenta mostrou-se eficaz na redução do artefato gerado pelo amálgama de prata e pela liga metálica; e a ação da ferramenta não é influenciada por diferentes FOVs e voxels, de forma que esses parâmetros podem ser selecionados de acordo com o objetivo do exame, sem haver alterações quando a ferramenta é utilizada
Abstract: High density and high atomic number materials are scanned results in artefact in tomographic image. The artefact compromises the quality of tomographic image, which may make the image useless for the diagnosis. The aim of this study were: to assess the action of metal artefact reduction (MAR) algorithm on tomographic images of phantoms with different materials used in Dentistry (dental amalgam, gutta-percha and dental alloy); to assess the influence of different sizes of field of view (FOV) and voxel on the action of the MAR algorithm. Three phantoms were made of acrylic resin with the dentals materials in their interior. The phantoms were scanned on Picasso Trio® machine (Vathec, Hwaseong, South Korea) with different FOVs (120x85 mm, 80x80 mm, 80x50 mm and 50x50 mm) and voxels (0.3 mm and 0.2 mm). All scans were performed twice with each parameter, without and with activation of the MAR algorithm. The images were evaluated on the OnDemand3D software (CyberMed, Seoul, South Korea). The mean and variation (standard deviation - SD) of greyscale values of the histogram of the areas around samples and control areas were obtained. The contrast-to-noise ratio (CNR) was calculated. Data were statistically analyze. There was positive influence of the algorithm on the SD of the areas around the samples of dental amalgam and dental alloy. There was no influence of the algorithm on the mean of greyscale values and CNR. The FOV and voxel did not influence the SD of the areas around the samples when the MAR algorithm was active. In conclusion, the MAR algorithm showed positive effect in reducing the artefact caused by dental amalgam and dental alloy; its action was not influenced by different FOVs and voxels, so those parameters can be selected according to the examination purpose, as there are no changes in the algorithm use
Mestrado
Radiologia Odontologica
Mestra em Radiologia Odontológica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica
A evolução da tecnologia na área da medicina tem permitido ao ser humano aumentar a qualidade e a esperança média de vida. A visão é um dos sentidos mais importantes, uma vez que nos dá a percepção visual do mundo que nos rodeia. Ao longo dos tempos têm sido diagnosticadas várias patologias associadas à retina, sendo por isso alvo de muito interesse científico. Nos últimos anos foram estudados vários algoritmos de detecção automática para permitir um rastreio mais uniforme e conciso das doenças retinianas. Apesar de alguns algoritmos já implementados apresentarem uma taxa de sucesso bastante elevada, os mesmos, apenas fazem um diagnóstico correcto em imagens de boa qualidade, isto é, sem nenhum artefacto na imagem. Os artefactos surgem naturalmente nas imagens da retina devido, por exemplo, ao paciente estar em contacto directo com a câmara que capta a imagem fazendo com que surjam alguns artefactos indesejáveis na imagem final. Nesta dissertação foi estudado um método de detecção automática de artefactos nas imagens do fundo ocular. Um dos primeiros entraves no processo de criação do algoritmo para a detecção foi o facto de as imagens apresentarem uma não uniformização da luminosidade, sendo por isso estudados alguns dos processos de equalização de iluminação. O método apresentado para a detecção de artefactos baseia-se na caracterização da forma e cor dos artefactos que surgem nas imagens da retina. Para tal, foi utilizado uma imagem padrão pré-definida que irá “procurar” em toda a imagem as zonas com maiores coincidências com a imagem padrão. Devido a esta estratégia não ser condição suficiente para encontrar os artefactos, foi criado um classificador com várias características particulares dos artefactos e de seguida dá-se um processo de validação, eliminando os falsos candidatos e validando os verdadeiros artefactos. O trabalho foi testado com um conjunto de 48 imagens recolhidas através de vários equipamentos diferentes e apresentou uma percentagem de sucesso de 92,6% para a detecção de artefactos.

Au cours des dernières années, les techniques d'imagerie par tomographie se sont diversifiées pour de nombreuses applications. Cependant, des contraintes expérimentales conduisent souvent à une acquisition de données limitées, par exemple les scans rapides ou l'imagerie médicale pour laquelle la dose de rayonnement est une préoccupation majeure. L'insuffisance de données peut prendre forme d'un faible rapport signal à bruit, peu de vues, ou une gamme angulaire manquante. D'autre part, les artefacts nuisent à la qualité de reconstruction. Dans ces contextes, les techniques standard montrent leurs limitations. Dans ce travail, nous explorons comment les méthodes de reconstruction régularisée peuvent répondre à ces défis. Ces méthodes traitent la reconstruction comme un problème inverse, et la solution est généralement calculée par une procédure d'optimisation. L'implémentation de méthodes de reconstruction régularisée implique à la fois de concevoir une régularisation appropriée, et de choisir le meilleur algorithme d'optimisation pour le problème résultant. Du point de vue de la modélisation, nous considérons trois types de régularisations dans un cadre mathématique unifié, ainsi que leur implémentation efficace : la variation totale, les ondelettes et la reconstruction basée sur un dictionnaire. Du point de vue algorithmique, nous étudions quels algorithmes d'optimisation de l'état de l'art sont les mieux adaptés pour le problème et l'architecture parallèle cible (GPU), et nous proposons un nouvel algorithme d'optimisation avec une vitesse de convergence accrue. Nous montrons ensuite comment les modèles régularisés de reconstruction peuvent être étendus pour prendre en compte les artefacts usuels : les artefacts en anneau et les artefacts de tomographie locale. Nous proposons notamment un nouvel algorithme quasi-exact de reconstruction en tomographie locale
In the last years, there have been a diversification of the tomography imaging technique for many applications. However, experimental constraints often lead to limited data - for example fast scans, or medical imaging where the radiation dose is a primary concern. The data limitation may come as a low signal to noise ratio, scarce views or a missing angle wedge.On the other hand, artefacts are detrimental to reconstruction quality.In these contexts, the standard techniques show their limitations.In this work, we explore how regularized tomographic reconstruction methods can handle these challenges.These methods treat the problem as an inverse problem, and the solution is generally found by the means of an optimization procedure.Implementing regularized reconstruction methods entails to both designing an appropriate regularization, and choosing the best optimization algorithm for the resulting problem.On the modelling part, we focus on three types of regularizers in an unified mathematical framework, along with their efficient implementation: Total Variation, Wavelets and dictionary-based reconstruction. On the algorithmic part, we study which state-of-the-art convex optimization algorithms are best fitted for the problem and parallel architectures (GPU), and propose a new algorithm for an increased convergence speed.We then show how the standard regularization models can be extended to take the usual artefacts into account, namely rings and local tomography artefacts. Notably, a novel quasi-exact local tomography reconstruction method is proposed

L'imagerie cone-beam computed tomography (CBCT) est une méthodologie de contrôle non destructif permettant l'obtention d'images volumiques d'un objet. Le système d'acquisition se compose d'un tube à rayons X et d'un détecteur plan numérique. La recherche développée dans ce manuscrit se déroule dans le contexte industriel. L'objet est placé sur une platine de rotation et une séquence d'images 2D est acquise. Un algorithme de reconstruction procure des données volumiques de l'atténuation de l'objet. Ces informations permettent de réaliser une étude métrologique et de valider ou non la conformité de la pièce imagée. La qualité de l'image 3D est dégradée par différents artefacts inhérents à la plateforme d'acquisition. L'objectif de cette thèse est de mettre au point une méthode de correction adaptée à une plateforme de micro-tomographie par rayons X d'objets manufacturés poly-matériaux. Le premier chapitre décrit les bases de la physique et de l'algorithmie propres à la technique d'imagerie CBCT par rayons X ainsi que les différents artefacts nuisant à la qualité de l'image finale. Le travail présenté ici se concentre sur deux types d'artefacts en particulier: les rayonnements secondaires issus de l'objet et du détecteur et le durcissement de faisceau. Le second chapitre présente un état de l'art des méthodes visant à corriger le rayonnement secondaire. Afin de quantifier le rayonnement secondaire, un outil de simulation basé sur des techniques de Monte Carlo hybride est développé. Il permet de caractériser le système d'acquisition installé au laboratoire de façon réaliste. Le troisième chapitre détaille la mise en place et la validation de cet outil. Les calculs Monte Carlo étant particulièrement prohibitifs en terme de temps de calcul, des techniques d'optimisation et d'accélération sont décrites. Le comportement du détecteur est étudié avec attention et il s'avère qu'une représentation 2D suffit pour modéliser le rayonnement secondaire. Le modèle de simulation permet une reproduction fidèle des projections acquises avec le système réel. Enfin, le dernier chapitre présente la méthodologie de correction que nous proposons. Une première reconstruction bruitée de l'objet imagé est segmentée afin d'obtenir un modèle voxélisé en densités et en matériaux. L'environnement de simulation fournit alors les projections associées à ce volume. Le volume est corrigé de façon itérative. Des résultats de correction d'images tomographiques expérimentales sont présentés dans le cas d'un objet mono-matériaux et d'un objet poly-matériaux. Notre routine de correction réduit les artefacts de cupping et améliore la description du volume reconstruit.

Artificial intelligence (AI) has over the past years become a hot topic for discussion in Sweden, as the technology presents exciting unique possibilities and challenges for the country and its citizens. Coverage of AI in Swedish news media presents imagined scenarios with both current and future AI that contribute to myths about how the technology is able to radically transform life, that spring out of a central digital sublime. Through a mixed-method study of 55 newspaper items about AI from Svenska Dagbladet from 2017 to 2018, the thesis studies what evident AI myths occur in coverage and how such discourses spring out digital sublime regarding AI. A total of four AI myths are found in news media coverage that revolve around existing and future intelligent computers, robots, machines and perceptions with them. Myths and hopes and concerns with them point to digital sublime regarding AI as a force of intelligent digitization that promises to empower a sublime citizen, economy, and welfare state. Emotional values with sublime AI are understood to reflect a general Swedish techno-optimism as digital artefacts have allowed Sweden to become prosperous.

Questo lavoro di tesi ha come obiettivo quello di presentare quali sono i vantaggi e le applicazioni della Dual-Energy CT (Computed Tomography), una modalità che si sta recentemente affermando per la diagnostica in campo medico. Nella tomografia a raggi X tradizionale, materiali aventi differenti composizioni elementari, possono essere rappresentati da valori identici di pixel sulle immagini CT, che dipendono dalla densità di massa del materiale. In questo modo, la differenziazione e la classificazione dei diversi tipi di tessuti può risultare piuttosto difficile. Tuttavia con la Dual-Energy CT, vi è una misura addizionale dell’attenuazione, ottenuta con un secondo fascio di raggi X avente uno spettro energetico diverso che consente quindi la differenziazione di più materiali. Questo elaborato si basa su un’ampia ricerca bibliografica, grazie alla quale è stato possibile evidenziare come l’applicazione di tale tecnica possa essere effettuata in vari ambiti, quali quello clinico e quello riguardante la rimozione dei metal artefacts, che possono degradare notevolmente la qualità delle immagini tomografiche.

L'arterial spin labelling (ASL) est une technique d'imagerie par résonance magnétique de la perfusion cérébrale. Les travaux présentés dans cette thèse ont d'abord consisté à standardiser les acquisitions ASL dans le contexte d'études de neuro-imagerie multicentriques. Un processus de contrôle de la qualité des images a par la suite été proposé. Les travaux se sont ensuite orientés vers le post-traitement de données ASL, en évaluant la capacité d'algorithmes existants à y corriger les distorsions. Des méthodes de super-résolution adaptées aux acquisitions ASL mono et multi-TI ont finalement été proposées et validées sur des données simulées, de sujets sains, ou de patients imagés pour suspicion de tumeurs cérébrales
Arterial spin labelling (ASL) is a brain perfusion magnetic resonance imaging technique. The objective of this thesis was first to standardize ASL acquisitions in the context of multicenter neuroimaging studies. A quality control procedure has then been proposed. The capacity of existing algorithms to correct for distortions in ASL images has then been evaluated. Super-resolution methods, developed and adapted to single and multi-TI ASL data in the context of this thesis, are then described, and validated on simulated data, images acquired on healthy subjects, and on patients imaged for brain tumors

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-10-23T13:03:47Z No. of bitstreams: 1 PDF - José Alberto Souza Paulino.pdf: 32306126 bytes, checksum: d8a3a4c1c537e36b743590e029308f8c (MD5)
Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2017-10-26T16:55:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - José Alberto Souza Paulino.pdf: 32306126 bytes, checksum: d8a3a4c1c537e36b743590e029308f8c (MD5)
Made available in DSpace on 2017-10-26T16:55:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - José Alberto Souza Paulino.pdf: 32306126 bytes, checksum: d8a3a4c1c537e36b743590e029308f8c (MD5) Previous issue date: 2017-05-08
This research proposes to evaluate and implement a solution for metal artifact reduc- tion in computed tomography, this one aiming to meet a demand from the prototyping laboratory of the Núcleo de Tecnologias Estratégicas em Saúde (Nutes) da Univer- sidade Estadual da Paraíba, where impressions of biomodels are made for surgical planning. The CT affected by metal artifacts need to be corrected prior to the printing process, this manual intervention implies excessive delay for delivery of the biomodels. The development of the proposed solution is based on the sinogram correction method which according to Mouton et al (2013) and Gjesteby (2016) is the most utilized method for reducing metal artifacts and makes uses of linear interpolation to correction the cor- rupted data. In order to validate the preference for linear interpolation in the state of the art, others interpolative techniques were implemented and evaluated; Fist through simulations and then by a form for qualitative evaluation, upon which statistical tests were applied. The results obtained confirm the use of interpolation as the best option for the reconstruction of data corrupted by metallic artifacts.
Esta pesquisa se propõe a avaliar e implementar uma solução para redução de artefatos metálicos em tomografias computadorizadas, solução esta que visa atender uma demanda do laboratório de prototipagem do Núcleo de Tecnologias Estratégicas em Saúde (Nutes) da Universidade Estadual da Paraíba, onde são realizadas impressões de biomodelos para planejamentos cirúrgicos. As tomografias afetadas por artefatos metálicos necessitam de correção antes do processo de impressão, esta intervenção realizada de forma manual implica em demora excessiva para entrega dos biomodelos. O desenvolvimento da solução proposta baseia-se no método de correção de sinograma que, de acordo com Mouton et al (2013) e Gjesteby (2016), é o método mais difundido para redução de artefatos metálicos e faz uso da técnica de interpolação linear para correção dos dados corrompidos. Objetivando validar a preferência pelo uso da interpolação linear no estado da arte, foram implementadas outras técnicas interpolativas as quais foram submetidas a avaliação; Primeiro por meio de simulações e depois via fomulário para avaliação qualitativa, na qual foram aplicados testes estatísticos. Os resultados obtidos ratificam o uso da interpolação linear como melhor opção para reconstrução de dados corrompidos pelos artefatos metálicos.

The simultaneous acquisitions of electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) have been applied to improve the surgery planning of patients with drug resistant epilepsy. However, the classical approach of analyzing the EEG-fMRI data is inefficient in patients whom only few or non interictal epileptiforms discharges (IEDs) are detected during the simultaneous acquisition. Another issue of EEG-fMRI acquisition is related to its high sensitivity to motion, which decreases the quality of both data, even worse in non-cooperative patients. In this work we propose and discuss the application of two methods of analyzing fMRI data of patients with focal epilepsy: Independent component analysis (ICA) and two-dimensional temporal clustering (2dTCA). Each method was applied in a distinct group of patients and the results were compared to those obtained by the classic EEG-fMRI analysis. We have also proposed a method to improve the quality of EEG data using the head position measurements obtained, by a prospective motion correction (PMC) system, during the EEG-fMRI acquisitions. In the ICA study, we have used the electrical source images for selecting independent components (ICs) in EEG data of 13 patients with different spiking frequency. The method detected epilepsy-related BOLD activity in all the patients. Comparatively, the classic EEG-fMRI could be applied in 11 patients and epilepsy-related BOLD activities were found in seven of them. In the 2dTCA study, we have evaluated 20 patients and found epilepsy-related maps in 14 of them. Thirteen of the twenty patients have IEDs detected during the simultaneous acquisition; the classic EEG-fMRI provided maps related to the epileptogenic region in six of them. Finally we have verified in three health subjects that the proposed method for correcting motion-induced artefacts in the EEG data is effective for high amplitude and velocities (~1cm and 55mm/s). We concluded that the ICA and 2dTCA methods increase the sensitivity of using fMRI for mapping the epileptogenic region, mainly in patients presenting few or no IEDs in the EEG data simultaneously acquired to the fMRI. The PMC use during the fMRI acquisition does not degrade the quality of the EEG data acquired simultaneously. In fact, the motion information can be used for improving its quality by correcting motion-induced artefacts.
As aquisições simultâneas de dados de eletroencefalografia (EEG) e imagens funcionais por ressonância magnética (fMRI) vêm sendo utilizadas com intuito de melhorar o planejamento cirúrgico de pacientes com epilepsia refratária. Entretanto, o processamento classicamente usado nestes dados combinados não é possível em pacientes sem descargas epileptiformes interictais (IEDs) e possui baixa sensibilidade para aqueles em que poucas IEDs são detectadas durante a aquisição simultânea. Além disto, a técnica é sensível ao movimento dos pacientes durante as aquisições, o que reduz a qualidade dos dados, principalmente em pacientes não cooperantes. Neste trabalho é proposto e discutido o uso de dois métodos de processamento, baseados nas técnicas de análise de componentes independentes (ICA) e análise temporal de clusters em duas dimensões (2dtca), para se mapear regiões epileptogênicas. Cada método foi analisado em um conjunto diferente de pacientes e os resultados foram comparados com os obtidos pelo EEG-fMRI clássico. Finalmente, propomos um método que utiliza às medidas de posicionamento da cabeça, obtidas durante a aquisição das fMRI, para aumentar a qualidade dos dados de EEG adquiridos simultaneamente. No estudo usando ICA combinado com imagens de fontes elétricas analisamos os dados de 13 pacientes com diferentes frequências de descargas e observamos que este método encontrou ao menos uma componente independente relacionada à epilepsia em cada paciente. Comparativamente usando o processamento convencional foi possível avaliar 11 dos 13 pacientes, e em apenas sete deles os mapas resultantes foram considerados concordantes com a região epileptogênica (RE). No estudo utilizando 2dTCA avaliamos 20 pacientes e encontramos mapas relacionados com a RE em 14 deles. Neste conjunto de pacientes, 13 apresentaram IEDs durante as aquisições; neles o método clássico de processamento teve resultados concordantes com a RE em seis deles. Finalmente verificamos em três sujeitos saudáveis que o método aqui proposto para corrigir os artefatos induzidos no EEG devido ao movimento é efetivo para altas amplitudes e velocidades (~1cm e 55mm/s). Concluímos que os métodos ICA e 2dTCA aumentam a sensibilidade do uso de fMRI para mapear RE, principalmente em pacientes com baixa ou nenhuma detecção de IEDs durante às aquisições. Também concluímos que o uso da correção prospectiva de movimento em aquisições de fMRI não reduz a qualidade do dado de EEG adquirido simultaneamente e que às informações de movimento mensuradas podem melhorar a qualidade deste dado em situações de repouso e movimento do sujeito durante o experimento.

Motion artefacts due to cardiac and respiratory motion present a daily challenge in cardiac Magnetic Resonance Imaging (MRI), and many different motion correction procedures are used in clinical routine imaging. To reduce motion artefacts further, patients are required to hold their breath during parts of the data acquisition, which is physically straining – especially when done repetitively. Self-Gating (SG) is a method that extracts cardiac and respiratory motion information from the MRI data in the form of signals, called SG signals, and uses them to divide the data into the specific cardiac and respiratory phases it was acquired from. This method both avoids motion artefacts and allow for free-breathing acquisition. This project’s goal was to find a method for extracting cardiac and respiratory SG signals from MRI data. The data was acquired with a golden angle radial acquisition method for 3-dimensional (3D) scans. Extraction of the raw signal was tested for both raw k-space data and high temporal resolution image series, where the images were reconstructed using a sliding window reconstruction. Filters were then applied to isolate the cardiac and respiratory information, to create separate cardiac and respiratory SG signals. Thereafter trigger points marking the beginning of the cardiac and respiratory cycles were generated. The trigger points were compared against ECG and respiratory trigger points provided by the MR scanner. The conclusion was that the SG signals based on k-space data was functional on the scans from the evaluated subjects and the most effective choice of the two options, but image based SG signals may prove to be functional after further studies.
Rörelseartefakter på grund av hjärt- och respirationsrörelser är idag vardagliga utmaningar inom magnetresonanstomografi (MR) av hjärtat, och många olika metoder används för att eliminera rörelseartefakterna. Patienterna behöver dessutom hålla andan under delar av dataupptagningen, vilket är fysiskt ansträngande – speciellt när det sker upprepade gånger. Self-Gating (SG) är en metod som extraherar information hjärt- och respirationsrytm från MR-datan i form av signaler, kallade SG signaler, och använder dem för att dela in datan i de specifika hjärt- respektive respirationsfaser som var när datan upptogs. Denna metod både undviker rörelseartefakter och tillåter fri andning under dataupptagningen. Målet med det här projektet var att hitta en metod för att extrahera SG signaler för hjärt- och respirationsrytm från MR-data. Datan samlades in med en golden angle radial-upptagning för 3- dimensionella (3D) scanningar. Extraheringen av den råa signalen testades på både rå k-space data och på bildserier av 3D-bilder med hög tidsupplösning, där bilderna var rekonstruerade med en sliding window rekonstruktion. Därefter applicerades filter för att isolera hjärt- och respirationsinformationen, för att få separata SG signaler med endast hjärt- respektive respirationsrytmer. Till slut genererades triggerpunkter för att markera början av hjärt- respektive respirationscyklerna. Dessa jämfördes med triggerpunkter uppmätta med EKG och andningskudde i magnetkameran. Slutsatsen för projektet var att SG signalerna som baserades på k-space data var funktionell för de scanningar som testades och det mest effektiva alternativet, men SG signalerna som baserades på bilder kan visa sig fungera efter mer studier.

In my master’s thesis I describe basics of magnetic resonance measurement. I focus on methods of DCE-MRI with T1 weighting image. I mention some basic contrast agents which are used in MRI imaging. I describe some of pulse sequences which are used in experimental part of my thesis. There I measure contrast in the sample. The measurement is performed in accordance with an acquisition protocol I have proposed. The experiment part was realized on 1.5 T magnet at Masaryk Oncological Institute in Brno. I improved software which is use to research of MR IR TurboFLASH’s data and made software which is use to evaluation perfuse analysis ours measured sequences. At the end I made a discussion about gained facts.

This thesis describes the theory for static and dynamic magnetic-resonance imaging using contrast agents affecting T1 relaxation time. The available acquisition methods in the specified facility of Masaryk Oncological Institute in Brno are described. The sequences for subsequent experimental measurements are selected. The used phantoms are described. Acquisition protocol for measuring is described briefly and the evaluation method for the measured data is suggested. The best acquisition sequence and a method of measurements is chosen influenced by estimation of relaxation time T1, sensitivity and signal to noise ratio. Perfusion analysis is executed and perfusion parameters are calculated. The work was supported by the European Regional Development Fund and the State Budget of the Czech Republic (RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101).

En contrôle non destructif, dans la perspective de l’amélioration des images de défauts mais également dans le but de rendre leur interprétation plus simple par des opérateurs non spécialisés,de nouvelles méthodes d’imagerie ultra-sonore telle que l’imagerie TFM (Total Focusing Method)sont apparues depuis quelques années comme une alternative aux méthodes d’imageries conventionnelles.Elles offrent des images réalistes des défauts et permettent à partir d’une même acquisition d’avoir un nombre important d’images chacune pouvant porter des informations différentes et complémentaires sur les caractéristiques d’un même défaut.Lorsqu’elles sont correctement sélectionnées,ces images sont plus faciles à analyser, elles présentent moins de risques de mauvaise interprétation et permettent d’envisager des caractérisations de défauts plus rapides par des opérateurs moins spécialisés.Pour une exploitation industrielle, il reste cependant nécessaire de renforcer la robustesse et la facilité de mise en oeuvre de ces techniques d’imagerie.L’ensemble des travaux réalisés durant la thèse a permis de développer de nouveaux outils capables d’améliorer la caractérisation des défauts par les techniques d’imagerie TFM en termes de position,d’orientation et de dimensionnement
In non-destructive testing, with a view to improving defect images but also to simplify their interpretation by non-specialized operators,new ultrasonic imaging methods such as TFM imaging (Total Focusing Method ) have appeared for some years as an alternative to conventional imaging methods. They offer realistic images of defects and allow from the same acquisition to have a large number of images each that can carry different and complementary information on the characteristics of the same defect. When properly selected, these images are easier to analyze, they present less risk of misinterpretation and allow to consider faster fault characterizations by less specialized operators.However, for an industrial operation, it remains necessary to strengthen the robustness and ease of implementation of these imaging techniques. All the work carried out during the thesis allowed to develop new tools to improve the characterization of defects by TFM imaging techniques in terms of position,orientation and sizing

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-10T11:02:38Z No. of bitstreams: 1 deborademartinesilva.pdf: 1886712 bytes, checksum: 5ecc4d3526d4a3d4a1302e9997a870da (MD5)
Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T11:21:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 deborademartinesilva.pdf: 1886712 bytes, checksum: 5ecc4d3526d4a3d4a1302e9997a870da (MD5)
Made available in DSpace on 2017-01-31T11:21:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 deborademartinesilva.pdf: 1886712 bytes, checksum: 5ecc4d3526d4a3d4a1302e9997a870da (MD5) Previous issue date: 2016-10-03
O objetivo nesse estudo foi avaliar a influência da aplicação de filtros em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), de diferentes resoluções, obtidas para diagnóstico de fraturas radiculares verticais (FRV) mésio-distais, associadas a dentes com pinos metálicos. Quarenta dentes foram tratados endodonticamente e vinte receberam pinos metálicos. Dez dentes sem pino e dez dentes com pino foram submetidos à FRV no sentido mésio-distal. A amostra foi submetida a radiografias periapicais e a exames de TCFC com voxel de 0,25 e 0,30 mm. Com o objetivo de reduzir a influência do artefato metálico nas imagens tomográficas, as mesmas foram avaliadas com e sem a aplicação de filtros (“Sharpen” e “Hard”). As imagens foram avaliadas por dois radiologistas que deveriam identificar a presença da FRV. Valores de acurácia (curva ROC) para as diversas variáveis foram comparados por meio de análise de variância e teste t. Não foi observada diferença entre as imagens com e sem a aplicação dos filtros (p = 0,860). Imagens obtidas com voxel de 0,25 mm foram mais acuradas (p = 0,001). A presença do pino metálico reduziu a acurácia do diagnóstico de FRV (p = 0,001) e as imagens tomográficas mostraram resultados superiores quando comparadas à radiografia periapical (p = 0,005). Pode-se concluir que a presença de pino metálico e o tamanho do voxel interferem significativamente no diagnóstico de FRV. Independente da formação de artefatos metálicos associados aos pinos metálicos, a aplicação de filtros não melhorou o diagnóstico. Para FRV mésio-distais, as imagens de TCFC são superiores às periapicais.
The aim of this study was to evaluate the influence of applying filters in cone beam computed tomography (CBCT) images at different resolutions. These CBCT images were obtained for diagnosing mesiodistal vertical root fractures (VRF) in teeth with metal posts. Forty teeth were treated endodontically, and twenty received metal posts. Ten teeth without posts and ten teeth with posts were subjected to VRF in the mesiodistal direction. The sample was submitted to periapical radiographs and CBCT exams with a voxel of 0.25 and 0.30 mm. In order to reduce the influence of the metal artifact in the CT images, the teeth were evaluated with and without the application of filters ("Sharpen" and "Hard"). The images were evaluated by two radiologists who had to identify the presence of VRF. Accuracy values (ROC curves) for the different variables were compared using an analysis of variance and t-test. No difference was observed between images with and without filter application (p = 0.860). Images obtained with a 0.25 mm voxel were more accurate (p = 0.001). The presence of the metal post reduced the accuracy of the diagnosis of VRF (p = 0.001), and the CT images showed superior results compared to periapical radiographs (p = 0.005). It can be concluded that the presence of a metal post and the voxel size significantly interfere with the diagnosis of VRF. Independent of the formation of metal artifacts associated with metallic cores, applying filters did not improve the diagnosis. For mesiodistal VRF, the CBCT images are superior to the periapical radiographs.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-08-21T19:15:12Z No. of bitstreams: 1 alessianahelenamachado.pdf: 2020827 bytes, checksum: 87061a02b07d6d6e92c3f1dcee06da4c (MD5)
Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-24T12:04:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alessianahelenamachado.pdf: 2020827 bytes, checksum: 87061a02b07d6d6e92c3f1dcee06da4c (MD5)
Made available in DSpace on 2017-08-24T12:04:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alessianahelenamachado.pdf: 2020827 bytes, checksum: 87061a02b07d6d6e92c3f1dcee06da4c (MD5) Previous issue date: 2017-07-21
O objetivo no presente estudo foi comparar, quantitativamente, os artefatos metálicos produzidos em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) por implantes instalados em diferentes regiões maxilomandibulares. Para isso, um total de 200 implantes, selecionados de exames de TCFC, foi dividido em quatro grupos: Grupo 1 (n = 50) - implantes localizados na região anterior da maxila; Grupo 2 (n = 50) - implantes localizados na região posterior da maxila; Grupo 3 (n = 50) - implantes localizados na região anterior da mandíbula e Grupo 4 (n = 50) - implantes localizados na região posterior da mandíbula. Os implantes ainda foram classificados em isolados ou adjacentes a outros implantes. Foram selecionados três cortes axiais de cada implante incluído na amostra (apical, médio e cervical). Nesses cortes foram mensurados os artefatos produzidos pelos implantes. Para comparar as variáveis com dois grupos foi aplicado o teste U de Mann-Whitney. Para a comparação entre os cortes axiais foram aplicados os testes de Kruskal-Wallis e Student-Newman-Keuls. A mandíbula apresentou uma quantidade de artefatos maior que a maxila (corte apical: p = 0,0024; corte médio: p < 0,0001). A região anterior produziu mais artefatos que a região posterior (corte apical: p = 0,0105; corte médio: p < 0,0316). Não houve diferença significativa na quantidade de artefatos entre implantes isolados e adjacentes e o corte cervical foi o mais acometido por artefatos. Pode-se concluir que os implantes dentários sempre produzem artefatos metálicos em imagens de TCFC, sendo esses artefatos influenciados pela localização anatômica na arcada dentária.
The objective of the present study was to compare, quantitatively, the metal artifacts produced in cone beam computed tomography (CBCT) images by dental implants installed in different maxillomandibular regions. A total of 200 implants selected from CBCT examinations were divided into four groups: Group 1 (n = 50) - implants located in the anterior maxilla; Group 2 (n = 50) - implants located in the posterior maxilla; Group 3 (n = 50) - implants located in the anterior mandible; and Group 4 (n = 50) - implants located in the posterior mandible. The implants were further classified as isolated or adjacent to other implants. Three axial slices were selected for each sampled implant (apical, middle and cervical). On each slice, the artifacts produced by the implants were counted. The Mann-Whitney U test was used to compare the variables between groups. The Kruskal-Wallis and Student-NewmanKeuls tests were used to compare the axial slices. The mandible showed a greater number of artifacts than the maxilla (apical slice: p = 0.0024; middle slice: p < 0.0001). The anterior region produced more artifacts than the posterior region (apical slice: p = 0.0105; middle slice: p < 0.0316). There was no significant difference in the number of artifacts between isolated and adjacent implants, and the cervical slice was most affected by artifacts. It can be concluded that dental implants always produce metal artifacts in CBCT images, and these artifacts are affected by the anatomical location in the dental arch.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-10-24T11:31:17Z No. of bitstreams: 0
Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-10-24T15:48:14Z (GMT) No. of bitstreams: 0
Made available in DSpace on 2018-10-24T15:48:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-08-08
O objetivo do trabalho foi quantificar, em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) obtidas com diferentes protocolos, os artefatos metálicos produzidos por implantes de titânio instalados em diferentes regiões da mandíbula. Os implantes foram instalados em quatro diferentes regiões (incisivo, canino, pré-molar e molar) de um phamtom e submetidos a exames de TCFC com variação da posição do objeto no interior do FOV (central, anterior, posterior, direita e esquerda), variação do FOV (6 x 13 e 12 x 13 cm) e do tamanho do voxel (0,25 e 0,30 mm). Um corte axial da região cervical de cada implante foi selecionado para quantificação. Os testes de Kruskal-Wallis e Student-Newman-Keuls foram utilizados para comparação das regiões dos dentes e entre as diferentes posições do phantom dentro do FOV. O teste de Wilcoxom foi utilizado para comparar a variação de tamanho do FOV e voxel. O teste ANOVA fatorial para avaliar a interação entre as variáveis do estudo. A região de incisivo apresentou a maior quantidade de artefatos, em comparação as outras regiões (p=0,0315). Não houve diferença significativa na variação da posição do phantom dentro do FOV (p=0,7418). O FOV menor produziu mais artefatos (p<0,0001). Ao comparar as imagens produzidas com diferentes resoluções, o menor voxel produziu mais artefatos (p<0,0001). Os artefatos metálicos sofrem influência do tamanho do FOV e do voxel, além da região anatômica. A variação da localização do phantom no interior do FOV não alterou a quantidade de artefatos.
O objetivo do trabalho foi quantificar, em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) obtidas com diferentes protocolos, os artefatos metálicos produzidos por implantes de titânio instalados em diferentes regiões da mandíbula. Os implantes foram instalados em quatro diferentes regiões (incisivo, canino, pré-molar e molar) de um phamtom e submetidos a exames de TCFC com variação da posição do objeto no interior do FOV (central, anterior, posterior, direita e esquerda), variação do FOV (6 x 13 e 12 x 13 cm) e do tamanho do voxel (0,25 e 0,30 mm). Um corte axial da região cervical de cada implante foi selecionado para quantificação. Os testes de Kruskal-Wallis e Student-Newman-Keuls foram utilizados para comparação das regiões dos dentes e entre as diferentes posições do phantom dentro do FOV. O teste de Wilcoxom foi utilizado para comparar a variação de tamanho do FOV e voxel. O teste ANOVA fatorial para avaliar a interação entre as variáveis do estudo. A região de incisivo apresentou a maior quantidade de artefatos, em comparação as outras regiões (p=0,0315). Não houve diferença significativa na variação da posição do phantom dentro do FOV (p=0,7418). O FOV menor produziu mais artefatos (p<0,0001). Ao comparar as imagens produzidas com diferentes resoluções, o menor voxel produziu mais artefatos (p<0,0001). Os artefatos metálicos sofrem influência do tamanho do FOV e do voxel, além da região anatômica. A variação da localização do phantom no interior do FOV não alterou a quantidade de artefatos.

Increasing time trends in the recorded incidence of childhood cancer have been reported in many different settings. The extent to which these trends reflect real changes in incidence, rather than improvements in methods for diagnosis and registration, is controversial. Using data from the National Registry of Childhood Tumours (NRCT), this thesis investigates time trends in cancer diagnosed under age 15 in residents of Britain during 1966-2005 (54650 cases), and considers potential sources of artefact in detail. Several different methods are used to estimate completeness of NRCT registration. The history of methods for diagnosis and registration of childhood cancers in Britain is described, and predictions are made for effects on recorded incidence. For each of the 12 main diagnostic groups, Poisson regression is used to fit continuous time trends and ‘step’ models to the annual age-sex-standardised rates by year of birth and year of diagnosis. Age-specific rates by period, and quinquennial standardised rates for diagnostic subgroups, are shown graphically. For three broad groups (leukaemia, CNS tumours and other cancer), geographical variation is compared by period of diagnosis. The results of these analyses are discussed in relation to the predicted artefacts. The evidence for a positive association between affluence and recorded incidence of childhood leukaemia is briefly reviewed. A special form of diagnostic artefact, the ‘fatal infection’ hypothesis, is proposed as an explanation of both this association and the leukaemia time trend. This hypothesis is examined in a novel test based on clinical data. The recorded incidence of childhood cancer in Britain increased in each of 12 diagnostic groups during 1966-2005 (from 0.5% per year for bone cancer to 2.5% for hepatic cancer, with 0.7% for leukaemia). Evidence presented here suggests that these increases are probably artefacts of diagnosis and registration. The potential implications for epidemiological studies of childhood cancer should be considered.

Suite à l'allongement de la survie des patients atteints de la mucoviscidose (CF), des études ont montré la présence d'une perte osseuse chez les patients CF. Dans ce travail de thèse, une étude de l'évolution de la densité minérale osseuse chez des souris atteintes de mucoviscidose a été effectuée en utilisant un système de micro-tomodensitométrie X. Afin d'améliorer les précisions des mesure, deux méthodes de correction de deux phénomènes physiques ont été appliquées. La première méthode est une correction du durcissement de faisceau X et basée sur une segmentation de l'objet reconstruit après une première reconstruction et en utilisant des courbes d'atténuations précalculées. La deuxième méthode est une méthode de correction de la diffusion des rayons dans l'animal basée sur l'estimation des projections des diffusés en utilisant des noyaux de diffusion précalculées. Des améliorations au niveau de la qualité de l'image et les mesures de densité osseuses ont été obtenues.

Magnetic resonance imaging is derogated by the presence of metal implants and image quality is impaired. Artifacts are categorized according to their sources, the differences in susceptibility between metal and tissue and the modulation of the magnetic radiofrequency (RF) transmit field. Generally, these artifacts are intensified at higher field strength. The purpose of this work is to analyze the efficiency of current methods used for metal artifact reduction at 3T and to investigate improvements. The impact of high-bandwidth RF pulses on susceptibility-induced artifacts is tested. In addition, the benefit of a two-channel transmit system with respect to shading close to total hip replacements and other elongated metal structures in parallel to the magnetic field is analyzed. Local transmit/receive coils feature a higher peak B1 amplitude than conventional body coils and thus enable high-bandwidth RF pulses. Susceptibility-induced through-plane distortion relates reciprocally to the RF bandwidth, which is evaluated in vitro for a total knee arthroplasty. Clinically relevant sequences (TSE and SEMAC) with conventional and high RF pulse bandwidths and different contrasts are tested on eight patients with different types of knee implants. Distortion is rated by two radiologists. An additional analysis assesses the capability of a local spine transmit coil. Furthermore, B1 effects close to elongated metal structures are described by an analytical model comprising a water cylinder and a metal rod, which is verified numerically and experimentally. The dependence of the optimal polarization of the transmit B1 field, creating minimum shading, on the position of the metal is analyzed. In addition, the optimal polarization is determined for two patients; its benefit compared to circular polarization is assessed. Phantom experiments confirm the relation of the RF bandwidth and the through-plane distortion, which can be reduced by up to 79% by exploitation of a commercial local transmit/receive knee coil at 3T. On average, artifacts are rated “hardly visible” for patients with joint arthroplasties, when high-bandwidth RF pulses and SEMAC are used, and for patients with titanium fixtures, when high-bandwidth RF pulses are used in combination with TSE. The benefits of the local spine transmit coil are less compared to the knee coil, but enable a bandwidth 3.9 times as high as the body coil. The modulation of B1 due to metal is approximated well by the model presented and the position of the metal has strong influence on this effect. The optimal polarization can mitigate shading substantially. In conclusion, through-plane distortion and related artifacts can be reduced significantly by the application of high-bandwidth RF pulses by local transmit coils at 3T. Parallel transmission offers an option to substantially reduce shading close to long metal structures aligned with the magnetic field. Effective techniques dedicated for metal implant imaging at 3T are introduced in this work
Metallimplantate beeinträchtigen die Funktionsweise der Magnetresonanztomographie und verschlechtern die Bildqualität. Die Artefakte werden entsprechend ihres Ursprungs kategorisiert, in einerseits Suszeptibilitätsunterschiede zwischen Metall und Gewebe und andererseits die Modulation des B1-Feldes. Im Allgemeinen verstärken sich diese Artefakte bei höheren Feldstärken. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Effizienz vorhandener Methoden zur Artefaktreduktion bei 3T zu bewerten und mögliche Verbesserungen herauszuarbeiten. Der Einfluss von breitbandigen Hochfrequenz-Pulsen (HF-Pulsen) auf Suszeptibilitätsartefakte wird untersucht. Zusätzlich wird der Einfluss eines Zwei-Kanal Sendesystems auf Abschattungen analysiert, die in der Nähe von Hüftimplantaten und anderen länglichen Implantaten auftreten, welche parallel zu B0 liegen. Im Gegensatz zu konventionellen Ganzkörper-Sendespulen erlauben lokale Sende-/Empfangsspulen eine höhere maximale B1-Amplitude, die breitbandigere HF-Pulse ermöglicht. Die reziproke Abhängigkeit der Suszeptibilitätsartefakte in Schichtrichtung zur HF-Bandbreite wird in vitro für eine Kniegelenkplastik evaluiert. An acht Patienten mit verschiedenen Knieimplantaten werden klinisch relevante Sequenzen (TSE und SEMAC) mit konventionellen und breitbandigen HF-Pulsen in verschiedenen Kontrasten getestet und die Verzerrungen werden von zwei Radiologen bewertet. Eine weitere Studie untersucht das Potenzial einer lokalen Sendespule für die Wirbelsäule. Darüberhinaus werden B1-Effekte nahe länglicher Metallstrukturen durch ein analytisches Modell beschrieben, das numerisch und experimentell überprüft wird. Des Weiteren wird die Abhängigkeit der optimalen Polarisation des B1-Feldes, die minimale Abschattung verursacht, von der Position des Metalls untersucht. Für zwei Patienten wird die optimale Polarisation bestimmt und deren Vorteil gegenüber der zirkularen Polarisation analysiert. Phantomversuche bestätigen die Abhängigkeit zwischen HF-Bandbreite und der Schichtverzerrung, die durch die Verwendung einer lokalen Kniespule mit Sende- und Empfangsfunktion bei 3T um 79% reduziert werden kann. Die Artefakte bei Patienten mit Vollimplantaten, bzw. Titanimplantaten, werden als "kaum sichtbar" bewertet, wenn SEMAC, bzw. TSE, mit breitbandigen HF-Pulsen kombiniert appliziert wird. Im Vergleich zur lokalen Kniespule fallen die Vorteile der lokalen Wirbelsäulen-Sendespule geringer aus; dennoch kann die 3,9-fache HF-Bandbreite der Ganzkörpersendespule erreicht werden. Die B1-Modulation aufgrund von Metall wird im dargestellten Modell gut wiedergegeben und die Position des Metalls im Objekt hat großen Einfluss auf den Effekt. Die Verwendung der optimalen Polarisation kann Abschattungen stark reduzieren. Zusammenfassend können Artefakte aufgrund von Schichtverzerrungen durch die Verwendung lokaler Sendespulen und breitbandiger HF-Pulse bei 3T stark abgeschwächt werden. Die individuelle Wahl der Polarisation des B1-Feldes bietet eine gute Möglichkeit, Abschattungen in der Nähe von länglichen Metallstrukturen zu reduzieren, soweit diese näherungsweise parallel zu B0 ausgerichtet sind. Somit werden in dieser Arbeit wirksame Methoden zur Metallbildgebung bei 3T eingeführt

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013
DE-MRI (do inglês delayed enhancement magnetic resonance imaging) consiste numa técnica de imagiologia de ressonância magnética (MRI do inglês Magnetic Resonance Imaging) com especial aplicação em patologias cardíacas. Nos últimos anos, as técnicas de imagiologia de ressonância magnética tem desempenhado um importante papel no diagnóstico e prognóstico médico. Características vantajosas tais como uma elevada resolução espacial, ausência de radiação ionizante e múltiplas aplicações impulsionaram o seu uso alargado a várias áreas da medicina moderna. DE-MRI foi inicialmente desenvolvido para diagnóstico e avaliação de enfartes do miocárdio (vulgarmente denominado ataque de coração). No entanto, a aplicação a doenças isquémicas não é exclusiva, sendo que recentes estudos demonstraram a sua utilidade no diagnóstico de outras patologias cardíacas tais como metástases cardíacas, infecções virais e condições genéticas. DE-MRI consiste geralmente na aquisição de imagens com ponderação em T1 utilizando uma sequência IR (do inglês inversion recovery) após injeção de um agente de contraste. Tal como o nome indica delayed enhancement distingue-se das técnicas imagiológicas de contraste usuais uma vez que o momento de aquisição é atrasado por um determinado período de tempo (geralmente entre 10 a 20 min) após injeção do agente de contraste. O agente de contraste mais frequente em DE-MRI é um composto à base de gadolíneo (Gd) chamado DTPA-Gd (do inglês diethylene-triamine-penta-acid gadolinium). O gadolíneo puro apresenta fortes características paramagnéticas, magnetizando-se quando sob o efeito de um campo magnético exterior, sendo por isso natural a sua utilização como agente de contraste em MRI. A utilização de um agente de contraste permite obter contraste de sinal entre determinados tecidos através de um efeito de redução dos tempos de relaxação T1 dos protões circundantes. No entanto, é um composto altamente bio-tóxico e instável, sendo necessária a sua quelação com o composto DTPA para o tornar seguro em aplicações médicas. Contudo, essa quelação leva a que as moléculas de Gd apresente um elevado tamanho molecular, tendo por isso tendência a acumular em tecidos que sofreram enfarte (tecido necrótico) uma vez que estes possuem um alargado espaço extracelular em oposição ao miocárdio saudável. Devido a esta distribuição distinta do agente de contraste pelos tecidos cardíacos é possível obter o contraste de sinal entre o miocárdio que sofreu enfarte e o saudável. Isto porque aquando o momento de aquisição, após o período de atraso, o agente de contraste já terá sido eliminado dos tecidos saudáveis mas ainda permanece em elevadas concentrações nos tecidos que sofreram enfarte. Assim, a presença do Gd em maior concentração nestes tecidos irá reduzir o tempo de relaxação T1, reflectindo-se numa elevada intensidade de sinal em imagens com ponderação T1. Resumindo, numa imagem com ponderação T1, o miocárdio que sofreu enfarte irá apresentar elevada intensidade de sinal (tom claro na imagem) comparando com baixa intensidade de sinal (tom escuro na imagem) do miocárdio saudável. De forma a auxiliar a distinção de sinal entre os dois tecidos, uma sequência de gradientes IR é geralmente utilizada. Uma sequência IR consiste na aplicação de um impulso de radiofrequência de 180º despoletado por cada onda R na leitura electrocardiográfica (ECG) do paciente. Inicialmente, a magnetização longitudinal (Mz) possui um valor inicial denominado Mz0. Com a aplicação do impulso de inversão, o vector soma Mz é rodado em 180o convertendo Mz0 em _Mz0. Após o impulso de inversão, a magnetização longitudinal irá então recuperar de _Mz0 a Mz0. O tempo de inversão (TI) caracteriza o período de tempo entre a aplicação do impulso de inversão e o momento de aquisição. O TI é selecionado de forma a coincidir com o ponto nulo de determinado tecido (usualmente o miocárdio saudável) permitindo anular o sinal desse mesmo tecido. Resumindo, enquanto que por um lado a distribuição diferenciada do agente de contraste permite aumentar a intensidade de sinal do miocárdio que sofreu enfarte, a aplicação da sequência IR permite anular o sinal do miocárdio saudável. A juncão de ambos leva à obtenção do melhor contraste de sinal entre os dois tecidos. Uma vez que DE-MRI desempenha um importante papel na avaliação de doenças cardíacas, a procura por uma melhoria na qualidade de imagem e ausência de artefactos, tem impulsionado vários projectos de investigação nos últimos anos. Algumas limitações inerentes à técnica ainda permanecem por solucionar. Tratando-se de uma técnica cardiac triggered, irregularidades no batimento cardíaco influenciam directamente o comportamento da magnetização longitudinal e consequente sinal adquirido. Esta irregularidade do sinal adquirido leva ao aparecimento de artefactos na imagem final quando reconstruída. Este projecto consistiu em avaliar de que forma irregularidades no batimento cardíaco influenciam o sinal adquirido e consequente aparecimento de artefactos na imagem final. Assim como posterior desenvolvimento e teste de um novo método de redução de artefactos das imagens em pacientes com um batimento cardíaco irregular. Diversos métodos de redução de artefactos através da otimização do TI têm sido apresentados na comunidade científica. Estes pretendem diminuir a dispersão do sinal do miocárdio saudável através de otimização do TI para cada intervalo cardíaco. No entanto, a otimização do TI é dependente de T1 e a minimização de variações do sinal do miocárdio saudável pode gerar artefactos devido ao sinal proveniente dos restantes tecidos que não foram corrigidos. O método de correção sugerido nesta dissertação procura eliminar esse factor e otimizar dinamicamente o TI tendo em conta simultaneamente o sinal de vários tecidos. O projecto consistiu primeiramente na construção de um ambiente de simulação numérica e posterior implementação em scanner clínico 3T utilizando fantomas experimentais. O ambiente de simulação encontra-se dividido em várias funções modulares. Uma primeira função permite obter um registo simulado de ECG, representando o nosso paciente virtual, podendo simular diferentes intervalos de tempo entre picos R com um determinado desvio-padrão (10%,20%...etc.) da média de batimento cardíaco. De seguida, uma segunda função calcula a intensidade de sinal ao longo de cada janela de aquisição tendo em consideração diversos parâmetros iniciais. Sendo os principais: TI, TR (tempo de repetição), TE (tempo de eco), o sinal de ECG e o factor de aquisição. O factor de aquisição (N) permite definir o número de pontos do espaço-K adquiridos por cada janela de aquisição. Uma terceira função modular simula a aquisição de imagens 2D utilizando como input: um fantoma virtual, a intensidade de sinal previamente calculada e uma trajetória de aquisição no espaço-K. O fantoma virtual utilizado pretende representar um corte de curto eixo do ventrículo esquerdo com três tecidos presentes: miocárdio que sofreu enfarte, massa de sangue no interior do ventrículo e miocárdio saudável. De seguida, cada ponto de intensidade do sinal de cada vez pré-calculado através do T1 do tecido correspondente é atribuido à máscara do tecido correspondente no fantoma virtual. Após soma das três máscaras de intensidade (três tecidos)e aplicação de uma transformada de Fourier (FFT), o espaço-K final é obtido. Posteriormente, a trajetória de aquisição do espaço-K é utilizada de forma a re-organizar a ordem em que este é preenchido. Por último, após transformação do espaço K através de uma transformada inversa de Fourier (IFFT) (do inglês Inverse Fast Fourier Transform), obtém-se a imagem final reconstruida. A quarta função modular aplica o método de correção de artefactos por otimização do TI. O principal objectivo consiste em determinar o TI ótimo (TIopt) que corresponde à minimização de variações do sinal (SSEtotal) dos vários tecidos considerados: SSEtotal = W * SSEmyocardium +(1-W) * SSEblood. Onde W é o factor que permite contra-balançar a correção dando mais ponderação a artefactos originários do sangue (W<0.5) ou do miocárdio saudável (W>0.5). Por último, o método proposto foi implementado em scanner clínico Philips 3T utilizando fantomas de gel de forma a representar os três tipos de tecidos (miocárdio que sofreu enfarte, sangue e miocárdio saudável). Para aquisição dos dados em scanner, os mesmos parâmetros de aquisição e sinal de ECG previamente calculados no ambiente de simulação, foram utilizados. Resultados obtidos com a simulação numérica confirmaram que um batimento cardíaco irregular afecta directamente o comportamento do sinal adquirido. Por exemplo para 50% de variação do batimento cardíaco, o sinal do miocárdio saudável apresentou mais de 85% de dispersão em relação ao valor médio enquanto que o sangue revelou quase 30% de desvio. Verificou-se também que irregularidades do batimento cardíaco levam a maiores desvios de intensidade do sinal do miocárdio saudável e do sangue. Para além disso, a simulação de imagens 2D revelou o aparecimento de artefactos com intensidade crescente de acordo com a intensidade de variação do batimento cardíaco. Implementação do método de otimização do TI foi executada com sucesso e revelou resultados positivos. Medições do nível geral de artefactos da imagem simulada para diferentes valores de W, permitiram concluir que o valor ótimo de W corresponde a 0,4. Para uma situação de 50% de variação do batimento cardíaco e utilizando o método de correção com W=0,4, verificou-se uma diminuição na variação do sinal do miocárdio saudável de 90 % para aproximadamente 25% e no sinal do sangue de 20% para menos de 10%. Tal como esperado, uma redução na variação de intensidade do sinal reflectiu-se na diminuição da quantidade de artefactos na imagem final. Assim, verificou-se uma redução de 70% dos artefactos comparando com uma imagem não corrigida. Correspondendo 20 e 30 % mais comparando com corrigir apenas um tecido de cada vez, sangue e miocárdio saudável respectivamente. Resultados similares foram obtidos nos dados experimentais adquiridos no scanner, com similar redução do nível de artefactos na imagem final. Medição do nível de artefactos nas imagens 2D dos fantomas experimentais levaram à conclusão que o método permitiu reduzir ainda mais o nível de artefactos comparando com os dados simulados. Com o método de otimização do TI a W=0.4, a imagem apresentou uma redução de mais de 40% comparando com uma correção de apenas o miocárdio saudável. Resumindo, os resultados experimentais foram coincidentes com os resultados simulados e parecem suportar a conclusão que a otimização do TI tendo em conta múltiplos tecidos reduz com sucesso a quantidade de artefactos em imagens DE. No entanto, o estudo apresenta algumas limitações. Os valores de T1 dos fantomas experimentais foram determinados através de uma sequência Look-Locker. No entanto, alguns resultados obtidos sugeriram que a errada estimação dos valores de T1 poderá ter ocorrido, o que levou ao desvio nos resultados obtidos. Aspectos como variar a média do batimento cardíaco para valores inferiores ou superiores, teste diferentes trajetórias de aquisição do espaço-K, novo teste dos valores de T1 dos fantomas, assim como determinação dos parâmetros de aquisição para imagens in-vivo são importantes aspectos a considerar em estudos futuros. Em conclusão, este estudo contribuiu positivamente para um conhecimento mais alargado em termos da diminuição de artefactos imagens DE-MRI. Concluiu-se que uma abordagem à otimização de TI onde múltiplos tecidos são considerados apresenta vantagens relativamente à abordagem em que apenas a contribuição do miocárdio saudável é tida em conta.
Delayed Enhancement Magnetic Resonance Imaging (DE-MRI) is a widely used imaging tool in the assessment of ischemic pathologies, crucial in distinguishing between infarcted and healthy myocardium [1]. Usually, T1 weighted images are acquired using an Electrocardiogram (ECG) triggered Inversion Recovery (IR) sequence after contrast agent injection which allows to increase signal contrast between the two tissues. Since DE-MRI is cardiac triggered, heart rate (HR) irregularities directly affect signal behavior. When HR varies, the time for the longitudinal magnetization (Mz) to recover is different for each cycle which leads to a different amount of magnetization available for acquisition. This irregular signal intensity can cause strong image artefacts. Therefore, the purpose of this study was to develop a novel acquisition approach to compensate for HR variations using a multi-tissue model. Optimal Inversion Time (TI) values for each cycle were obtained by minimizing Mz variations of the healthy myocardium (SSEmyocardium) and blood (SSEblood): SSEtotal = W * SSEmyocardium + (1-W) *SSEblood. The weighting (W) allows to correct more strongly for artefacts from blood (W < 0.5) or myocardium (W>0.5) to achieve the best image quality possible. Simulations were performed to study signal behavior and test the proposed multitissue correction approach. In addition, the method was also implemented on a 3T scanner and phantom experiments verified the simulated results. The proposed multi-tissue method was successful when compensating for artefacts. For 30% HR variation scenario, it reduced image artefacts by approximately 70 % compared with a non-corrected image which is 20 and 45 % more than the single-tissue approach, only blood or healthy myocardium respectively. In conclusion, not only the proposed multi-tissue method can be successfully used to reduce image artefacts, but also leads to a better image quality than some previously presented approaches with a single tissue correction.