White Matter Perfusion Quantification with Single-Voxel Arterial Spin Labeling

Abstract

Arterial Spin Labeling (ASL) é uma técnica de MRI (Magnetic Resonance Imaging) que permite a quantificação de perfusão de forma não-invasiva, usando a água do sangue arterial marcada magneticamente como um traçador endógeno. Desde o seu desenvolvimento em 1992 por Williams et al. tem vindo a ser aperfeiçoada, sendo atualmente uma técnica muito promissora. No entanto, um dos seus problemas quando comparada com outras modalidades de imagem é o baixo rácio sinal-ruído aquando medições em matéria branca, maioritariamente devido à baixa perfusão intrínseca do tecido e também ao seu maior tempo de trânsito, quando comparado com a matéria cinzenta. Através da combinação de ASL pulsado com localização espectroscópica single-voxel – numa sequência denominada FAIRPRESS – já foram previamente obtidas medições de perfusão altamente sensíveis. O primeiro passo deste projeto foi otimizar esta sequência para quantificação de perfusão na matéria branca de voluntários saudáveis. A medição da ativação em matéria branca usando BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) fMRI (MRI funcional) é bastante difícil e algo controversa, mas ainda assim o número de estudos que reportam ativação neste tecido aumentou recentemente, maioritariamente no corpo caloso e usando tarefas interhemisféricas. A nova abordagem proposta neste projeto foi utilizar fMRI de perfusão, que já demonstrou algumas vantagens relativamente a BOLD em estudos funcionais, mas focando-se na matéria branca. O sinal BOLD foi simultaneamente adquirido durante estas experiências. A reconstrução e os estímulos usados foram melhorados ao longo do projeto, e a força do campo magnético utilizado foi também aumentado dos 3T usados na prática clínica para o campo ultra-elevado de 9.4T, utilizado apenas em investigação. Os resultados demonstraram bons valores quantitativos de perfusão usando a sequência otimizada no cérebro em repouso, tanto na matéria branca como cinzenta. As experiências de ativação mostraram-se promissoras na medição de alterações na perfusão e em BOLD relacionadas com a ativação na matéria cinzenta. Contudo, não foi possível observar ativação significativa na matéria branca, o que poderá indicar que não existem diferenças entre os estados de repouso e ativação neste tecido, e que a ativação neuronal é puramente restrita à matéria cinzenta. Por outro lado, alguns dados mostraram uma tendência para terem maiores valores de perfusão aquando a ativação, o que poderá indicar que melhorando o posicionamento do voxel x na região ativa do corpo caloso, poderiam ser feitas medições de ativação significativas. No futuro, pretende-se combinar esta técnica com tractografia DTI (Diffusion Tensor Imaging), para auxiliar ao posicionamento do voxel nas áreas ativas do corpo caloso, para medições mais precisas de perfusão em matéria branca durante a ativação.