Goals statements of the exchange projects

Em alternativa aos impulsos de 1800_{, podem-se produzir ecos pela aplicação de} gradientes permitindo uma considerável economia de tempo. (5) Não atuando sobre o alinhamento de fase dos spins através de pulsos de 1800_{, as inhomogeneidades} causadas pelos gradientes, sobre o campo magnético vão introduzir variações localizadas neste. (61) Deste modo, são gerados uma série de ecos de gradiente através dos gradientes de codificação de fase, após um pulso inicial de excitação de 900 _{de modo a originar o Decaimento de Indução Livre (DIL).}

A função das bobinas de gradientes é produzirem uma variação linear do campo magnético ao longo duma direção espacial aumentando ou diminuindo a intensidade de B0. (61)

A designação da técnica Echo Planar Imaging (EPI) traduz o modo como os spins são preparados e pode ser usada com técnicas SE ou GE. São sequências de impulsos que incorporam rápidas alterações na polarização do gradiente de leitura levando à formação de vários ecos após uma única excitação dos spins. São assim produzidos os ecos necessários para uma imagem completa. (210)

A técnica EPI utiliza um robusto sistema de gradientes com capacidade para adquirir as codificações de fase necessárias num mesmo período de tempo (TR) assumindo, desta forma, a designação de single shot (SS) (tiro único), produzindo conjuntos de imagens em poucos milissegundos e onde, nas quais, a codificação de fase é obtida apenas com uma excitação. (5), (180)

As sequências com aplicação da técnica EPI foram descritas em 1977 como uma técnica de aquisição de imagens de elevada rapidez. No entanto, em simultâneo à sua descoberta, Peter Mansfield sugeriu a necessidade de melhorar os sistemas de gradientes e radiofrequência para aumentar a baixa eficácia desta técnica. (14)

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Assim, a partir de meados dos anos 90, as imagens ponderadas em difusão começaram a ser obtidas pela técnica SS-EPI associadas às técnicas GE sendo atualmente aplicadas com êxito principalmente em neurorradiologia (212) às quais podem ser acoplados fatores de aceleração para permitir ainda maior rapidez. (5)

Antes da aplicação do algoritmo Fast Fourrier Transform (FFT) a informação raw data adquirida pode ser representada numa matriz bidimensional (2D) ou tridimensional (3D) de frequências espaciais a qual, no domínio da frequência, se designa Espaço K. As técnicas SS permitem reduzir o ETL e o tempo de aquisição para cerca de metade pela utilização duma matriz Half-Fourrier que beneficia da simetria hermitiana do Espaço K. Assim, são efetivamente adquiridos cerca de 60% dos dados para preenchimento de metade do Espaço K, sendo as restantes linhas obtidas por extrapolação simétrica conjugada a partir das primeiras. (56)

Neste tipo de sequências usa-se um ângulo de nu_{tação (θ) baixo (≅30}0_{) sem que} ocorra uma significativa perda de sinal o que permite igualmente diminuir o TR. O ângulo de rotação ótimo pode ser calculado através do ângulo de Ernst o qual quando imposto ao sistema maximiza o valor da magnetização transversal estacionária, para um dado TR e T1. O seu valor pode ser obtido pela expressão matemática apresentada na equação 7: (213)

∡Ernst = ฀𝐸 = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 (𝑒−𝑇𝑅𝑇1) (eq. 7) (213)

Na base destas técnicas está o desenvolvimento de gradientes de frequência oscilatórios, de alta performance. Na técnica EPI os gradientes de codificação de frequência oscilam rapidamente entre valores positivos e negativos. Devem ter acoplados sistemas de amplificação de elevado desempenho para aquisições em Single shot devido à rápida comutação necessária para adquirir a totalidade dos ecos. (61) A técnica EPI permitiu diminuir acentuadamente o tempo de exame e consequentemente os artefactos de movimento do doente, levando ao consequente aumento da capacidade de deteção e sensibilidade nas variações resultantes do movimento molecular, (201) porém, a rapidez de aquisição limita a resolução espacial

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e induz vários artefactos. (214) Os artefactos mais críticos são as distorções na imagem, e por consequência os artefactos de suscetibilidade, que ocorrem normalmente junto aos limites das estruturas anatómicas e interfaces tecidulares. (9), (61), (214)

A resolução espacial ronda habitualmente pixels com 2 a 3 mm para matrizes de 128x128 e FOV de 250mm. (56)

Nesta técnica os gradientes de leitura e de fase devem ser adaptados à codificação espacial da imagem com várias trajetórias possíveis para preenchimento do Espaço K. As trajetórias de preenchimento do Espaço K vão influenciar a qualidade de imagem, estão relacionadas com o número de amostras adquiridas e com o padrão e frequência de amostragem. (215)

O preenchimento do Espaço K pode ser feito com recurso a diferentes trajetórias e padrões de amostragem: cartesiano; cartesiano blipped, radial ou espiral (Figura 31) podendo este conceito ser aplicado tanto a técnicas 2D como 3D. (56), (215)

Nos dois primeiros o Espaço K é varrido, a cada eco, da esquerda para a direita e vice- versa. (214) Estes gradientes poderão ser permanentes e constantes traduzindo-se numa trajetória de preenchimento do Espaço K em forma de zigue-zague. Neste caso é utilizado um gradiente forte aplicado durante um curto espaço de tempo quando o gradiente de leitura está na extremidade do eixo K𝒳. Cada blip faz saltar a linha do EspaçoK como se fosse um degrau. (56) No caso dum varrimento espiral os gradientes de codificação de fase e de leitura têm uma forma sinusoidal crescente. (214)

O método mais comum de preenchimento do Espaço K na imagem EPI é o _{“blipped”} acionando o gradiente de codificação de fase repetidamente antes de cada leitura do sinal (13). Sempre que o preenchimento do Espaço K é feito através dum padrão de amostragem por linhas paralelas, torna-se mais simples a aplicação da TF. (56)

Após obtido o preenchimento do Espaço K a informação é convertida em dados para o espaço de imagem através da aplicação da DFT (Discret Fourrier Transform).

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Atualmente podem-se adquirir imagens 2D com um tempo total de aquisição entre 50-100ms.

De acordo com o esquema da figura 32 é aplicado um par de gradientes na direção da fase e da frequência, de modo a introduzir uma sequência de impulsos para preenchimento da primeira linha do Espaço K.

De seguida, para gerar o eco, é aplicado um gradiente oscilatório na direção de codificação de frequência. É dado um impulso de excitação e posteriormente um impulso de 1800_{, de modo a ligar os gradientes bipolares de leitura, para obter um} trem de ecos. (216)

Figura 31 - Padrões de preenchimento e formas de amostragem do Espaço K. (Fonte Lusting, M. 2008). (215)

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Figura 32 _{– Diagrama da Sequência EPI e modo “blipped” de preenchimento do Espaço K. (Baert, A.,}

2005). (216)

Verificamos no diagrama da figura 32 que ao aplicar-se o gradiente codificador de fase, cada eco varre uma linha do Espaço K. Se a aquisição de todo o Espaço K apresentado for adquirida com um único período de TR (como é o caso), a aquisição EPI toma a designação do fator de aceleração single-shot, SS-EPI (5).

Qualquer que seja a forma de preenchimento do Espaço K, com as sequências EPI, impõe-se que a leitura do sinal seja contínua, o que implica a aplicação de interpolações matemáticas dos valores matriciais do plano de Fourier, previamente à reconstrução da imagem final. (214)