Design and optimization of ultra-short echo-time sequence for reliable detection of myelin content in the human brain by magnetic resonance imaging.
Project goals
The aim of the project is to design and optimize an ultra-short echo-time pulse sequence for a direct measurement of the short-T2 signals arising from white matter of the brain. There are two main obstacles to a reliable detection of myelin sheaths: 1) their signal decays to zero in a few tens of microseconds; and 2) their signal is overwhelmed by the predominant long-T2 components from white matter of the brain. The unique feature of the pulse sequence design will be a calibration procedure correcting for eddy-current induced image distortions, based on the measurement of k-space trajectory during the gradient ramp-up. The complete removal of residual long-T2 components will be achieved by optimized dual echo acquisition and subtraction, which will selectively depict signal from the short-T2 components. Following the technical development, a pilot study including healthy and multiple sclerosis volunteers will be performed to demonstrate the capabilities of the newly developed methodology for the direct myelin measurement.
Keywords
magnetic resonance imagingmyelin imagingultrashort echo timeeddy current correctionbackground suppressioncompressive sensing
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 19 (SGA0201500001)
Main participants
Masarykova univerzita / Středoevropský technologický institut
Ústav přístrojové techniky AV ČR, v. v. i.Contest type
VS - Public tender
Contract ID
15-12607S
Alternative language
Project name in Czech
Návrh a optimalizace pulzních sekvenci s ultrakrátkým echо-časem pro spolehlivou detekci obsahu myelinu v lidském mozku pomocí MR zobrazování.
Annotation in Czech
Cílem projektu je návrh a optimalizace pulsní sekvence s ultrakrátkým echo-časem pro přímé měření signálů s krátkým T2 pocházejících z bílé hmoty mozkové. Pro spolehlivou detekci myelinových obalů je nutno překonat dvě hlavní překážky: 1) jejich signál klesá k nule během několika desítek mikrosekund; a 2) jejich signál je překryt převládajícími složkami s dlouhým T2 z bílé hmoty mozkové. Unikátní vlastností navržené pulsní sekvence bude kalibrační procedura korigující distorze obrazu způsobené vířivými proudy, založená na měření k-trajektorie během zapínání gradientu. Kompletního odstranění zbytkových komponent s dlouhým T2 bude dosaženo optimalizovanou akvizicí dvojího echa a jejich odečtením bude použito schéma komprimovaného snímání, čímž bude stanoven signál komponent s krátkým T2. V návaznosti na technický vývoj bude provedena pilotní studie zahrnující zdravé dobrovolníky a dobrovolníky s roztroušenou sklerózou, aby bylo možně nově vyvinutou metodiku ověřit.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
FS - Medical facilities, apparatus and equipment
CEP - secondary branch
JA - Electronics and optoelectronics
CEP - another secondary branch
BO - Biophysics
10610 - Biophysics
20201 - Electrical and electronic engineering
20601 - Medical engineering
20602 - Medical laboratory technology (including laboratory samples analysis; diagnostic technologies) (Biomaterials to be 2.9 [physical characteristics of living material as related to medical implants, devices, sensors])
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project brought a progres in optimization of the non-Cartesian magnetic resonance imaging methodology for measurement of ultrashort-T2 components of the brain. The main result is better suppression of MRI signal artefacts which provides more accurate quantification of the myelin level. Results were published in 2 Jimp journal papers and 3 type D conference papers.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2015
Realization period - end
Dec 31, 2017
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 5, 2017
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP18-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
May 4, 2018
Finance
Total approved costs
6,592 thou. CZK
Public financial support
6,592 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 592 CZK thou.
Public support
6 592 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
FS - Medical facilities, apparatus and equipment
Solution period
01. 01. 2015 - 31. 12. 2017