1,721,012 research outputs found
Efficient PCA denoising of spatially correlated redundant MRI data
No full textMarčenko-Pastur PCA (MPPCA) denoising is emerging as an effective means for noise suppression in MR imaging (MRI) acquisitions with redundant dimensions. However, MPPCA performance can be severely compromised by spatially correlated noise—an issue typically affecting most modern MRI acquisitions—almost to the point of returning the original images with little or no noise removal. In this study, we explore different threshold criteria for principal component analysis (PCA) component classification that enable efficient and robust denoising of MRI data even when noise exhibits high spatial correlations, especially in cases where data are acquired with Partial Fourier and when only magnitude data are available. We show that efficient denoising can be achieved by incorporating a-priori information about the noise variance into PCA denoising thresholding. Based on this, two denoising strategies developed here are: 1) General PCA (GPCA) denoising that uses a-priori noise variance estimates without assuming specific noise distributions; and 2) Threshold PCA (TPCA) denoising which removes noise components with a threshold computed from a-priori estimated noise variance to determine the upper bound of the Marčenko-Pastur (MP) distribution. These strategies
were tested in simulations with known ground truth and applied for denoising diffusion MRI data acquired using pre-clinical (16.4T) and clinical (3T) MRI scanners. In synthetic phantoms, MPPCA denoising failed to denoise spatially correlated data, while GPCA and TPCA better classified components as dominated by signal/noise. In cases where the noise variance was not accurately estimated (as can be the case in many practical scenarios), TPCA still provides excellent denoising performance. Our experiments in pre-clinical diffusion data with highly corrupted by spatial correlated noise revealed that both GPCA and TPCA robustly denoised the data while MPPCA denoising failed. In in vivo diffusion MRI data acquired on a clinical scanner in healthy subjects, MPPCA weakly removed noised, while TPCA was found to have the best performance, likely due to misestimations of the noise variance. Thus, our work shows that
these novel denoising approaches can strongly benefit future pre-clinical and clinical MRI applications
From illusion encoding to new contrast mechanisms
No full text" Every day, we harness visual information to understand the surrounding world.
Dissecting the mechanisms underlying visual perception and how the visual flow is
processed throughout our brains, is thus pivotal. Risking entering a philosophical
debate regarding "true” vs “perceived” realities, one phenomenon which intrigues
many are optical illusions, where our brains are tricked by visual stimuli into inferring wrong or (perhaps more accurately put) unexpected percepts. In this thesis, we
investigated the visual continuity illusion – the illusion of seeing continuous light
despite that input is discrete – in rats. (...)
Neural and vascular contributions to sensory impairments in a human alpha-synuclein transgenic mouse model of Parkinson’s disease
Full text linkParkinson's disease (PD) is a complex progressive neurodegenerative disorder involving hallmarks such as α-Synuclein (αSyn) aggregation and dopaminergic dysfunction that affect brain-wide neural activity. Although movement disorders are prominent in PD, sensory impairments also occur relatively early on, mainly in olfactory and, to a lesser extent visual systems. While these deficits have been described mainly at the behavioral and molecular levels, the underlying network-level activity remains poorly understood. Here, we harnessed a human αSyn transgenic mouse model of PD with in vivo functional MRI (fMRI) to map evoked activity in the visual and olfactory pathways, along with pseudo-Continuous Arterial Spin Labeling (pCASL) and c-FOS measurements to disentangle vascular from neuronal effects. Upon stimulation with either odors or flickering lights, we found significant decreases in fMRI responses along both olfactory and visual pathways, in multiple cortical and subcortical sensory areas. Average Cerebral Blood Flow rates were decreased by ∼10% in the αSyn group, while c-FOS levels were reduced by over 50%, suggesting a strong neural driver for the dysfunction, along with more modest vascular contributions. Our study provides insight into brain-level activity in an αSyn-based model, and suggests a novel target for biomarking via quantification of simple sensory evoked responses
Internal gradient distributions: A susceptibility-derived tensor delivering morphologies by magnetic resonance
Full text linkNuclear magnetic resonance is a powerful tool for probing the structures of chemical and biological systems. Combined with field gradients it leads to NMR imaging (MRI), a widespread tool in non-invasive examinations. Sensitivity usually limits MRI's spatial resolution to tens of micrometers, but other sources of information like those delivered by constrained diffusion processes, enable one extract morphological information down to micron and sub-micron scales. We report here on a new method that also exploits diffusion-isotropic or anisotropic-to sense morphological parameters in the nm-mm range, based on distributions of susceptibility-induced magnetic field gradients. A theoretical framework is developed to define this source of information, leading to the proposition of internal gradient-distribution tensors. Gradient-based spin-echo sequences are designed to measure these new observables. These methods can be used to map orientations even when dealing with unconstrained diffusion, as is here demonstrated with studies of structured systems, including tissues.Fil: Alvarez, Gonzalo Agustin. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Weizmann Institute Of Science Israel; Israel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Shemesh, Noam. Champalimaud Neuroscience Programme At The Champalimaud Centre For The Unknown; Portugal. Weizmann Institute Of Science Israel; IsraelFil: Frydman, Lucio. Weizmann Institute Of Science Israel; Israe
Multichannel Denoising Strategies for Ultrafast Magnetic Resonance Imaging
Full text linkMagnetic Resonance Imaging (MRI) is becoming an increasingly popular medical imaging
method due to its potential for acquiring images from soft tissues noninvasively and
with multiple contrast mechanisms. Although it is 50 years old, researchers continue to
develop this technology towards better tissue characterization and image quality enhancement.
In particular, signal-to-noise (SNR) enhancements have been a focus of research
due to the inherently limited SNR in biological systems. Several noise removal methods
have been developed, in which the Marchenko-Pastur PCA (MP-PCA) has been gaining
increased attention for its effectiveness in noise attenuation in MRI data with at least one
redundant dimension (repetitions for functional imaging, diffusion, etc.)
In this study, an Image Reconstruction Technique harnessing the MP-PCA distribution
was developed for single and multichannel image denoising. Our results show that,
although dependent on the image and dataset conditions, in all performed experiments
SNR was successfully increased, suggesting an overall quality boost revealing more details
on the acquired images. Additionally, the simple data transformation to other domains,
namely k-space, may significantly improve the denoising performance when regridding is
required. Finally, we investigated how algorithm parameters, such as denoising window
sizes, could show additionally quality increase. Our study thus bodes well for further
denoising strategy developments in MRI.A Ressonância de Imagem Médica (MRI, do inglês Magnetic Resonance Imaging) é cada vez
mais um método de imagem médica utilizado na atualidade devido ao seu potencial na
aquisição de imagens de tecidos de forma não invasiva e com múltiplos mecanismos de
contraste. Apesar de ter sido inventado há 50 anos, os cientistas continuam a desenvolver
esta ferramenta de modo a obter melhores resultados na caracterização de diferentes
tecidos, bem como na qualidade das suas imagens. As melhorias na relação sinal-ruído
(SNR, do inglês Signal-to-Noise Ratio), em particular, têm sido alvo de grande interesse
devido à sua presença inerente e limitante em sistemas biológicos. Vários métodos de
remoção de ruído têm sido desenvolvidos, com particular destaque na distribuição de
Marchenko-Pastur PCA (MP-PCA) devido à sua eficácia na atenuação de ruído em dados
provenientes de MRI, com pelo menos uma dimensão de redundância (repetições em
imagem funcional, difusão, etc.).
No âmbito desta dissertação foi desenvolvida uma Técnica de Reconstrução de Imagem
utilizando a Distribuição de MP-PCA para remoção de ruído com aquisição de dados,
tanto através de uma como de múltiplas bobinas. Os nossos resultados demonstraram que
em todas as experiências, apesar da dependência das condições de aquisição da imagem e
do respetivo conjunto de dados, de uma maneira ou de outra, o SNR aumentou, sugerindo
um incremento geral da qualidade da imagem, revelando mais detalhes. Adicionalmente,
a simples transformação para outros domínios, nomeadamente, do domínio da imagem
para o k-space, pode melhorar ainda mais o resultado quando regridding é necessário. Por
fim, investigámos de que forma o tamanho da janela de remoção de ruído influencia o algoritmo,
permitindo aumentar a qualidade do sinal. Este estudo permite boas indicações
para futuros desenvolvimentos de estratégias de redução de ruído em MRI
Advanced diffusion-weighted imaging of the pancreas: pre-clinical and clinical developments
Full text linkResumo: O cancro do pâncreas é um dos cancros mais letais no mundo, com maior peso no mundo ocidental. A taxa de sobrevivência global aos 5 anos é estimada atualmente em 13%. Este cenário sombrio é atribuído ao habitual diagnóstico tardio em fases avançadas, impossibilitando a ressecção cirúrgica, que continua a ser a única opção potencialmente curativa. Assim, o diagnóstico precoce é fundamental para melhorar o prognóstico do doente com cancro de pâncreas. Dados recentes estabeleceram que a carcinogénese do cancro do pâncreas segue um desenvolvimento progressivo de lesões pré-malignas, sendo a mais relevante neste contexto a neoplasia intraepitelial pancreática (PanIN). Este processo fornece oportunidades potenciais de diagnóstico e intervenção precoces, o que poderia melhorar o cenário clínico do cancro do pâncreas. Os métodos de imagem atuais, nomeadamente a tomografia computorizada (TC) e a ressonância magnética (RM), estão bem estabelecidos para o diagnóstico e caracterização do cancro do pâncreas. Estes métodos são, no entanto, ineficazes para o diagnóstico de lesões pré-malignas, nomeadamente PanIN. Os estudos de imagem atuais são também insuficientes para a avaliação à resposta à terapêutica neoadjuvante para o cancro do pâncreas, um ponto crucial para a gestão do doente. A imagem ponderada em difusão (DWI) tornou-se um componente básico da RM para um grande número de aplicações clínicas devido à sua capacidade de sondar a microestrutura de tecidos biológicos, sendo o seu coeficiente de difusão aparente (ADC) uma métrica amplamente aceite. No entanto, a complexidade do processo de difusão nos tecidos não é inteiramente captada pela DWI convencional. Métodos mais avançados baseados em difusão incluem tensor de difusão (DTI) e curtose de difusão (DKI). O DTI fornece uma representação rotacionalmente invariante do processo de difusão, permitindo a caracterização da anisotropia e das difusividades nos eixos espaciais principais. Esta técnica é utilizada por rotina em neurorradiologia, principalmente para tractografia, mas não para imagiologia pancreática. O DKI explora a não-Gaussianidade da difusão, que está associada à complexidade microestrutural nos tecidos, apresentando, por isso, potencial para caracterizar alterações pancreáticas a nível microscópico. Os trabalhos apresentados nesta Tese tiveram como objectivo desenvolver ferramentas com potencial para melhorar a realidade do tratamento do cancro do pâncreas, através da deteção das principais lesões pré-malignas – PanIN, e da melhor caracterização da resposta à terapêutica neoadjuvante. Em primeiro lugar, como o papel da DWI na avaliação da resposta à terapêutica neoadjuvante ainda não é claro, foi realizada uma revisão sistemática e meta-análise da literatura publicada sobre o tema. De seguida, foi realizado um estudo pré-clínico, utilizando modelos de ratinhos geneticamente modificados (GEMM) que desenvolvem PanIN e cancro do pâncreas. Na primeira parte deste estudo pré-clínico, desenvolvemos um novo método para a redução do movimento intestinal utilizando butilbrometo de hioscina com diferentes dosagens, permitindo realizar RM de alta qualidade do abdómen do ratinho. Depois, os GEMM foram analisados periodicamente por RM com uma sequência de pulso anatómica ponderada em T2, para determinar a idade de início das alterações pancreáticas detetáveis por RM. A terceira parte deste estudo consistiu no desenvolvimento de uma aplicação de DTI para GEMM in vivo, procurando lesões de PanIN e cancro de pâncreas. Após esta fase, realizámos microscopia por RM ex vivo através de DTI de resolução ultra-alta, o que permitiu uma correlação direta com a histologia e a determinação das características histológicas subjacentes responsáveis pelos contrastes de RM. Como parte final do estudo pré-clínico, foram obtidas amostras pancreáticas humanas para avaliar o potencial de translação clínica da técnica. O último estudo incluído nesta Tese teve como objetivo proporcionar uma adaptação da DTI e DKI do pâncreas saudável em ambiente clínico, explorando a sua viabilidade, repetibilidade, qualidade e concordância interobservador. Relativamente ao papel da DWI na avaliação da resposta à terapêutica neoadjuvante, a nossa revisão sistemática e meta-análise revelaram que, embora a DWI seja reportada como útil para este propósito, são necessários estudos adicionais com dados robustos para fornecer recomendações específicas para a prática clínica. Esta conclusão foi motivada pela elevada heterogeneidade e risco de viés entre os estudos. Além disso, os valores de ADC sobrepuseram-se para os doentes respondedores e não respondedores entre os diferentes estudos, realçando a necessidade de padronização na aquisição e avaliação de imagens.
O nosso primeiro estudo pré-clínico demonstrou a eficácia do butilbrometo de hioscina em doses elevadas para reduzir os artefactos de movimento em RM abdominal de ratinhos. A janela de redução do movimento intestinal foi observada 8.5 minutos após a injeção e durou até 45 minutos. A sua utilização permitiu a aquisição de imagens de alta qualidade do abdómen do ratinho, incluindo DWI. Verificámos que o DTI pode ser utilizado para detetar e caracterizar PanIN in vivo em GEMM, com um elevado desempenho diagnóstico (até AUC = 1). Através da microscopia por RM, observámos características microestruturais específicas de PanIN e cancro de pâncreas com correlação histológica direta: anisotropia em áreas periféricas de fibrose, elevadas difusividades em áreas quísticas e elevada difusividade axial e T2* em componentes estromais. Estes mesmos contrastes estavam presentes no pâncreas humano, permitindo a identificação de PanIN, determinando o seu potencial para a translação clínica.
Por fim, desenvolvemos uma aquisição de DTI e DKI clinicamente viável para imagiologia pancreática. Ambas as técnicas foram adquiridas numa única sessão, com excelente concordância interobservador. Embora o DTI tenha proporcionado uma qualidade de imagem e repetibilidade ótimas, foram observadas imprecisões nas estimativas de DKI, apontando para a necessidade de investigação adicional para correção de artefactos. Um protocolo mais curto com 6 direções de difusão pode ser neste caso preferível. Em conclusão, os trabalhos apresentados nesta Tese contribuíram para aprofundar o conhecimento sobre a imagiologia do cancro do pâncreas. Os achados mais relevantes para a prática clínica incluem o esclarecimento do papel da DWI na avaliação da resposta à terapêutica neoadjuvante e o desenvolvimento de uma aquisição clinicamente viável de DTI e DKI do pâncreas, com DTI de alta qualidade. O desenvolvimento de DTI para a deteção e caracterização de PanIN oferece novas possibilidades para a investigação da carcinogénese do cancro do pâncreas, tanto em contextos pré-clínico como clínico. Simultaneamente, as nossas descobertas representam um primeiro passo em direção à deteção precoce e não invasiva de PanIN, o que poderá, em última análise, permitir caminhos mais eficazes para tratar, ou mesmo prevenir, o cancro do pâncreas.Abstract; Pancreatic cancer is one of the most lethal cancers worldwide, with a higher burden in the western world. The overall survival rate at 5 years is estimated at 13%. This dismal scenario is attributed to its common late diagnosis at advanced stages, precluding surgical resection, which remains the only potentially curative option. Thus, early diagnosis is key for improving patient prognosis. Recent data established that pancreatic cancer carcinogenesis follows a progressive development of pre-malignant lesions, the most relevant being pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN). This process entails potential opportunities for early diagnosis and intervention, which could effectively reduce the burden of pancreatic cancer. Current imaging methods, namely computerized tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI), are well established for the diagnosis and characterization of pancreatic cancer. These methods are, nevertheless, ineffective for diagnosing pre-malignant lesions, i.e., PanIN. Current imaging is also lacking when assessing response to neoadjuvant therapy for pancreatic cancer, a crucial point for patient management. Diffusion-weighted imaging (DWI) has become a staple of MRI for a great number of clinical applications, due to its microstructure probing ability, with its robust metric -apparent diffusion coefficient (ADC) being widely accepted. However, the full complexity of diffusion is not captured by conventional DWI. More advanced diffusion-based methods include diffusion tensor imaging (DTI) and diffusion kurtosis imaging (DKI). DTI provides a rotationally invariant representation of the diffusion process, allowing characterization of anisotropy and diffusivities across major axes. This technique is routinely used for neuroimaging, namely for tractography, but not for pancreatic imaging. DKI explores the non-Gaussianity of diffusion, which has been associated with microstructural complexity, therefore presenting potential for characterizing pancreatic changes at the microscopic level.
The works presented in this Thesis were aimed at developing tools with potential for improving the dismal reality of pancreatic cancer, through the detection of the major pre-malignant lesions – PanIN, and better characterization of response to neoadjuvant therapy. First, since DWI’s role on evaluating response to neoadjuvant therapy is not yet clear, a systematic review and meta-analysis was performed for he published literature on this matter. Then, a pre-clinical study was conducted, using genetically engineered mouse models (GEMM) which develop PanIN and pancreatic cancer. In the first part of this pre-clinical study, we developed a new method for bowel motion reduction using hyoscine butylbromide with different dosages, allowing for high-quality MRI of the mouse abdomen. Secondly, the GEMM were imaged periodically with anatomical T2-weighted pulse sequence, to determine age of onset of detectable pancreatic changes. The third part of this study consisted of developing a DTI application for in vivo GEMM, searching for PanIN and PDAC. Following in vivo DTI, we performed ex vivo MR Microscopy through ultrahigh resolution DTI, which allowed a direct correlation with histology and determination of underlying histological features responsible for MRI contrasts. As a final part of the pre-clinical study, human pancreatic samples were imaged, to evaluate the technique’s translational potential. The final study included in this Thesis was aimed at providing an adaptation of DTI and DKI of the healthy pancreas in a clinical setting, exploring its feasibility, repeatability, quality and inter-reader agreement.
In the matter of DWI’s role for evaluating response to neoadjuvant therapy, our systematic review and meta-analysis revealed that, although DWI is reported as useful for this purpose, further studies with robust data are needed to provide specific recommendations for clinical practice. This conclusion was motivated by high heterogeneity and risk for bias between studies. Also, ADC values overlapped for responders and non-responders between studies, underlining the need for standardization in image acquisition and evaluation. Our first pre-clinical study demonstrated the efficacy of hyoscine butylbromide at high dosage for reducing bowel motion artifacts in abdominal MRI of the mouse. The bowel motion reduction window was observed 8.5 min after injection and lasted up to 45 min. Its use allowed the acquisition of high-quality images of the mouse abdomen, including DWI.
We found that DTI can be used to detect and characterize PanIN in vivo in GEMM, with high diagnostic performance (up to AUC = 1). Using MR Microscopy, we observed specific microstructural features of PanIN and PDAC with direct histological correlation: anisotropy in peripheral areas of fibrosis, high diffusivities in cystic areas and high axial diffusivity and T2* in stromal components. These same contrasts were present in the human pancreas allowing the identification of PanIN, determining its potential for clinical translation. Finally, we developed a clinically feasible DTI and DKI acquisition for pancreatic imaging. Both techniques were acquired in a single session, with excellent inter-observer agreement. Although DTI provided optimal image quality and repeatability, MK inaccuracies were observed, prompting further research into artifacts correction. A shorter protocol with 6 diffusion directions may be preferred. In conclusion, the works presented in this Thesis have contributed to furthering knowledge on pancreatic cancer imaging. The most relevant findings for clinical practice include the clarification of DWI’s role in evaluating response to neoadjuvant therapy, and the development of clinically feasible DTI and DKI acquisition of the pancreas, with high-quality DTI. The development of DTI for the detection and characterization of PanIN offers new possibilities for researching pancreatic cancer carcinogenesis, both in pre-clinical and clinical contexts. Simultaneously, our findings represent a first step towards early and noninvasive detection of PanIN, which could ultimately provide more effective avenues for treating, or even preventing, pancreatic cancer
Mapping microstructural dynamics in a mouse stroke model using advanced diffusion MRI
No full textTese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Médicas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020O acidente vascular cerebral (AVC) corresponde a uma das principais causas de morte e invalidez a nível mundial, sendo o AVC isquémico o mais predominante, perfazendo mais de 80% dos casos. Este traduz-se no bloqueio de um ou mais vasos sanguíneos devido à formação de coágulos, comprometendo a oxigenação no local e o fornecimento de nutrientes como consequência da redução do fluxo sanguíneo. O único tratamento aceite para o AVC baseia-se na administração de agentes trombolíticos. Porém, a sua aplicabilidade é muito reduzida pois o intervalo de tempo exigido para a sua atuação é demasiado curto (menos de 4 horas desde a última vez em que o sujeito se apresentou assintomático). De momento, o desenvolvimento de técnicas inovadoras encontra-se dependente de um conhecimento mais aprofundado do tecido envolvente no decorrer do acidente isquémico. Posto tal, as técnicas de neuroimagiologia de cariz não invasivo, como a imagem por ressonância magnética (IRM), apresentam um papel crucial na investigação nesta área. A importância da ressonância magnética de difusão (dMRI, do inglês diffusion MRI) tem vindo a ser cada vez mais favorecida, especialmente na deteção do enfarte e no estudo do microambiente na zona respetiva. Contudo, as métricas convencionais de dMRI apenas disponibilizam informação relativa, no máximo, a um sumatório de efeitos não Gaussianos da difusão da água nos tecidos, o que a torna numa técnica consideravelmente inespecífica. Esta falta de especificidade pode então refletir-se numa incorreta caraterização do núcleo da lesão, de tecido recuperável e da resposta ao tratamento, no sentido em que os mecanismos subjacentes ao contraste de dMRI obtido são desconhecidos. No âmbito deste trabalho, de forma a aumentar a sensibilidade e especificidade da dMRI na informação obtida em contexto de AVC isquémico, a metodologia de imagem por contraste do tensor de correlação (CTI, do inglês Correlation Tensor Imaging), desenvolvida no nosso laboratório, foi aplicada num modelo de AVC isquémico em murganho (Mus musculus). A CTI permite a obtenção de informações mais específicas acerca de efeitos de difusão provenientes das fontes de curtose (relativos a anisotropia, dispersão na orientação, variância na difusão nos tecidos e propriedades não Gaussianas). Esta técnica baseia-se na expansão cumulativa do sinal adquirido em sequências avançadas de codificação de difusão dupla (DDE, do inglês Double Diffusion Encoding), em que ambas as codificações podem ser aplicadas em direções e magnitudes independentes (caraterizadas por vetores independentes q1 e q2). Todos os procedimentos em animais foram previamente aprovados pelas autoridades nacionais e internacionais competentes, e foram realizados de acordo com a Diretiva EU 2010/63. Murganhos macho C57BL/6J (N = 12; 26,4 ± 6,5 g) com 11 semanas foram utilizados. O modelo fototrombótico de Rose Bengal foi usado de forma a induzir um enfarte focalizado na região do cortéx de barril com uma solução de um corante fotossensível (15 mg/ml). Em animais do grupo experimental (N = 5), a solução foi administrada de forma intravenosa (10 μl/g peso do animal) e a zona cortical de interesse foi irradiada com uma fonte de luz fria durante 15 minutos. Os animais do grupo de controlo (N = 5) foram submetidos a procedimentos idênticos, à exceção da irradiação responsável pelo desencadeamento da lesão, mantendo o tempo de espera suposto. Os cérebros do grupo de AVC e do grupo de controlo foram perfundidos 3 h após o fim do período com ou sem iluminação e utilizados para aquisições ex vivo. Além disso, dois animais foram usados para examinação in vivo: um submetido à indução do AVC para validação com os resultados ex vivo, e outro animal saudável foi usado para efeitos corroborativos com estudos anteriores. Os cérebros foram examinados no scanner Aeon da Bruker de 16.4 T. As imagens por difusão ex vivo foram adquiridas com sequências de DDE com base em EPI (do inglês Echo Planar Imaging) escritas in house. Usou-se um protocolo com um total de 5 combinações q1-q2 de magnitudes diferentes (1498,0 – 0; 1059,2 – 1059,2; 1059,2 – 0; 749,0 – 749,0 e 749,0 - 0 mT/m), associando cada combinação a uma aquisição. Para combinações em que as magnitudes eram iguais entre vetores, foram usadas 135 direções paralelas e perpendiculares, resultando em 7 aquisições com valor b total de 750, 1500 ou 3000 mm/s2 . Os restantes parâmetros foram: TR/TE = 3000/49 ms, FOV = 11 × 11 mm2 , matriz = 78 × 78, resolução de voxel no plano de 141 × 141 μm2 , 25 fatias coronais com espessura de 0,5 mm, δ/Δ/τm = 1,5/10/10 ms e 2 segmentos. 20 imagens foram adquiridas sem gradientes de difusão aplicados (i.e., b = 0 mm/s2 ). Cada examinação durou aproximadamente 14 h na totalidade. No caso das aquisições in vivo, os animais foram sedados (isoflurano 2,5%) e examinados no scanner Biospec da Bruker de 9.4 T. As imagens por difusão foram adquiridas com um protocolo otimizado em comparação com o utilizado nas sequências ex vivo, diferindo nos seguintes parâmetros: as combinações q1-q2 de magnitude foram de 518,79 – 0; 366,84 – 366,84; 366,84 – 0; 259,4 – 259,4 e 259,4 - 0 mT/m. As combinações de direções foram idênticas às utilizadas nas aquisições ex vivo, resultando também em 7 aquisições com valor b total de 625, 1250 ou 1500 mm/s2 , TR/TE = 2800/44,5 ms, FOV = 12 × 12 mm2 , matriz = 78 × 78, resolução de voxel no plano de 181 × 181 μm2 , 5 fatias coronais com espessura de 0,85 mm, δ/Δ/τm = 4/10/10 ms e 1 segmento. Cada examinação durou aproximadamente 1 h e 15 min. O processamento dos dados englobou a correção do sinal ao nível do ruído, alinhamento dos dados e correção ao nível de Gibbs ringing. As métricas de difusão convencionais, tais como a difusão média, a anisotropia fracional, a difusão radial e axial (MD, FA, RD e AD, respetivamente) foram extraídas pelo tensor de difusão (D). No âmbito das fontes resolvidas pela CTI, a fonte de curtose excedente total (KT) foi obtida a partir de D e do tensor de curtose (W), as curtoses anisotrópica e isotrópica ( e ), ditas fontes intercompartimentais, foram extraídas a partir do tensor D e do tensor de correlação do deslocamento Z (de quarta ordem na expansão cumulativa), e a fonte de curtose intracompartimental () foi extraída a partir da subtração das fontes intercompartimentais à fonte KT. De forma a analisar os mapas obtidos para as métricas de curtose 3 h após enfarte ao nível de substância branca e cinzenta, regiões de interesse foram definidas (com base nos mapas de MD e FA) no hemisfério ipsilateral ou ipsilesional (relativo à lesão), e no hemisfério contralateral (não afetado), dos animais que sofreram o AVC. Regiões de interesse no grupo de controlo foram também definidas no hemisfério ipsilateral. Após associar os dados obtidos de cada hemisfério a diferentes subgrupos, foram realizadas comparações entre subgrupos para as diferentes métricas de curtose e uma análise ANOVA para testar diferenças significativas entre subgrupos, permitindo assim uma análise de especificidade de cada métrica aos efeitos do AVC. Foi ainda realizada uma análise da sensibilidade de cada métrica perante a lesão no hemisfério ipsilesional para todos os animais do grupo de AVC através da quantificação de voxeis sensíveis à lesão em cada animal, quer ao nível da lesão total, quer ao nível das substâncias branca e cinzenta. Uma breve análise histológica foi produzida para uma comparação qualitativa com os mapas das diferentes fontes de curtose e associação com degeneração e perda celular. Os resultados indicaram diferenças significativas (p < 0,05) para as métricas KT e entre o hemisfério ipsilateral do grupo de AVC e o hemisfério contralateral do mesmo grupo, bem como entre o hemisfério ipsilaterial do grupo de AVC e o hemisfério ipsilateral do grupo de controlo (em substância substância cinzenta e substância branca). Porém, a métrica de foi a que mais se destacou, visto ter mostrado sensibilidade para o AVC na substância cinzenta perante outras métricas. Os mapas de curtose in vivo mostraram-se consistentes com os mapas ex vivo. Em comparação com estudos anteriores, os resultados obtidos nas métricas de difusão (MD, FA, RD e AD) demonstraram congruência com a literatura, tendo os valores de KT seguido a tendência dos valores de curtose média (MK) obtidos noutros estudos de AVC em murganho. A menor sensibilidade para o AVC em KT, quando comparada com , por exemplo, sugere que certos efeitos de curtose se poderão anular, informação essa anteriormente desconhecida. Os nossos resultados, além de favorecerem maior sensibilidade comparativamente às métricas convencionais em contexto de AVC, acentuam também a especificidade de cada fonte de curtose perante o tecido isquémico, permitindo uma possível relação com mecanismos patofisiológicos a ocorrer na fase aguda-subaguda do AVC, tais como fenómenos citotóxicos e vasogénicos. Ao resolver as fontes de curtose em tecido isquémico, foi-nos possibilitada uma maior compreensão dos mecanismos microscópicos subjacentes, que, num formato mais sensível e específico, propicia uma caraterização de AVC inovadora e uma maior eficácia no tratamento associado.Stroke is a leading cause of long-term disability and death worldwide, with ischaemic infarct accounting for approximately 80% of all cases. Currently, novel treatments depend on a deeper understanding of the local tissue milieu following ischemia. Therefore, non-invasive neuroimaging plays a crucial role in stroke research. Diffusion MRI (dMRI) is one of the most reliable imaging techniques, mainly for the early detection of ischemic stroke via detection of microstructural changes. However, dMRI is critically unspecific, thereby hampering the conclusive characterization of infarct core, salvageable tissue and response to treatment. To overcome this drawback, Correlation Tensor Imaging (CTI) – a ground-breaking approach enhancing sensitivity and specificity towards tissue microstructure via the resolution of non-Gaussian diffusion sources – was applied for the first time towards the characterization of ischemic tissue (ex vivo and in vivo) and assessment of the mechanisms underlying dMRI contrasts in a mouse stroke model at an early stage post ischemic insult. In this study, a photothrombotic stroke model was used to induce a focal infarct in the barrel cortex and dMRI ex vivo datasets were acquired with CTI pulse sequences written in house. For corroboration of results, in vivo datasets were additionally acquired. The stroke model reproducibly induced well-delimited infarction cores in the targeted region in all animals. Our results suggest that CTI is capable of resolving microscopic features of ischemic tissue in-vivo, which until now were obfuscated or conflated in conventional dMRI measurements. Particularly, intra-compartmental kurtosis (), one of the resolved sources, shows higher sensitivity and specificity towards ischemic alterations when compared to other sources of kurtosis. These are critical first steps towards resolving the contributions of cytotoxic and vasogenic edema sources as well as potential for revealing salvageable tissue or ongoing excitotoxicity
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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