DWI e tecnica Readout Segmentation: confronto con le sequenze EPI convenzionali in risonanza magnetica

Abstract

L'Imaging pesato in Diffusione, quantificato dal Coefficiente di Diffusione Apparente, è uno strumento diagnostico fondamentale per l'analisi microstrutturale dei tessuti, essenziale in neuroradiologia e oncologia. La tecnica gold standard per l'acquisizione, l'Echo-Planar Imaging a Scatto Singolo (SS-EPI), offre rapidità ma è intrinsecamente afflitta da gravi artefatti, principalmente la distorsione geometrica e la sfocatura (blurring). Tali difetti sono causati dalla bassa larghezza di banda lungo l'asse di fase e dall'eterogeneità del campo magnetico (effetti di suscettibilità), compromettendo la diagnosi in regioni anatomiche critiche come la base cranica o il bacino. La tesi si concentra sulla Readout-Segmented EPI (RS-EPI) come soluzione a questi limiti. La RS-EPI opera segmentando l'acquisizione del k-spazio in multi-shot più brevi. Questo approccio riduce drasticamente l'intervallo tra gli echi, il fattore primario responsabile della distorsione indotta da suscettibilità, e minimizza la sfocatura dovuta al decadimento T2*. La RS-EPI integra, inoltre, un robusto sistema di correzione del movimento e della fase (2D Navigator Correction) tra i segmenti. Il risultato è una qualità d'immagine superiore, una risoluzione spaziale accresciuta e l'eliminazione quasi totale degli artefatti, rendendo la RS-EPI un'alternativa affidabile e robusta per la DWI di routine in ogni distretto corporeo.

Diffusion-Weighted Imaging, quantified by the Apparent Diffusion Coefficient, is a fundamental diagnostic tool for microstructural tissue analysis, essential in neuroradiology and oncology. The gold standard acquisition technique, Single-Shot Echo-Planar Imaging (SS-EPI), offers speed but is inherently plagued by severe artifacts, primarily geometric distortion and blurring. These defects are caused by the low bandwidth along the phase-encode direction and magnetic field heterogeneity (susceptibility effects), which severely compromise diagnosis in critical anatomical regions such as the skull base or the pelvis. This thesis focuses on Readout-Segmented EPI (RS-EPI) as a solution to these limitations. RS-EPI operates by segmenting the k-space acquisition into multiple shorter shots (multi-shot). This approach drastically reduces the echo spacing, the primary factor responsible for susceptibility-induced distortion, and minimizes blurring caused by T2* decay. Furthermore, RS-EPI integrates a robust motion and phase correction system (2D Navigator Correction) between segments. The result is superior image quality, increased spatial resolution, and the near-total elimination of artifacts, making RS-EPI a reliable and robust alternative for routine DWI across all body regions.