Processamento de imagens BOLD de ressonância magnética do músculo

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção de Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Ressonância magnética funcional na localização de paradigma motor

Objetivos – Um dos principais objetivos da neurociência tem sido, desde sempre, compreender as funcionalidades do cérebro. A introdução da ressonância magnética funcional contribuiu em grande escala para o desenvolvimento do estudo cerebral. Assim, esta investigação tem como principal objetivo identificar e desenhar os diferentes perfis de localizações cerebrais, a nível do córtex motor, numa população jovem saudável, permitindo, assim, um maior conhecimento nesta área e dando um contributo à área da neurologia. Material e métodos – Foi realizado um estudo de ressonância magnética funcional em 30 indivíduos saudáveis numa clínica de imagiologia médica. Para tal recorreu-se a equipamento adequado para a recolha de dados. O paradigma motor utilizado foi o movimento dos dedos das mãos. Através das imagens obtidas foi medida a área de cada região ativa. Com o suporte do programa SPSS (versão 19) todos os valores foram tratados estatisticamente. Conclusão – Após todo este processo concluiu-se que a área do cérebro maioritariamente ativa, no momento do paradigma motor, encontra-se no hemisfério esquerdo.

Análise por componentes independentes dos exames de EEG/IfRM de epilepsia

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Avaliação por Imagem de Ressonância Magnética das alterações estruturais e fisiológicas dos músculos da perna após exercício

Esta dissertação tem como objectivo principal avaliar por IRM as alterações arquitectónicas e funcionais dos músculos mais importantes da perna quando submetidos a um protocolo de exercício intenso. Para esse fim, foram utilizadas técnicas avançadas de imagem específicas tais como o DTI, o BOLD e a relaxometria T2. Estas técnicas forneceram-nos de forma não-invasiva diversas informações in vivo e em tempo real sobre os tecidos musculares. Para além destas, também foram utilizadas sequências ponderadas em DP que serviram de referência anatómica e das quais também foram retirados dados arquitectónicos. Participaram neste estudo seis jovens atletas saudáveis do sexo feminino. Os músculos analisados foram o tibial anterior, os gastrocnémios (medial e lateral) e o solear. As diversas sequências de imagem foram adquiridas em duas fases distintas: pré e pós-exercício. O protocolo de exercício constou numa série de saltos unipedais realizados até à exaustão. Depois de adquiridas, as imagens foram processadas e tratadas com scripts dedicados e/ou software especializado. Os valores obtidos através da delimitação de ROIs, manipulação das imagens em 3D e execução de tractografias permitiram-nos apreciar as alterações ocorridas nos músculos exercitados. Após tratamento estatístico, verificou-se um comportamento semelhante entre os músculos nas várias técnicas de imagem. O ADC, o sinal BOLD e o valor de T2 variaram de forma equivalente nos músculos gastrocnémios e solear (agonistas no exercício praticado), enquanto que no tibial anterior estas variações foram menores ou inclusivamente negativas. Quanto aos dados arquitectónicos registados de forma directa na imagem ou obtidos através do DTI, não verificamos alterações estatisticamente significativas na maior parte das variáveis, à excepção do comprimento médio das fibras, do CSA e do ângulo de penação de alguns músculos. A IRM consegue assim avaliar a estrutura e função do músculo, complementando ou substituindo cada vez mais outras técnicas mais invasivas ou ineficazes.

Equipamento microprocessado para geração de sinal de correção diferencial, em tempo real, para GPS

This work presents the development of low cost microprocessor-based equipment for generation of differential GPS correction signal, in real time, and configuration and supervision of the GPS base. The developed equipment contains a dedicated microcontroller connected to the GPS receiver, alphanumeric display and multifunction keyboard for configuration and operation of the system and communication interfaces. The electronic circuit has the function of receiving the information from GPS base; interpret them, converting the sentence in the RTCM SC-104 protocol. The microcontroller software makes the conversion of the signal received by the GPS base from the specific format to RTCM SC-104 protocol. The processing main board has two serials RS-232C standard interfaces. One of them is used for configuration and receiving the information generated by the GPS base. The other operates as output, sending the differential correction signal for the transmission system. The development of microprocessor-based equipment showed that it is possible the construction of a low cost private station for real time generation of differential GPS correction signal.

Limiar de fadiga neuromuscular determinado por diferentes periodos de analise do sinal eletromiografico

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Efeito da ingestão de cafeina sobre o deficit acumulado de oxigenio, sinal eletromiografico dos musculos superficiais do quadriceps e desempenho fisico de ciclistas

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Limiar ventilatorio e comportamento do sinal eletromiografico durante exercicio incremental no cicloergometro

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

The preparation and readiness for voluntary movement: a high-field event-related fMRI study of the Bereitschafts-BOLD response

Activity within motor areas of the cortex begins to increase 1 to 2 s prior to voluntary self-initiated movement (termed the Bereitschaftspotential or readiness potential). There has been much speculation and debate over the precise source of this early premovement activity as it is important for understanding the roles of higher order motor areas in the preparation and readiness for voluntary movement. In this study, we use high-field (3-T) event-related fMRI with high temporal sampling (partial brain volumes every 250 ms) to specifically examine hemodynamic response time courses during the preparation, readiness, and execution of purely self-initiated voluntary movement. Five right-handed healthy volunteers performed a rapid sequential finger-to-thumb movement performed at self-determined times (12-15 trials). Functional images for each trial were temporally aligned and the averaged time series for each subject was iteratively correlated with a canonical hemodynamic response function progressively shifted in time. This analysis method identified areas of activation without constraining hemodynamic response timing. All subjects showed activation within frontal mesial areas, including supplementary motor area (SMA) and cingulate motor areas, as well as activation in left primary sensorimotor areas. The time courses of hemodynamic responses showed a great deal of variability in shape and timing between subjects; however, four subjects clearly showed earlier relative hemodynamic responses within SMA/cingulate motor areas compared with left primary motor areas. These results provide further evidence that the SMA and cingulate motor areas are major contributors to early stage premovement activity and play an important role in the preparation and readiness for voluntary movement. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

rTMS treatment for depression in Parkinson`s disease increases BOLD responses in the left prefrontal cortex

The mechanisms underlying the effects of antidepressant treatment in patients with Parkinson`s disease (PD) are unclear. The neural changes after successful therapy investigated by neuroimaging methods can give insights into the mechanisms of action related to a specific treatment choice. To study the mechanisms of neural modulation of repetitive transcranial magnetic Stimulation (rTMS) and fluoxetine, 21 PD depressed patients were randomized into only two active treatment groups for 4 wk: active rTMS over left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) (5 Hz rTMS; 120% motor threshold) with placebo pill and sham rTMS with fluoxetine 20mg/d. Event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) with emotional stimuli was performed before and after treatment - in two sessions (test and re-test) at each time-point. The two groups of treatment had a significant, similar mood improvement. After rTMS treatment, there were brain activity decreases in left fusiform gyrus, cerebellum and right DLPFC and brain activity increases in left DLPFC and anterior cingulate gyrus compared to baseline. In contrast, after fluoxetine treatment, there were brain activity increases in right premotor and right medial prefrontal cortex. There was a significant interaction effect between groups vs. time in the left medial prefrontal cortex, suggesting that the activity in this area changed differently in the two treatment groups. Our findings show that antidepressant effects of rTMS and fluoxetine in PD are associated with changes in different areas of the depression-related neural network.

From EEG to BOLD: Brain mapping and estimating transfer functions in simultaneous EEG-fMRI acquisitions

Simultaneous acquisition of electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) aims to disentangle the description of brain processes by exploiting the advantages of each technique. Most studies in this field focus on exploring the relationships between fMRI signals and the power spectrum at some specific frequency bands (alpha, beta, etc.). On the other hand, brain mapping of EEG signals (e.g., interictal spikes in epileptic patients) usually assumes an haemodynamic response function for a parametric analysis applying the GLM, as a rough approximation. The integration of the information provided by the high spatial resolution of MR images and the high temporal resolution of EEG may be improved by referencing them by transfer functions, which allows the identification of neural driven areas without strong assumptions about haemodynamic response shapes or brain haemodynamic`s homogeneity. The difference on sampling rate is the first obstacle for a full integration of EEG and fMRI information. Moreover, a parametric specification of a function representing the commonalities of both signals is not established. In this study, we introduce a new data-driven method for estimating the transfer function from EEG signal to fMRI signal at EEG sampling rate. This approach avoids EEG subsampling to fMRI time resolution and naturally provides a test for EEG predictive power over BOLD signal fluctuations, in a well-established statistical framework. We illustrate this concept in resting state (eyes closed) and visual simultaneous fMRI-EEG experiments. The results point out that it is possible to predict the BOLD fluctuations in occipital cortex by using EEG measurements. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Ressonância magnética funcional: mapeamento do córtex motor através da técnica BOLD

A ressonância magnética funcional (RMf) é hoje uma ferramenta fundamental na investigação funcional do cérebro humano, quer em indivíduos saudáveis quer em pacientes com patologias diversas. É uma técnica complexa que necessita de uma aplicação cuidada e rigorosa, e uma compreensão dos mecanismos biofísicos a ela subjacentes, de modo a serem obtidos resultados fiáveis e com melhor aceitação clínica. O efeito BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) é o método mais utilizado para medir e estudar a actividade cerebral e baseia-se nas alterações das propriedades magnéticas da molécula hemoglobina. Com este Projecto propomo-nos optimizar um protocolo de RMf realizada com o efeito BOLD, em voluntários saudáveis, de modo a que este possa ser aplicado em futuros estudos de pacientes com patologias. ABSTRACT - Nowadays functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a fundamental tool for the research of human brain function of healthy subjects or patients with several pathologies. It is a complex technique that requires a careful and rigorous application, and an understanding of its biophysical mechanisms, so that reliable results can be obtained with better clinical acceptance. The BOLD effect (Blood Oxygenation Level Dependent) is the most widely used method to measure and study the brain activity and its based on changes in magnetic properties of the hemoglobin molecule. The aim of this project was to optimize a BOLD fMRI protocol on healthy subjects, so it can be applied in future studies of patients with pathologies.