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dc.contributor.author
Gimenez, Melisa Lucía
dc.contributor.author
Jiménez, Pablo Javier
dc.contributor.author
Pedraza Pérez, Leonardo Andrés
dc.contributor.author
Betancourth Giraldo, Diana Maria
dc.contributor.author
Zwick, Analía Elizabeth
dc.contributor.author
Alvarez, Gonzalo Agustin
dc.date.available
2025-06-25T13:42:42Z
dc.date.issued
2024-05
dc.identifier.citation
Gimenez, Melisa Lucía; Jiménez, Pablo Javier; Pedraza Pérez, Leonardo Andrés; Betancourth Giraldo, Diana Maria; Zwick, Analía Elizabeth; et al.; Optimising microstructural characterisation of white-matter phantoms: impact of gradient waveform modulation on Non-uniform Oscillating Gradient Spin-Echo sequences; Cornell University; arXiv; 5-2024; 1-18
dc.identifier.issn
2331-8422
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/264611
dc.description.abstract
Changes in the nervous system due to neurological diseases take place at very small spatial scales, on the order of the micro and nanometers. Developing non-invasive imaging methods for obtaining this microscopic information as quantitative biomarkers is therefore crucial for improved medical diagnosis. In this context, diffusion weighted magnetic resonance imaging has shown significant advances in revealing tissue microstructural features by probing molecular diffusion processes. Implementing modulated gradient spin-echo sequences allows monitoring time-dependent diffusion processes to reveal such detailed information. In particular, one of those sequences termed Non-uniform Oscillating Gradient Spin-Echo (NOGSE), has shown to selectively characterise microstructure sizes by generating an image contrast based on a signal decay-shift rather than on the conventionally used signal decay rate. In this work, we prove that such decay-shift is more pronounced with instantaneous switches of the sign of the magnetic field gradient strength. As fast gradient ramps need to be avoided in clinical settings, due to potential patient discomfort and artefacts in imaging, we evaluate the method’s efficacy for estimating microstructure sizes using both idealised, sharp gradient modulations and more realistic, smooth modulations. In this more realistic scenario we find that the signal decay-shift might be lost as the diffusion time increases, likely hindering the accurate estimation of microstructural characteristics. We demonstrate, by a combination of numerical simulations, information theory analysis and proof-of-principle experiments with white-matter phantoms, that optimal sequence design to estimate microstructure size distributions can be achieved using either sharp or smooth gradient spin-echo modulations. This approach simplifies the translation of the NOGSE method for its use in clinical settings.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
Cornell University
dc.rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
MRI
dc.subject
CEREBRO
dc.subject
TEJIDOS
dc.subject.classification
Otras Biotecnologías de la Salud
dc.subject.classification
Biotecnología de la Salud
dc.subject.classification
CIENCIAS MÉDICAS Y DE LA SALUD
dc.title
Optimising microstructural characterisation of white-matter phantoms: impact of gradient waveform modulation on Non-uniform Oscillating Gradient Spin-Echo sequences
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2025-06-25T11:57:55Z
dc.journal.pagination
1-18
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.journal.ciudad
Ithaca
dc.description.fil
Fil: Gimenez, Melisa Lucía. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina
dc.description.fil
Fil: Jiménez, Pablo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
dc.description.fil
Fil: Pedraza Pérez, Leonardo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
dc.description.fil
Fil: Betancourth Giraldo, Diana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
dc.description.fil
Fil: Zwick, Analía Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
dc.description.fil
Fil: Alvarez, Gonzalo Agustin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
dc.journal.title
arXiv
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.02568
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/arxiv/https://arxiv.org/abs/2406.02568
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