Esclerose Múltipla (MS) é uma doença neurodegenerativa que tem ganhado grande atenção nas últimas décadas, sendo o diagnóstico por imagens de ressonância magnética (MRI) um grande aliado para a avaliação da doença.Porém, um dos principais desafios é garantir uma maior sensibilidade e especificidade para detecção de diferentes lesões no sistema nervoso central (CNS) e assim classificar as diferentes variantes da MS, auxiliando na tomada de decisão para o tratamento farmacológico. Nas últimas décadas, a técnica de imagens ponderadas por difusão (DWI), em especial a técnica de imagem por tensor de difusão (DTI), têm sido evidenciada com grande potencial para o estudo da MS, apresentando uma melhora significativa para a detecção de lesões sutis, ainda em estágios iniciais da MS. Desta forma, as técnicas de processamento de imagens estão em constante aprimoramento para que sejam adaptados às novas modalidades de aquisição de imagens. Neste estudo focamos o desenvolvimento de uma técnica de processamento digital de imagens multimodais a fim de proporcionar uma solução viável para a rotina de diagnóstico por imagem em MS. Um conjunto de 25 pacientes de uma variante de MS foi selecionado aleatoriamente do banco de imagens do HCFMRP. Três modalidades de imagens foram coletadas para a avaliação da segmentação automatica (T1, T2-FLAIR e DTI), assim como a segmentação manual do especialista para cada paciente. Três métodos de segmentação multimodal automática de lesões foram analisados (Bayesiano, Frequentista e Agrupamento) afim de analisar a sensibilidade e especificidade de detecção de lesões na substância branca aparentemente normal (NAWM). Os resultados sugerem que o método de segmentação Bayesiano apresenta maior robustes e precisão na definição tanto de lesões visivelmente contrastantes em T1 e T2-FLAIR (i.e. lesões hipo e hiperintensas) assim como lesões da NAWM evidentes nos mapas quantitativos de DTI (FA e ADC). O erro associado à técninca automática de segmentação ficou em torno de 1.51 +- 0.51 % do volume total de lesões marcadas pelo especialista. Concluímos que o uso de ferramentas multimodais de segmentação de imagens MRI alcançou patamares razoáveis de detecção de lesões de MS, tornando assim uma ferramenta computacional hábil para uso no diagnóstico clínico. / Multiple sclerosis (MS) is a neurodegenerative disease that has gained great attention in the last decades, which magnetic resonance imaging (MRI) have shown as an important tool for the disease evaluation. However, one of the main challenges is guaranteeing greater lesion detection sensitivity and specificity in the whole central nervous system (CNS) and thus classify the different variants of MS, which aids in decision making for pharmacological treatment. In the last decades, the diffusion-weighted imaging (DWI) technique, especially the diffusion tensor imaging approach (DTI), has been evidenced with great potential for the study of MS, presenting a significant improvement for the detection of lesions even in early stages of MS. Hence, the techniques of image processing are constantly improving in order to be adapted on a multimodal image evaluation. In this study, the development of a multimodal digital image processing technique to provide a viable solution to the MS imaging routine was focused. A set of 25 patients from a MS variant was randomly selected from the HCFMRP imaging database. Three MR imaging modalities were collected for the evaluation of our automatic segmentation (T1, T2-FLAIR and DTI), as well as manual segmentation of the specialist for each patient. Three methods of automatic multimodal segmentation of MS lesions were analyzed (Bayesian, Frequentist and Clustering) in order to analyze the sensitivity and specificity of lesion detection in the apparently normal white matter (NAWM). The results suggest that the Bayesian segmentation method presented greater robustness and precision in the definition of visibly contrasting lesions in T1 and T2-FLAIR (i.e. hypo and hyperintense lesions) as well as NAWM lesions that are evident in quantitative DTI (FA and ADC). The error associated with the automatic segmentation technique was around 1.51 +- 0.51 % of the total lesion volume being evaluated by the a specialist. We conclude that the use of multimodal MRI images can be used in an automatic segmentation tools, reaching reasonable levels of MS lesion detection, thus making it a useful tool for clinical diagnosis.

Uma área de aplicação da Ressonância Magnética (RM) que tem crescido recentemente é a de meios porosos, principalmente devido ao interesse da indústria petrolífera. Entretanto, até o presente momento, muito do que foi feito se baseia em medidas de relaxometria, o que impossibilita qualquer tipo de avaliação espacial desses meios. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver, implementar e avaliar a aplicabilidade de métodos de imagens por RM para o estudo da morfologia de meios porosos. Esses sistemas apresentam tempos de relaxação bastante curtos, além de diferenças de susceptibilidade entre as paredes da rocha e os poros, o que compromete a qualidade dos dados de RM. Por essa razão, no presente trabalho nos concentramos em avaliar as imagens obtidas por RM, no que se refere à morfologia, usando imagens obtidas por microtomografia como referência. Os resultados revelaram que, apesar da variação na susceptibilidade do meio e dos baixos tempos de relaxação, o comprometimento na avaliação final esteve abaixo da resolução espacial da técnica e, portanto, não se configura como um limitante. Isso sugere que a técnica de imagens por RM pode contribuir para o estudo de meios porosos. Embora a microtomografia já ofereça bons resultados para o estudo de morfologia, imagens por RM devem viabilizar a investigação não invasiva de problemas nos quais a dinâmica de fluidos é relevante, o que ainda representa um desafio na área de estudos de meios porosos. / A recently growing application area of Magnetic Resonance (MR) is that of porous media, mainly due to the interest from the petrol industry. However, until the present moment, however, most of what has been done is based on relaxometry measures, which forbids any kind of special evaluation of these media. The objective of this work was to develop, implement and evaluate the applicability of MR imaging methods for the study of the morphology of porous media. These systems have very short relaxation times and considerable susceptibility differences between the rock walls and the pores, both of which compromise the quality of the data obtained via MR. For this reason, in this current work we focused on evaluating the MR images, with respect to morphology, using images obtained via microtomography as reference. Our results showed that, despite the susceptibility variations on the media and the short relaxation times, the errors in the final evaluation were below the spatial resolution threshold and, therefore, are not considered as a limiting factor. This suggests that MR imaging techniques can indeed contribute to the study of porous media. Although microtomography already offers good results on morphology studies, MR imaging can turn feasible the non-invasive investigation of problems on which the fluid dynamics is relevant, an issue which still represents a challenge in the study of porous media.

Uma área de aplicação da Ressonância Magnética (RM) que tem crescido recentemente é a de meios porosos, principalmente devido ao interesse da indústria petrolífera. Entretanto, até o presente momento, muito do que foi feito se baseia em medidas de relaxometria, o que impossibilita qualquer tipo de avaliação espacial desses meios. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver, implementar e avaliar a aplicabilidade de métodos de imagens por RM para o estudo da morfologia de meios porosos. Esses sistemas apresentam tempos de relaxação bastante curtos, além de diferenças de susceptibilidade entre as paredes da rocha e os poros, o que compromete a qualidade dos dados de RM. Por essa razão, no presente trabalho nos concentramos em avaliar as imagens obtidas por RM, no que se refere à morfologia, usando imagens obtidas por microtomografia como referência. Os resultados revelaram que, apesar da variação na susceptibilidade do meio e dos baixos tempos de relaxação, o comprometimento na avaliação final esteve abaixo da resolução espacial da técnica e, portanto, não se configura como um limitante. Isso sugere que a técnica de imagens por RM pode contribuir para o estudo de meios porosos. Embora a microtomografia já ofereça bons resultados para o estudo de morfologia, imagens por RM devem viabilizar a investigação não invasiva de problemas nos quais a dinâmica de fluidos é relevante, o que ainda representa um desafio na área de estudos de meios porosos. / A recently growing application area of Magnetic Resonance (MR) is that of porous media, mainly due to the interest from the petrol industry. However, until the present moment, however, most of what has been done is based on relaxometry measures, which forbids any kind of special evaluation of these media. The objective of this work was to develop, implement and evaluate the applicability of MR imaging methods for the study of the morphology of porous media. These systems have very short relaxation times and considerable susceptibility differences between the rock walls and the pores, both of which compromise the quality of the data obtained via MR. For this reason, in this current work we focused on evaluating the MR images, with respect to morphology, using images obtained via microtomography as reference. Our results showed that, despite the susceptibility variations on the media and the short relaxation times, the errors in the final evaluation were below the spatial resolution threshold and, therefore, are not considered as a limiting factor. This suggests that MR imaging techniques can indeed contribute to the study of porous media. Although microtomography already offers good results on morphology studies, MR imaging can turn feasible the non-invasive investigation of problems on which the fluid dynamics is relevant, an issue which still represents a challenge in the study of porous media.

Esclerose Múltipla (MS) é uma doença neurodegenerativa que tem ganhado grande atenção nas últimas décadas, sendo o diagnóstico por imagens de ressonância magnética (MRI) um grande aliado para a avaliação da doença.Porém, um dos principais desafios é garantir uma maior sensibilidade e especificidade para detecção de diferentes lesões no sistema nervoso central (CNS) e assim classificar as diferentes variantes da MS, auxiliando na tomada de decisão para o tratamento farmacológico. Nas últimas décadas, a técnica de imagens ponderadas por difusão (DWI), em especial a técnica de imagem por tensor de difusão (DTI), têm sido evidenciada com grande potencial para o estudo da MS, apresentando uma melhora significativa para a detecção de lesões sutis, ainda em estágios iniciais da MS. Desta forma, as técnicas de processamento de imagens estão em constante aprimoramento para que sejam adaptados às novas modalidades de aquisição de imagens. Neste estudo focamos o desenvolvimento de uma técnica de processamento digital de imagens multimodais a fim de proporcionar uma solução viável para a rotina de diagnóstico por imagem em MS. Um conjunto de 25 pacientes de uma variante de MS foi selecionado aleatoriamente do banco de imagens do HCFMRP. Três modalidades de imagens foram coletadas para a avaliação da segmentação automatica (T1, T2-FLAIR e DTI), assim como a segmentação manual do especialista para cada paciente. Três métodos de segmentação multimodal automática de lesões foram analisados (Bayesiano, Frequentista e Agrupamento) afim de analisar a sensibilidade e especificidade de detecção de lesões na substância branca aparentemente normal (NAWM). Os resultados sugerem que o método de segmentação Bayesiano apresenta maior robustes e precisão na definição tanto de lesões visivelmente contrastantes em T1 e T2-FLAIR (i.e. lesões hipo e hiperintensas) assim como lesões da NAWM evidentes nos mapas quantitativos de DTI (FA e ADC). O erro associado à técninca automática de segmentação ficou em torno de 1.51 +- 0.51 % do volume total de lesões marcadas pelo especialista. Concluímos que o uso de ferramentas multimodais de segmentação de imagens MRI alcançou patamares razoáveis de detecção de lesões de MS, tornando assim uma ferramenta computacional hábil para uso no diagnóstico clínico. / Multiple sclerosis (MS) is a neurodegenerative disease that has gained great attention in the last decades, which magnetic resonance imaging (MRI) have shown as an important tool for the disease evaluation. However, one of the main challenges is guaranteeing greater lesion detection sensitivity and specificity in the whole central nervous system (CNS) and thus classify the different variants of MS, which aids in decision making for pharmacological treatment. In the last decades, the diffusion-weighted imaging (DWI) technique, especially the diffusion tensor imaging approach (DTI), has been evidenced with great potential for the study of MS, presenting a significant improvement for the detection of lesions even in early stages of MS. Hence, the techniques of image processing are constantly improving in order to be adapted on a multimodal image evaluation. In this study, the development of a multimodal digital image processing technique to provide a viable solution to the MS imaging routine was focused. A set of 25 patients from a MS variant was randomly selected from the HCFMRP imaging database. Three MR imaging modalities were collected for the evaluation of our automatic segmentation (T1, T2-FLAIR and DTI), as well as manual segmentation of the specialist for each patient. Three methods of automatic multimodal segmentation of MS lesions were analyzed (Bayesian, Frequentist and Clustering) in order to analyze the sensitivity and specificity of lesion detection in the apparently normal white matter (NAWM). The results suggest that the Bayesian segmentation method presented greater robustness and precision in the definition of visibly contrasting lesions in T1 and T2-FLAIR (i.e. hypo and hyperintense lesions) as well as NAWM lesions that are evident in quantitative DTI (FA and ADC). The error associated with the automatic segmentation technique was around 1.51 +- 0.51 % of the total lesion volume being evaluated by the a specialist. We conclude that the use of multimodal MRI images can be used in an automatic segmentation tools, reaching reasonable levels of MS lesion detection, thus making it a useful tool for clinical diagnosis.

Imagem por ressonância magnética tem sido um dos principais métodos para a aquisição de imagens para diagnósticos na medicina, em especial para a obtenção de medidas do cérebro. Apesar de se mostrar muito eficiente, o método atualmente utilizado para a realização da ressonância em hospitais e centros de diagnósticos, em alguns casos, necessita da aplicação de um contraste de gadolínio intravenoso. Essa injeção do contraste pode mostrar-se um tanto quanto invasivo, podendo em alguns casos resultar em algumas reações indesejadas nos pacientes. Em vista disso, um método que tem sido bastante estudado recentemente e muito promissor é o de Arterial Spin Labeling (ASL). Este método tem como sua principal vantagem o fato de não ser invasivo e de possibilitar a quantificação da perfusão sanguínea cerebral (CBF). No presente trabalho, foi feita uma otimização do contraste na aquisição das fases mais tardias da metodologia de ASL em múltiplas fases. Isso foi feito através de uma modulação do angulo de flip e é particularmente importante para a análise das imagens de pacientes com problemas neurovasculares, principalmente aqueles associados ao retardo nos tempos de trânsito do sangue arterial. Também, foi realizada toda a obtenção e processamento de dados para a avaliação da perfusão sanguínea cerebral utilizando o método proposto. / Magnetic resonance imaging has been one of the major methods to acquire images for medical diagnoses, specially, for obtaining brain images. Although the major method using magnetic resonance used today has high efficiency, in some cases it needs an injection of intravascular contrast agent, like gadolinium. This contrast agent application can be a lot invasive for the patient, in extremes cases resulting to allergic reactions the patient. Therefore, a method that has been studied recently and is very promising is the Arterial Spin Labeling (ASL). This method has the major advantage the feature that it is completely non invasive for the patient and it allows to quantify the perfusion value. In this work, it was implemented an optimization of the contrast in the late phases of ASL multiphase acquisition. It was made using a modulation of the flip angle and it is critical to analyze images from patients with some neurovascular disease, especially those associated with arterial blood transit time delay. Besides that, it was made all data acquisition and data processing for the brain perfusion evaluation using the proposed method.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema integrado transdutor/bobinas de gradientes de alto desempenho para Imagens por Ressonância Magnética. Este sistema é composto por um transdutor de radiofreqüência tipo sela e um conjunto de 3 bobinas locais assimétricas. No desenho do transdutor foram otimizados os parâmetros: relação sinal ruído e uniformidade do campo magnético por ele gerado. A densidade de corrente de cada bobinas local foi otimizada mediante técnicas numéricas estocásticas para gerar um gradiente de campo magnético uniforme em cada uma das 3 direções do espaço numa região das dimensões do crânio. O conjunto de bobinas de gradientes construído possui um diâmetro livre de 31.5 cm e gera em média 25 mT/m/A por bobina, com indutâncias inferiores a 310 mH. São mostradas as aplicações clínicas desenvolvidas nas áreas de imagens tridimensionais e angiografia, a partir das seqüências de pulsos implementadas e aproveitando o uso do sistema integrado, em um tomógrafo de ressonância magnética de 0.5 Tesla. Imagens de phantom foram adquiridas em menos de 500 ms usando o conjunto integrado e técnicas do tipo Echo Planar Imaging. Aspectos referentes à caracterização e correção de campos magnéticos estáticos e homogêneos são também comentados. As soluções descritas nesta tese têm um amplo conteúdo tecnológico e beiram nas fronteiras da Física Aplicada e a Engenharia Biomédica. / Here we describe the development of a high performance radio-frequency/gradient coil integrated system for Magnetic Resonance Imaging. A saddle radio-frequency coil and a three-axis asymmetric local gradient coil composed this system. Two parameters were optimized in the RF coil design: signal-to-noise ratio and magnetic field uniformity. The current density of each local coil was optimized using stochastic numerical techniques, in order to generate a uniform magnetic field gradient by axis in a region representing a human head. The build gradient coil set has an inner diameter of 31 cm. The average gradient efficient of the three-axis is 25 mT/m/A and the maximum inductance is less than 310 mH. We show the clinical applications performed in three-dimensional and angiography imaging areas in a 0.5 Tesla magnetic resonance tomograph. These applications were optimized to taking advantage from the integrated system. Phantom images were acquired in less than 500 millisecond using echo planar techniques and the integrated set. Some aspects about static and homogeneous magnetic field characterization and correction are also commented. In this work we described solutions with wide technologic content close to the boundaries of the Applied Physics and Biomedical Engineering.

Experimentos de Imagens por Ressonância Magnética (IRM) em pequenos animais, assim como em humanos, exigem um conjunto especifico de bobinas de Radiofrequência (RF) para maximizar ambos a homogeneidade de campo durante a transmissão e a Relação Sinal Ruído (RSR) durante a recepção. As geometrias mais comuns de bobinas transmissoras utilizadas em sistemas de humanos são as bobinas tipo gaiola ou Birdcage Coil. Dentre as geometrias de bobinas receptoras, o conceito de bobina tipo Phased Array é amplamente utilizado em aplicações que necessitam de alta RSR em uma grande região de interesse, além de permitirem obter imagens com metodologias de aquisição paralela. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um conjunto de bobinas transmissoras e receptoras especificamente projetadas para a aquisição de imagens do cérebro de ratos para o estudo do hipocampo. As geometrias de bobinas transmissoras estudadas foram dois Birdcages com 8 e 16 condutores e a geometria proposta por nós chamada Double Crossed Saddle (DCS Coil). Para a recepção desenvolvemos uma bobina de superfície com dois loops e um Phased Array com dois canais de recepção. Os resultados confirmam que dentre as bobinas transmissoras desenvolvidas a geometria do tipo Birdcage com 16 condutores é a mais homogênea, produzindo campos de RF com alta uniformidade em regiões de interesse de até 80% do diâmetro interno das bobinas. No entanto, o elevado número de capacitores em sua estrutura faz com que a geometria DCS coil, devido à sua simplicidade e reduzido número de capacitores, represente uma alternativa em experimentos onde as condições de carga da amostra possam variar. Dentre as geometrias de receptoras estudadas a bobina de superfície obteve maior desempenho em termos de RSR em comparação com o Phased Array de 2 canais. A comparação dos resultados utilizando bobinas específicas para a transmissão e recepção com uma bobina volumétrica operando como transmissora e receptora simultaneamente comprova a superioridade em termo de RSR dos sistemas que utilizam bobinas dedicadas, sendo confirmados através de imagens in vivo do cérebro de ratos, possibilitando aquisições com mesma resolução e RSR em um tempo reduzido de experimento. / Magnetic Resonance Imaging (MRI) experiments on small animals, as well as in human, require a specific RF coil set in order to maximize the Radiofrequency (RF) field homogeneity during transmission and Signal-to-Noise Ratio (SNR) during reception. The most common geometries of RF transmitter coil used in human systems are the well known Birdcage resonators. Among the receiver coils geometry the concept of NMR Phased Arrays or multi channel coils is widely employed in applications that need a high SNR in a large region of interest (ROI), further allowing parallel imaging acquisition methodologies. The work reported here describes the development of a transmit-only and receive-only RF coil set actively detuned specifically designed to MRI acquisition of rats brain for purposes of neuroscience studies. The transmitter geometries developed were two Birdcages with 8 and 16 rungs and our proposed geometry named Double Crossed Saddle (DCS). For reception we developed one common surface coil made of two turn loops and a 2-channel Phased Array, both actively detuned during reception. The results have confirmed that the 16 rungs Birdcage are superior among other transmit coils in producing homogeneous RF field inside a ROI of 80% of coil´s inner diameter. However, the simplicity and reduced number of capacitors makes the DCS coil a good choice in experiments with different samples and load conditions. Among the receive coils developed, the surface coil showed a better SNR in comparison with the 2-channel Phased array, which has the advantage of producing a large area with high SNR. The SNR of both surface coil and 2-channel array was compared with a transceiver Saddle Crossed coil, available at our lab, specific designed to obtain rat brain images. These results have corroborated that transmit-only and receive-only RF coils have best performance than transceiver volume coils for obtain MRI images of rats brain, allowing image acquisition with same resolution and reduced scan time.

Imagem por ressonância magnética tem sido um dos principais métodos para a aquisição de imagens para diagnósticos na medicina, em especial para a obtenção de medidas do cérebro. Apesar de se mostrar muito eficiente, o método atualmente utilizado para a realização da ressonância em hospitais e centros de diagnósticos, em alguns casos, necessita da aplicação de um contraste de gadolínio intravenoso. Essa injeção do contraste pode mostrar-se um tanto quanto invasivo, podendo em alguns casos resultar em algumas reações indesejadas nos pacientes. Em vista disso, um método que tem sido bastante estudado recentemente e muito promissor é o de Arterial Spin Labeling (ASL). Este método tem como sua principal vantagem o fato de não ser invasivo e de possibilitar a quantificação da perfusão sanguínea cerebral (CBF). No presente trabalho, foi feita uma otimização do contraste na aquisição das fases mais tardias da metodologia de ASL em múltiplas fases. Isso foi feito através de uma modulação do angulo de flip e é particularmente importante para a análise das imagens de pacientes com problemas neurovasculares, principalmente aqueles associados ao retardo nos tempos de trânsito do sangue arterial. Também, foi realizada toda a obtenção e processamento de dados para a avaliação da perfusão sanguínea cerebral utilizando o método proposto. / Magnetic resonance imaging has been one of the major methods to acquire images for medical diagnoses, specially, for obtaining brain images. Although the major method using magnetic resonance used today has high efficiency, in some cases it needs an injection of intravascular contrast agent, like gadolinium. This contrast agent application can be a lot invasive for the patient, in extremes cases resulting to allergic reactions the patient. Therefore, a method that has been studied recently and is very promising is the Arterial Spin Labeling (ASL). This method has the major advantage the feature that it is completely non invasive for the patient and it allows to quantify the perfusion value. In this work, it was implemented an optimization of the contrast in the late phases of ASL multiphase acquisition. It was made using a modulation of the flip angle and it is critical to analyze images from patients with some neurovascular disease, especially those associated with arterial blood transit time delay. Besides that, it was made all data acquisition and data processing for the brain perfusion evaluation using the proposed method.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema integrado transdutor/bobinas de gradientes de alto desempenho para Imagens por Ressonância Magnética. Este sistema é composto por um transdutor de radiofreqüência tipo sela e um conjunto de 3 bobinas locais assimétricas. No desenho do transdutor foram otimizados os parâmetros: relação sinal ruído e uniformidade do campo magnético por ele gerado. A densidade de corrente de cada bobinas local foi otimizada mediante técnicas numéricas estocásticas para gerar um gradiente de campo magnético uniforme em cada uma das 3 direções do espaço numa região das dimensões do crânio. O conjunto de bobinas de gradientes construído possui um diâmetro livre de 31.5 cm e gera em média 25 mT/m/A por bobina, com indutâncias inferiores a 310 mH. São mostradas as aplicações clínicas desenvolvidas nas áreas de imagens tridimensionais e angiografia, a partir das seqüências de pulsos implementadas e aproveitando o uso do sistema integrado, em um tomógrafo de ressonância magnética de 0.5 Tesla. Imagens de phantom foram adquiridas em menos de 500 ms usando o conjunto integrado e técnicas do tipo Echo Planar Imaging. Aspectos referentes à caracterização e correção de campos magnéticos estáticos e homogêneos são também comentados. As soluções descritas nesta tese têm um amplo conteúdo tecnológico e beiram nas fronteiras da Física Aplicada e a Engenharia Biomédica. / Here we describe the development of a high performance radio-frequency/gradient coil integrated system for Magnetic Resonance Imaging. A saddle radio-frequency coil and a three-axis asymmetric local gradient coil composed this system. Two parameters were optimized in the RF coil design: signal-to-noise ratio and magnetic field uniformity. The current density of each local coil was optimized using stochastic numerical techniques, in order to generate a uniform magnetic field gradient by axis in a region representing a human head. The build gradient coil set has an inner diameter of 31 cm. The average gradient efficient of the three-axis is 25 mT/m/A and the maximum inductance is less than 310 mH. We show the clinical applications performed in three-dimensional and angiography imaging areas in a 0.5 Tesla magnetic resonance tomograph. These applications were optimized to taking advantage from the integrated system. Phantom images were acquired in less than 500 millisecond using echo planar techniques and the integrated set. Some aspects about static and homogeneous magnetic field characterization and correction are also commented. In this work we described solutions with wide technologic content close to the boundaries of the Applied Physics and Biomedical Engineering.

Experimentos de Imagens por Ressonância Magnética (IRM) em pequenos animais, assim como em humanos, exigem um conjunto especifico de bobinas de Radiofrequência (RF) para maximizar ambos a homogeneidade de campo durante a transmissão e a Relação Sinal Ruído (RSR) durante a recepção. As geometrias mais comuns de bobinas transmissoras utilizadas em sistemas de humanos são as bobinas tipo gaiola ou Birdcage Coil. Dentre as geometrias de bobinas receptoras, o conceito de bobina tipo Phased Array é amplamente utilizado em aplicações que necessitam de alta RSR em uma grande região de interesse, além de permitirem obter imagens com metodologias de aquisição paralela. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um conjunto de bobinas transmissoras e receptoras especificamente projetadas para a aquisição de imagens do cérebro de ratos para o estudo do hipocampo. As geometrias de bobinas transmissoras estudadas foram dois Birdcages com 8 e 16 condutores e a geometria proposta por nós chamada Double Crossed Saddle (DCS Coil). Para a recepção desenvolvemos uma bobina de superfície com dois loops e um Phased Array com dois canais de recepção. Os resultados confirmam que dentre as bobinas transmissoras desenvolvidas a geometria do tipo Birdcage com 16 condutores é a mais homogênea, produzindo campos de RF com alta uniformidade em regiões de interesse de até 80% do diâmetro interno das bobinas. No entanto, o elevado número de capacitores em sua estrutura faz com que a geometria DCS coil, devido à sua simplicidade e reduzido número de capacitores, represente uma alternativa em experimentos onde as condições de carga da amostra possam variar. Dentre as geometrias de receptoras estudadas a bobina de superfície obteve maior desempenho em termos de RSR em comparação com o Phased Array de 2 canais. A comparação dos resultados utilizando bobinas específicas para a transmissão e recepção com uma bobina volumétrica operando como transmissora e receptora simultaneamente comprova a superioridade em termo de RSR dos sistemas que utilizam bobinas dedicadas, sendo confirmados através de imagens in vivo do cérebro de ratos, possibilitando aquisições com mesma resolução e RSR em um tempo reduzido de experimento. / Magnetic Resonance Imaging (MRI) experiments on small animals, as well as in human, require a specific RF coil set in order to maximize the Radiofrequency (RF) field homogeneity during transmission and Signal-to-Noise Ratio (SNR) during reception. The most common geometries of RF transmitter coil used in human systems are the well known Birdcage resonators. Among the receiver coils geometry the concept of NMR Phased Arrays or multi channel coils is widely employed in applications that need a high SNR in a large region of interest (ROI), further allowing parallel imaging acquisition methodologies. The work reported here describes the development of a transmit-only and receive-only RF coil set actively detuned specifically designed to MRI acquisition of rats brain for purposes of neuroscience studies. The transmitter geometries developed were two Birdcages with 8 and 16 rungs and our proposed geometry named Double Crossed Saddle (DCS). For reception we developed one common surface coil made of two turn loops and a 2-channel Phased Array, both actively detuned during reception. The results have confirmed that the 16 rungs Birdcage are superior among other transmit coils in producing homogeneous RF field inside a ROI of 80% of coil´s inner diameter. However, the simplicity and reduced number of capacitors makes the DCS coil a good choice in experiments with different samples and load conditions. Among the receive coils developed, the surface coil showed a better SNR in comparison with the 2-channel Phased array, which has the advantage of producing a large area with high SNR. The SNR of both surface coil and 2-channel array was compared with a transceiver Saddle Crossed coil, available at our lab, specific designed to obtain rat brain images. These results have corroborated that transmit-only and receive-only RF coils have best performance than transceiver volume coils for obtain MRI images of rats brain, allowing image acquisition with same resolution and reduced scan time.