A pesquisa bioquímica no campo da Metabolômica/Metabonômica tem se intensificado consideravelmente nos últimos anos, por sua capacidade de adquirir uma grande quantidade de informação a respeito do comportamento de um organismo através de seu metabolismo. Para isso, frequentemente faz uso da aplicação das mais diversas técnicas analíticas, como a Ressonância Magnética Nuclear. A Ivermectina é um fármaco de amplo uso no Brasil, dada a sua eficiência no controle de verminoses e pragas em gado (e humanos) e está aqui inserida no contexto metabolômico/metabonômico dadas as inúmeras violações ocorridas na carne brasileira exportada. A não observância dos períodos adequados de carência para abate dos animais tratados pode refletir seriamente na qualidade destes produtos. Assim, utilizou-se a Ivermectina como forma de provocar mudanças no metabolismo de bovinos e camundongos, procurando-se correlacionar as variações encontradas à dose aplicada. Através de ferramentas auxiliares, como RMN-2D e ferramentas quimiométricas exploratórias, fez-se a avaliação de amostras de plasma sanguíneo e urina bovinos, e plasma sanguíneo de camundongos Balb-C, após administração de Ivermectina. Os resultados obtidos mostram que a Ivermectina tem influência no balanço energético do organismo, interferindo nos níveis de lactato e β-hidróxibutirato, podendo estar ligada ao aparecimento de uma condição metabólica crítica em mamíferos, relacionada à alta concentração de corpos cetônicos na corrente sanguínea dos mesmos. / The biochemical research in the field of Metabolomics/ Metabonomics has grown considerably in recent years because its capability of acquiring a large amount of information about the behavior of an organism through its metabolism. For this, it often applies several analytical techniques such as Nuclear Magnetic Resonance. Ivermectin is a drug widely used in Brazil, for its effectiveness in controlling verminosis and pests in livestock (and humans) and is here inserted in the metabolomic/metabonomic context because of the numerous breaches occurred in brazilian beef exports. Failures to comply with the appropriate withdrawal periods for slaughtering treated animals may reflect seriously on the quality of these products. Thus, we used Ivermectin as a metabolism change inducer in cattle and mice, trying to correlate these variations to the applied dose. Through auxiliary tools such as 2D-NMR and chemometric exploratory tools, we evaluated samples of bovine blood plasma and urine, and blood plasma of Balb-C mice, after Ivermectin administration. The results show that Ivermectin has influence on the organism\'s energy balance, interfering with lactate and β-hydroxybutyrate which can be connected to the onset of a critical metabolic condition in mammals, related to the high concentration of ketone bodies in their blood stream.

A pesquisa bioquímica no campo da Metabolômica/Metabonômica tem se intensificado consideravelmente nos últimos anos, por sua capacidade de adquirir uma grande quantidade de informação a respeito do comportamento de um organismo através de seu metabolismo. Para isso, frequentemente faz uso da aplicação das mais diversas técnicas analíticas, como a Ressonância Magnética Nuclear. A Ivermectina é um fármaco de amplo uso no Brasil, dada a sua eficiência no controle de verminoses e pragas em gado (e humanos) e está aqui inserida no contexto metabolômico/metabonômico dadas as inúmeras violações ocorridas na carne brasileira exportada. A não observância dos períodos adequados de carência para abate dos animais tratados pode refletir seriamente na qualidade destes produtos. Assim, utilizou-se a Ivermectina como forma de provocar mudanças no metabolismo de bovinos e camundongos, procurando-se correlacionar as variações encontradas à dose aplicada. Através de ferramentas auxiliares, como RMN-2D e ferramentas quimiométricas exploratórias, fez-se a avaliação de amostras de plasma sanguíneo e urina bovinos, e plasma sanguíneo de camundongos Balb-C, após administração de Ivermectina. Os resultados obtidos mostram que a Ivermectina tem influência no balanço energético do organismo, interferindo nos níveis de lactato e β-hidróxibutirato, podendo estar ligada ao aparecimento de uma condição metabólica crítica em mamíferos, relacionada à alta concentração de corpos cetônicos na corrente sanguínea dos mesmos. / The biochemical research in the field of Metabolomics/ Metabonomics has grown considerably in recent years because its capability of acquiring a large amount of information about the behavior of an organism through its metabolism. For this, it often applies several analytical techniques such as Nuclear Magnetic Resonance. Ivermectin is a drug widely used in Brazil, for its effectiveness in controlling verminosis and pests in livestock (and humans) and is here inserted in the metabolomic/metabonomic context because of the numerous breaches occurred in brazilian beef exports. Failures to comply with the appropriate withdrawal periods for slaughtering treated animals may reflect seriously on the quality of these products. Thus, we used Ivermectin as a metabolism change inducer in cattle and mice, trying to correlate these variations to the applied dose. Through auxiliary tools such as 2D-NMR and chemometric exploratory tools, we evaluated samples of bovine blood plasma and urine, and blood plasma of Balb-C mice, after Ivermectin administration. The results show that Ivermectin has influence on the organism\'s energy balance, interfering with lactate and β-hydroxybutyrate which can be connected to the onset of a critical metabolic condition in mammals, related to the high concentration of ketone bodies in their blood stream.

Blood oxygenation level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) is the dominant tool used for mapping human brain function because it is non-invasive, does not use ionizing radiation, and offers relatively high spatial and temporal resolution compared to other neuroimaging techniques. Unfortunately, conventional fMRI techniques cannot map brain function in the inferior temporal cortex (ITC) and orbitofrontal cortex (OFC). These brain regions experience severe magnetic field distortions due to magnetic susceptibility mismatch with the neighboring air-filled ear-canals (ITC) or sinus cavities (OFC), causing loss of the fMRI signal. Functional imaging capability is important for gaining a better understanding of these brain regions and the diseases that commonly affect them (Alzheimer’s disease and epilepsy (ITC), Parkinson’s disease and schizophrenia (OFC)). Balanced steady state free precession (balanced SSFP) is a relatively new fMRI technique that can measure function in all brain regions. Rather than diffuse signal loss, balanced SSFP images exhibit signal loss in spatially periodic, narrow bands. Banding artifacts cannot be eliminated in a single scan, but the phase of the banding artifacts can be controlled by the experimenter, permitting the combination of two antiphase balanced SSFP images to produce a single image free of banding artifacts. Unfortunately, image-corrupting transient signal oscillations limit the rate at which the banding artifact phase can be modified, such that the banding-artifact-free image acquisition rate is prohibitively slow for most clinical and neuroscience applications. This work describes the development of a modified balanced SSFP fMRI technique, alternating SSFP, which permits rapid, banding-artifact-free balanced SSFP fMRI. Theoretical modeling was used to find a rapid transition between antiphase balanced SSFP images with minimal transient signal oscillations. Monte Carlo simulations were used to optimize alternating SSFP acquisition parameters for BOLD sensitivity, with comparison to established balanced SSFP acquisitions. Rat fMRI was used to confirm these predictions. Finally, the ability of alternating SSFP to provide rapid, banding-artifact-free balanced SSFP fMRI in humans at 4 T was demonstrated.

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A aplicação de uma sequência de pulsos com tempo de repetição muito menor que os tempos de relaxação Tp << T2; T1, faz com que a magnetização atinja um estado estacionário descrito por H.Y. Carr como Estado Estacionário em Precessão Livre, Steady State Free Precession (SSFP). Nessa condição, o sinal é composto pela complexa sobreposição das componentes FID e eco. Sequências tipo SSFP são utilizadas na aquisição rápida de sinais, resultando em uma boa razão sinal ruído (s/r) em curto intervalo de tempo, porém introduzem fortes anomalias de fase e amplitude devido a complexa interação das componentes que formam o estado estacionário. Neste trabalho, desenvolvemos sequências de pulsos tipo SSFP para RMN em alta e baixa resolução com alternância e incremento de fase. Em alta resolução desenvolvemos as sequências SSFPdx e SSFPdxdt com incremento de fase linear e quadrático respectivamente. Os resultados mostram que espectros de núcleos com baixa sensibilidade podem ser obtidos com mesma razão s/r em menor tempo experimental e as sequências desenvolvidas removem as anomalias espectrais. Em baixa resolução, os resultados mostram que a introdução de alternâncias de fase na Continuous Wave Free Precession (CWFP) possibilita a remoção da dependência da sequência com o offset de frequência e com o tempo entre pulsos. Além disso, mostramos que a sequência CP-CWFPx-x com ângulo de refocalização pequeno (5&deg; a 10&deg;) possibilita a estimativa rápida do tempos de relaxação longitudinal. Apresentamos também resultados dos estudos e desenvolvidos no estágio de pesquisa no exterior, onde as sequências de pulsos no estado estacionário &ndash; DECPMG e Split 180&deg; &ndash; foram estudas numericamente e implementadas nos sistemas magnéticos compactos: mini-Halbach e MOUSE-NMR. Por fim, são apresentados resultados com os métodos de processamento de dados Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) e a Transformada Inversa de Laplace aplicados na análise de sinais SSFP. Resultados mostram que KBDM é uma ferramenta útil no processamento de dados em alta e baixa resolução, tanto na obtenção de espectros como na determinação da distribuição dos tempos de relaxação. / The application of a pulse sequence with repetition time much smaller than the relaxation times, Tp << T2; T1, causes the magnetization to reach a steady state, described by H. Y. Carr as a Steady State Free Precession (SSFP). In this condition, the signal is composed of the complex overlapping of the FID and eco components. SSFP type sequences are used in fast acquisition of NMR signals, resulting in a good signal to noise ratio (s/r) in a short time interval, however, they introduce phase and amplitude anomalies due to the complex interaction between the components of the steady state. In this work, we develop SSFP type pulse sequences for NMR in high and low resolution, with alternation and increment of phase. In high resolution, we develop SSFPdx and SSFPdxdt sequences, with linear and quadratic phase increment respectively. Results show that the low sensitivity nuclei spectra can be obtained with the same s/r ratio in smaller experimental time, about an order of magnitude, and the developed sequences can remove the spectral anomalies. In low resolution, the results show that the introduction of a phase alternation in the Continuous Wave Free Precession (CWFP) allows the elimination of the dependence of the sequence with the offset frequency and the time between pulses. Besides, we show that the CP-CWFPx-x sequence with a small refocalization angle (5° to 10°) allows the fast estimative of the longitudinal relaxation time in a single experiment. The results of the studies conducted during an international research internship are also presented. Steady state pulse sequences &ndash; DECPMG and Split 180° &ndash; were studied and implemented in compact magnetic systems: mini-Halbach and MOUSE-NMR. Finally, the results of the application of the Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) and the Inverse Laplace Transform for the analysis of SSFP signals are presented. The results show that KBDM is a useful tool in data processing for low and high resolution, both for obtaining spectra and determining the relaxation times distribution.

Este trabalho consiste em realizar um estudo detalhado das vantagens e desvantagens da utilização do FDM (Filter Diagonalization Method) para a análise de dados obtidos pela sequência de Precessão Livre no Estado Estacionário (Steady State Free Precession - SSFP) para aquisição rápida de espectros de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). No caso de RMN de baixa resolução, o procedimento de aquisição rápida, SSFP, é uma poderosa ferramenta para melhorar a relação sinal/ruído, apresentando muitas aplicações práticas. Apesar desse sucesso em baixa resolução, a SSFP não é rotineiramente utilizada para aplicações em RMN de alta resolução, provavelmente devido ao (1) artefatos provenientes do truncamento do sinal e (2) as anomalias causadas pela mistura do FID com o eco dos sinais. Existem na literatura inúmeras possíveis técnicas para suprimir este tipo de problemas, porém, nenhuma delas é capaz de realmente eliminar as anomalias geradas devido ao procedimento de aquisição rápida da SSFP. O FDM é um método paramétrico não-linear para fitar sinais no domínio do tempo. Seu objetivo fundamental é resolver o Problema da Inversão Harmônica, HIP, tornando-se robusto e adequado para a análise espectral de sinais no domínio do tempo nos casos onde a Transformada de Fourier falha. Neste trabalho, demonstramos que o FDM pode ser implementado para análises de sinais SSFP, com mais eficiência que os obtidos pelos procedimentos padrões de TF. A temperatura ambiente, espectros de RMN 13C de amostras de brucina, obtidos com tempo entre pulsos de 100ms, podem ser reproduzidos com boa relação sinal/ruído e alta resolução por meio do FDM. A limitação da análise por FDM é mais relevante nos casos de espectros com alta densidade de picos em uma determinada região espectral. Nestes casos, o curto período de observação do sinal na janela do tempo impõe uma série de limitações na resolução obtida pelo FDM. / This work consists in a detailed study of the advantages and disadvantages of the use of the Filter Diagonalization Method, FDM, for data analysis in Steady State Free Precession, SSFP, technique, usually employed to implement fast acquisition of Nuclear Magnetic Resonance, NMR, spectra. In the case of low resolution NMR using fast acquisition procedures, SSFP is a powerful tool to improve signal-to-noise ratio, presenting several important practical applications. Despite its success in the low resolution regime, SSFP is not a routine technique for high resolution applications, so far, mainly because of (1) truncation artifacts and (2) the intrinsic anomalies caused by admixture of free-induction-decay and echo signals. The literature reports many possible techniques to solve such kind of problems, but, none of them is capable to really eliminate the generated spectra anomalies caused by the fast acquisition procedure used in SSFP. FDM is a parametric method for non-liner fitting performed in the time domain. Its main goal is to solve the Harmonic Inversion Problem, HIP, making it robust and suitable for spectral analysis of time signals in the cases where the Fourier Transform, FT, technique fail. In this work we demonstrate that FDM can be used to implement the analysis of the SSFP data, with more efficiency than that achieve by appropriated FT procedures. Room temperature 13C NMR spectra of brucine samples, obtained from pulse sequences with 100 ms repetition time, can be reproduced with good signal-to-noise ratio and high resolution by means of the FDM. The limitation of the FDM analysis is more relevant in the case of spectra with a high density of peaks in a limited spectral frequency region. In these cases, the reduced short observation time window imposes serious limitation to the resolution achieved by the FDM.

A aplicação de uma sequência de pulsos com tempo de repetição muito menor que os tempos de relaxação Tp << T2; T1, faz com que a magnetização atinja um estado estacionário descrito por H.Y. Carr como Estado Estacionário em Precessão Livre, Steady State Free Precession (SSFP). Nessa condição, o sinal é composto pela complexa sobreposição das componentes FID e eco. Sequências tipo SSFP são utilizadas na aquisição rápida de sinais, resultando em uma boa razão sinal ruído (s/r) em curto intervalo de tempo, porém introduzem fortes anomalias de fase e amplitude devido a complexa interação das componentes que formam o estado estacionário. Neste trabalho, desenvolvemos sequências de pulsos tipo SSFP para RMN em alta e baixa resolução com alternância e incremento de fase. Em alta resolução desenvolvemos as sequências SSFPdx e SSFPdxdt com incremento de fase linear e quadrático respectivamente. Os resultados mostram que espectros de núcleos com baixa sensibilidade podem ser obtidos com mesma razão s/r em menor tempo experimental e as sequências desenvolvidas removem as anomalias espectrais. Em baixa resolução, os resultados mostram que a introdução de alternâncias de fase na Continuous Wave Free Precession (CWFP) possibilita a remoção da dependência da sequência com o offset de frequência e com o tempo entre pulsos. Além disso, mostramos que a sequência CP-CWFPx-x com ângulo de refocalização pequeno (5&deg; a 10&deg;) possibilita a estimativa rápida do tempos de relaxação longitudinal. Apresentamos também resultados dos estudos e desenvolvidos no estágio de pesquisa no exterior, onde as sequências de pulsos no estado estacionário &ndash; DECPMG e Split 180&deg; &ndash; foram estudas numericamente e implementadas nos sistemas magnéticos compactos: mini-Halbach e MOUSE-NMR. Por fim, são apresentados resultados com os métodos de processamento de dados Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) e a Transformada Inversa de Laplace aplicados na análise de sinais SSFP. Resultados mostram que KBDM é uma ferramenta útil no processamento de dados em alta e baixa resolução, tanto na obtenção de espectros como na determinação da distribuição dos tempos de relaxação. / The application of a pulse sequence with repetition time much smaller than the relaxation times, Tp << T2; T1, causes the magnetization to reach a steady state, described by H. Y. Carr as a Steady State Free Precession (SSFP). In this condition, the signal is composed of the complex overlapping of the FID and eco components. SSFP type sequences are used in fast acquisition of NMR signals, resulting in a good signal to noise ratio (s/r) in a short time interval, however, they introduce phase and amplitude anomalies due to the complex interaction between the components of the steady state. In this work, we develop SSFP type pulse sequences for NMR in high and low resolution, with alternation and increment of phase. In high resolution, we develop SSFPdx and SSFPdxdt sequences, with linear and quadratic phase increment respectively. Results show that the low sensitivity nuclei spectra can be obtained with the same s/r ratio in smaller experimental time, about an order of magnitude, and the developed sequences can remove the spectral anomalies. In low resolution, the results show that the introduction of a phase alternation in the Continuous Wave Free Precession (CWFP) allows the elimination of the dependence of the sequence with the offset frequency and the time between pulses. Besides, we show that the CP-CWFPx-x sequence with a small refocalization angle (5° to 10°) allows the fast estimative of the longitudinal relaxation time in a single experiment. The results of the studies conducted during an international research internship are also presented. Steady state pulse sequences &ndash; DECPMG and Split 180° &ndash; were studied and implemented in compact magnetic systems: mini-Halbach and MOUSE-NMR. Finally, the results of the application of the Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) and the Inverse Laplace Transform for the analysis of SSFP signals are presented. The results show that KBDM is a useful tool in data processing for low and high resolution, both for obtaining spectra and determining the relaxation times distribution.

Este trabalho consiste em realizar um estudo detalhado das vantagens e desvantagens da utilização do FDM (Filter Diagonalization Method) para a análise de dados obtidos pela sequência de Precessão Livre no Estado Estacionário (Steady State Free Precession - SSFP) para aquisição rápida de espectros de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). No caso de RMN de baixa resolução, o procedimento de aquisição rápida, SSFP, é uma poderosa ferramenta para melhorar a relação sinal/ruído, apresentando muitas aplicações práticas. Apesar desse sucesso em baixa resolução, a SSFP não é rotineiramente utilizada para aplicações em RMN de alta resolução, provavelmente devido ao (1) artefatos provenientes do truncamento do sinal e (2) as anomalias causadas pela mistura do FID com o eco dos sinais. Existem na literatura inúmeras possíveis técnicas para suprimir este tipo de problemas, porém, nenhuma delas é capaz de realmente eliminar as anomalias geradas devido ao procedimento de aquisição rápida da SSFP. O FDM é um método paramétrico não-linear para fitar sinais no domínio do tempo. Seu objetivo fundamental é resolver o Problema da Inversão Harmônica, HIP, tornando-se robusto e adequado para a análise espectral de sinais no domínio do tempo nos casos onde a Transformada de Fourier falha. Neste trabalho, demonstramos que o FDM pode ser implementado para análises de sinais SSFP, com mais eficiência que os obtidos pelos procedimentos padrões de TF. A temperatura ambiente, espectros de RMN 13C de amostras de brucina, obtidos com tempo entre pulsos de 100ms, podem ser reproduzidos com boa relação sinal/ruído e alta resolução por meio do FDM. A limitação da análise por FDM é mais relevante nos casos de espectros com alta densidade de picos em uma determinada região espectral. Nestes casos, o curto período de observação do sinal na janela do tempo impõe uma série de limitações na resolução obtida pelo FDM. / This work consists in a detailed study of the advantages and disadvantages of the use of the Filter Diagonalization Method, FDM, for data analysis in Steady State Free Precession, SSFP, technique, usually employed to implement fast acquisition of Nuclear Magnetic Resonance, NMR, spectra. In the case of low resolution NMR using fast acquisition procedures, SSFP is a powerful tool to improve signal-to-noise ratio, presenting several important practical applications. Despite its success in the low resolution regime, SSFP is not a routine technique for high resolution applications, so far, mainly because of (1) truncation artifacts and (2) the intrinsic anomalies caused by admixture of free-induction-decay and echo signals. The literature reports many possible techniques to solve such kind of problems, but, none of them is capable to really eliminate the generated spectra anomalies caused by the fast acquisition procedure used in SSFP. FDM is a parametric method for non-liner fitting performed in the time domain. Its main goal is to solve the Harmonic Inversion Problem, HIP, making it robust and suitable for spectral analysis of time signals in the cases where the Fourier Transform, FT, technique fail. In this work we demonstrate that FDM can be used to implement the analysis of the SSFP data, with more efficiency than that achieve by appropriated FT procedures. Room temperature 13C NMR spectra of brucine samples, obtained from pulse sequences with 100 ms repetition time, can be reproduced with good signal-to-noise ratio and high resolution by means of the FDM. The limitation of the FDM analysis is more relevant in the case of spectra with a high density of peaks in a limited spectral frequency region. In these cases, the reduced short observation time window imposes serious limitation to the resolution achieved by the FDM.

Os tempos de relaxação longitudinal (T1) e transversal (T2) têm sido frequentemente utilizados na RMN no domínio tempo (RMN-DT) para a obtenção de propriedades físicas e químicas de alimentos, polímeros, petróleo e produtos farmacêuticos. A sequência de pulsos Carr-Purcell- Meiboom-Gill (CPMG) é o método tradicional e mais utilizado para medida de T2, por ser uma técnica rápida para determinação deste tempo de relaxação. Por outro lado, a determinação do T1 não é muito comum, pois as técnicas tradicionalmente utilizadas para sua mensuração, Inversão Recuperação (IR) e Saturação Progressiva (SP), requerem longo tempo de análise. Desta forma, vários autores vêm desenvolvendo métodos bidimensionais (2D) rápidos, para medida de ambos os tempos de relaxação ou da razão T1/T2. Entretanto, estes métodos requerem sequências de pulsos e tratamentos de dados mais sofisticados do que os métodos unidimensionais (1D). Recentemente têm sido desenvolvidas técnicas 1D rápidas para determinação simultânea de T1 e T2 no estado estacionário de precessão livre (Steady State Free Precession - SSFP). Estas sequências são denominadas de Continuous Wave Free Precession (CWFP) e Carr-Purcell Continuos Wave Free Precession (CP-CWFP). A desvantagem desses métodos, é que estes necessitam o ajuste da frequência de offset e do tempo entre os pulsos (Tp), a fim de se obter um ângulo de precessão múltiplo ímpar de &pi;. Desta forma, neste estudo foi proposta a utilização de técnicas provenientes da CWFP com alternância de fase (AF) de &pi; entre os pulsos, as quais na condição de ressonância são independentes do Tp, para Tp&lt;T2&lowast;. Estas sequências são a CWFPx-x e CP-CWFPx-x, que se diferem da CWFP e CP-CWFP somente pela AF de &pi; entre os pulsos de refocalização (x\' e -x\') e a CPMG90y-y que é similar a CPMG90, porém, os pulsos de refocalização são com alternância de fase (y e -y). Nestas sequências, os tempos de relaxação são determinados através da amplitude do sinal logo após o primeiro pulso, |M0|, a amplitude do sinal no estado estacionário, |MEE|, e a constante de tempo exponencial T&lowast;. As constantes de tempo T1 e T2 obtidas com as sequências com AF de &pi; foram iguais ou muito similares às obtidas pelos métodos padrão de determinação destas constantes de tempo (IR e CPMG). Entretanto, dentre as sequências com e sem AF de &pi; apresentadas neste estudo, a CP-CWFPx-x demonstrou ser a melhor sequência para determinação de T1 e T2. Já que o sinal desta apresenta elevada faixa dinâmica do estado quase-estacionário ao estado estacionário que permite a determinação dos tempos de relaxação em amostras com qualquer razão T1/T2. Ainda, esta característica da CP-CWFPx-x possibilita sua aplicação em casos onde há baixa razão sinal ruído. / Longitudinal (T1) and transverse (T2) relation times have been often used in time domain NMR (TD-NMR) to obtain physical and chemical properties of the food, polymers, petroleum and pharmaceutical materials. The Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) pulse sequence is the standard method to measure T2 because it is a fast and accurate method. On the other hand, pulse sequences for T1 determination, as Inversion Recovery (IR) e Saturation Progressive (SP), is not common, such require long time. Under these circumstances, several authors developed two-dimensional (2D) fast methods to determine relation times and/or T1/T2 ratio. However, these methods require pulse sequences that are more sophisticated and difficult data processing than one-dimensional (1D) method. This way, recently, fast 1D techniques, based on Steady State Free Precession (SSFP), has been developed to determine simultaneous T1 and T2.These methods are named the Continuous Wave Free Precession (CWFP) and Carr-Purcell Continuos Wave Free Precession (CP-CWFP). The main disadvantage of these methods is that they require the adjustment of the offset frequency and the time between pulses (Tp) in order to obtain a precession angle odd multiple of &pi;. Therefore, in this study, it proposed to use CWFP technique with &pi; phase alternation (PA), which in resonance are Tp independent, when Tp&lt;T2&lowast;. These pulse sequences were named CWFPx-x, CP-CWFPx-x. They are similar to CWFP and CP-CWFP, however with &pi; PA between refocusing pulse (x\' and -x\'). In addition, other pulse sequence, named CPMG90y-y will be analyzed. It is similar to CPMG90, however, the refocusing pulses have PA (y\' and -y\'). In these pulse sequences, the relaxation times are determine by the signal amplitude immediately after the first pulse |M0| and in the stationary state |Mss|, as wells as the exponential time constant T&lowast;. T1 and T2 determine by the &pi; PA sequences were similar those one obtained by standard methods, IR and CPMG. Nevertheless, among the sequences with or without PA, show in this study, the CP-CWFPx-x proved be the best sequence for T1 and T2 determination, because of its highest dynamic range of the quasi-stationary state to stationary state. Thus, it provides the relaxation times determination independent of the T1/T2 ratio and can be use in cases of the low-reason signal to noise ratio.

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.