Learning Centre

Novel diffusion tensor imaging (DTI) approaches at 3 T

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Hari, Riitta, Acad. Prof., School of Science, O.V. Lounasmaa Laboratory, Brain Research Unit, Aalto University, Finland
dc.contributor.author Hiltunen, Jaana
dc.date.accessioned 2013-05-28T09:00:19Z
dc.date.available 2013-05-28T09:00:19Z
dc.date.issued 2013
dc.identifier.isbn 978-952-60-5197-0 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-5196-3 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/10229
dc.description.abstract Diffusion tensor imaging (DTI) records random thermal movements of water molecules in the body. In tissues with organized microstructure, such as the white matter of the brain, water tends to move (diffuse) more easily along the main direction of the fibers than in the orthogonal directions, resulting in anisotropic diffusion. The main parameter images of interest are the mean diffusivity (MD) describing the strength of diffusion, fractional anisotropy (FA) describing the asymmetry of diffusion (due to tissue structures), and tractography to visualize the 3D course of fiber tracts.  This Thesis arose from the methodological needs related to adoption of the DTI method into our laboratory. In the first study, mechanical vibrations during DTI were demonstrated to be unevenly distributed within the scanner. These vibrations, generally assumed to be negligible, thus have to be taken into consideration, as they may affect the image quality and accuracy of diffusion measurements. In the second study, pre-processing-effects of voxel-based analysis (VBA) of DTI data were evaluated using simulated brain lesions in MD and FA images. Pre-processing and inter-individual variation remarkably affected the outcome of the analysis even to such extent that some lesions were not detected by VBA. The success of lesion detection varied between the brain areas, and it was different for MD and FA. The third study was the first to demonstrate the feasibility of DTI in tracking distal peripheral nerves in both upper and lower limbs. As a continuation, DTI was in the fourth study applied to monitor patients with carpal tunnel syndrome, an entrapment of the median nerve at the wrist, before and after surgical therapy. Comparisons with healthy young control subjects revealed increased MD and decreased FA in patients, whereas results of patients and age-matched control subjects were rather similar. Post-operative healing was reflected in MD but not in FA. Numerous other DTI studies on peripheral nerves, published recently, indicate that this research area initiated by us is becoming increasingly popular.   en
dc.description.abstract Diffuusiotensorikuvauksella (DTI) mitataan vesimolekyylien lämpöliikettä kehossa ihmiseen kajoamatta. Järjestyneissä kudosrakenteissa (esimerkiksi aivojen valkeassa aineessa) on säikeitä, joiden suunnassa vesi diffundoituu paremmin kuin kohtisuoraan säikeitä vastaan; seurauksena on diffuusion anisotropia eli epäsymmetria. Kuva-analyyseissä mielenkiinnon kohteina ovat yleensä keskimääräinen diffuusion suuruus, kudosrakenteiden aikaansaama anisotropia  ja traktografia eli hermoratojen kartoitus, jolla hermoratoja voidaan visualisoida kolmiulotteisesti. Tämän väitöskirjan liipaisijana olivat uudet menetelmälliset haasteet, jotka liittyivät DTI-menetelmän käyttöönottoon laboratoriossamme. Ensimmäisessä osatyössä osoitettiin DTI-kuvauksen synnyttämän mekaanisen tärinän leviävän epätasaisesti kuvauslaitteen rakenteissa. Tämän vuoksi tärinän mahdollinen vaikutus kuvanlaatuun ja diffuusiomittausten tarkkuuteen on syytä huomioida, vaikka tärinän on aiemmin yleisesti arveltu olevan merkityksetöntä. Toisessa osatyössä tutkittiin kuvien esikäsittelyn vaikutusta vokselipohjaisen analyysin (VBA) tuloksiin käyttäen oikeita vaurioita jäljitteleviä keinotekoisia muutoksia MD- ja FA-kuvissa. Esikäsittely ja koehenkilöiden väliset eroavuudet vaikuttivat analyysien tuloksiin jopa niin suuressa määrin, että osa vauriokohdista jäi kokonaan löytymättä. Esikäsittelyn vaikutukset olivat erilaisia eri aivoalueilla ja myös MD- ja FA-kuvissa. Kolmannessa osatyössä osoitettiin ensimmäistä kertaa DTI:n soveltuvan ylä- ja alaraajojen distaalisten ääreishermojen kuvaukseen. Neljännessä osatyössä diffuusiotensorikuvauksella tutkittiin potilaita, joilla on todettu karpaalitunnelisyndrooma (yläraajan keskihermon pinnetila ranteessa) sekä ennen että jälkeen leikkaushoidon. Verrattuna nuorten verrokkihenkilöiden tuloksiin, potilaiden keskihermossa diffuusio oli lisääntynyt ja anisotropia vähentynyt, kun taas potilaiden ja samaan ikäluokkaan kuuluvien verrokkien tulokset olivat varsin samankaltaisia. Leikkauksen jälkeinen paraneminen näkyi diffuusion suuruudessa, mutta ei anisotropiassa. Myös ikä näytti vaikuttavan diffuusio- ja anisotropiatuloksiin. Viime aikoina on julkaistu lukuisa määrä ääreishermojen diffuusiotensorikuvaustutkimuksia ja vaikuttaa siltä, että tämän käynnistämämme tutkimusalueen suosio on nopeasti kasvamassa. fi
dc.format.extent 79 + app. 52
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 93/2013
dc.relation.haspart [Publication 1]: Hiltunen J, Hari R, Jousmaki V, Muller K, Sepponen R, and Joensuu R: Quantification of mechanical vibration during diffusion tensor imaging at 3T. NeuroImage 2006, 32: 93–103.
dc.relation.haspart [Publication 2]: Hiltunen J, Seppa M, and Hari R: Evaluation of voxel-based group-level analysis of diffusion tensor images using simulated brain lesions.Neuroscience Research 2011, 71: 377–386.
dc.relation.haspart [Publication 3]: Hiltunen J, Suortti T, Arvela S, Seppa M, Joensuu R, and Hari R: Diffusion tensor imaging and tractography of distal peripheral nerves at 3 T. Clinical Neurophysiology 2005, 116: 2315–2323.
dc.relation.haspart [Publication 4]: Hiltunen J, Kirveskari E, Numminen J, Lindfors N, Goransson H, and Hari R: Pre- and post-operative diffusion tensor imaging of median nerve in carpal tunnel syndrome. European Radiology 2012, 22:1310–1319.
dc.subject.other Medical sciences en
dc.subject.other Physics en
dc.title Novel diffusion tensor imaging (DTI) approaches at 3 T en
dc.title Uusia näkökulmia 3 teslan diffuusiotensorikuvaukseen (DTI) fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department O.V. Lounasmaa -laboratorio fi
dc.contributor.department O.V. Lounasmaa Laboratory en
dc.subject.keyword diffusion tensor imaging en
dc.subject.keyword DTI en
dc.subject.keyword vibration en
dc.subject.keyword voxel-based analysis en
dc.subject.keyword peripheral nerves en
dc.subject.keyword carpal tunnel syndrome en
dc.subject.keyword diffuusiotensorikuvaus fi
dc.subject.keyword DTI fi
dc.subject.keyword tärinä fi
dc.subject.keyword vokselipohjainen analyysi fi
dc.subject.keyword ääreishermot fi
dc.subject.keyword karpaalitunnelisyndrooma fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-5197-0
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Hari, Riitta, Acad. Prof., School of Science, O.V. Lounasmaa Laboratory, Brain Research Unit, Aalto University, Finland
dc.opn Pierpaoli, Carlo, Dr., National Institute of Child Health and Human Development (NICHD), National Institute of Health (NIH), USA
dc.contributor.lab Brain Research Unit en
dc.rev Waisman, Andrew Alexander, Prof., Laboratory for Brain Imaging and Behavior
dc.rev University of Wisconsin, USA
dc.rev Eskola, Hannu, Prof., Department of Electronics and Communications Engineering,Tampere University of Technology, Finland
dc.date.defence 2013-05-30


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse