Quantitative perfusion mapping using a novel reference region-based model for DCE-MRI

Dynamic Contrast Enhanced (DCE) MRI is an imaging modality that visualizes blood supply in tissues by acquiring multiple images that show the passage of an injected contrast agent as it travels via the cardiovascular system. This information is useful in oncology because tumours tend to have abnormal blood supply. Quantitative analysis of DCE-MRI data requires the use of a mathematical model that describes the kinetics of the contrast agent. In this thesis, an existing model is modified to derive a new version that reduces the number of fitting parameters. It is shown that this modification improves the accuracy and precision of parameter estimates in simulation and in-vivo data, resulting in maps that have less variability and show structures that are consistent with well-established models. These results suggest that this modified model, which is called the Constrained Linear Reference Region Model(CLRRM), could improve the efficacy of quantitative perfusion mapping using DCE-MRI.L'imagerie par résonance magnétique dynamique avec agent de contraste («Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging», ou DCE-MRI) permet la visualisation de la perfusion par l'acquisition de plusieurs images qui montrent le passage de contraste injecté lorsqu'il circule dans le système cardiovasculaire. Cette information est utile en oncologie parce que les tumeurs ont généralement une perfusion anormale. L'analyse quantitative de DCE-MRI exige un modèle mathématique qui décrit la cinétique du contraste. Dans cette thèse, un modèle existant est modifié pour obtenir une nouvelle version qui réduit le nombre de paramètres. Il est démontré par des simulation et sur données in-vivo que cette modification améliore l'exactitude et la précision des paramèters et que les cartes résultantes ont moins de variabilité et montrent des structures en accord avec un modèle bien fondé. Ces résultats suggèrent que ce modèle modifié, appelée le «Constrained Linear Reference Region Model» (CLRRM), pourrait améliorer l'efficacité de la cartographiequantitative de la perfusion avec la technique de DCE-MRI