Diffusion tensor imaging and fiber tractography: new approaches to study altered microstructure and evaluation in different pathologies

Diffusion tensor imaging is a non-invasive magnetic resonance imaging technique that allows one to infer information about the directionality of brain microstructure. In this thesis an overview on diffusion imaging is presented, as well as novel algorithms and applications, with the aim of better investigating and understanding microstructural brain charachteristics and organization in vivo. In particular, a novel tractography algorithm for the evaluation of diffusion and microstructure characteristics in white matter multiple sclerosis lesions is presented, as well as a novel technique for the study of altered thalamo-cortical connectivity in traumatic brain injury patients.

L'imaging da tensore di diusione (diffusion tensor imaging) è una tecnica di risonanza magnetica (magnetic resonance imaging, MRI) non invasiva, che permette di ottenere informazioni riguardanti la direzionalità della struttura microscopica cerebrale. In questa tesi vengono presentati dei nuovi algoritmi sviluppati con lo scopo di migliorare l'analisi e la comprensione delle caratteristiche microstrutturali e dell'organizzazione del cervello in vivo. In particolare, viene esposto un nuovo algoritmo di trattografia per la valutazione delle caratteristiche microstrutturali e di diffusione delle lesioni della materia bianca causate da sclerosi multipla, e una nuova tecnica per lo studio di alterazione nella connettività talamo corticale in pazienti colpiti da traumi cranici.