Arterial Spin Labeling

Description

Arterial spin labeling (ASL) is a novel MRI sequence which allows non invasive imaging and quantification of brain perfusion by magnetically labeling blood in the brain-feeding arteries. The purpose of the project is to evaluate and optimize sequence parameters, assess the potential for clinical applications of ASL and functional ASL, as well as propose novel methods of ASL image processing. Several projects concerning ASL are listed below.

Introduction to ASL

ASL is an MRI sequence that allows imaging and quantification of cerebral blood perfusion without injection any contrast agent. The principle relies on magnetically labeling the blood in the brain feeding arteries. The labeled blood traverses the vascular system and reaches the region of interest in the brain. A standard EPI acquisition is performed shortly after the labeling (inversion time TI). The labeled blood contributes to the signal in the imaged slice. Since the contribution of the labeled spins is around 1-2% of the EPI image magnitude a control image (without prior labeling) has to be obtained in order to extract perfusion parameters. The control/label difference image is perfusion weighted. With a-priori knowledge of the tissue relaxation times we are able to quantify the cerebral blood perfusion (CBF). In order to obtain sufficient signal-to-noise ratio usually 20-40 control/label image need to be acquired consecutively increasing the average acquisition time of a standard 3mm x 3mm x 7mm ASL scan to approximately 3 minutes. projects_ASL_principes

Sequence parameters

We performed two studies in order to select the optimal imaging parameters for our ASL sequences on a set of healthy volunteers. In the first one, we studied the influence of the inversion time on the quality of ASL images, the number and severity of the EPI and vascular artifacts and amount of noise in the images. In the second study, we performed qualitative and quantitative analysis of the quality of ASL images for different receiver coils, parallel imaging techniques and acceleration factors.

Functional ASL and comparison with BOLD

Recently proposed for activation-functional imaging (fASL), this technique is potentially a more direct biomarker of neuronal activity than the standard BOLD fMRI. Indeed, fASL allows direct and absolute quantification of activation-related cerebral blood flow (CBF) variations at capillary scale, whereas BOLD signal is multi-factorial, resulting from simultaneous variations of CBF, cerebral blood volume and cerebral oxygen consumption. We are studying the difference of functional ASL and BOLD methods on healthy volunteers.

research_ASL_fasl_bold

Methods for denoising ASL data

We have developed two methods for denoising the ASL data:

  • Using the temporal version of the NL-means algorithm

research_ASL_nlmeans_results

  • By correcting for the partial volume effects and smoothing the partial volume unaffected maps of gray matter and white matter perfusion. The partial volume ratios of GM and WM were extracted using the segmentation of the co-registered isotropic millimetric 3D T1.

research_ASL_PVE

Construction and evaluation of perfusion template

We have constructed a perfusion template with ASL images of healthy volunteers using the normalization to the MNI template. research_ASL_template

Clinical projects

Currently, we are working on several clinical projects involving application of ASL on patients with multiple sclerosis or psychiatric disorders.

Related Publications of the Team

Publications HAL du labo/EPI visages

2017

Conference papers

titre
Patch-based super-resolution for arterial spin labeling MRI
auteur
Cédric Meurée, Pierre Maurel, Elise Bannier, Christian Barillot
article
ISMRM 25th Annual Meeting & Exhibition, Apr 2017, Honolulu, United States
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-01558183/file/ISMRMposterCedricMeuree.pdf BibTex

2016

Journal articles

titre
Magnetic resonance imaging in children presenting migraine with aura: Association of hypoperfusion detected by arterial spin labelling and vasospasm on MR angiography findings
auteur
Domitille Cadiot, Romain Longuet, Bertrand Bruneau, Catherine Tréguier, Aline Carsin-Vu, Isabelle Corouge, Constantin Gomes, Maia Proisy
article
Cephalalgia, SAGE Publications, 2016, pp.333102417723570. 〈10.1177/0333102417723570〉
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BibTex
titre
An a contrario approach for the detection of patient-specific brain perfusion abnormalities with arterial spin labelling
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
NeuroImage, Elsevier, 2016, 134, 〈10.1016/j.neuroimage.2016.03.054〉
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-01291748/file/Maumet_NeuroImage_A_Contrario.pdf BibTex
titre
Arterial spin labeling in clinical pediatric imaging
auteur
Maia Proisy, B. Bruneau, C. Rozel, C. Treguier, K. Chouklati, L. Riffaud, P. Darnault, Jean-Christophe Ferré
article
Diagnostic and Interventional Imaging, Elsevier, 2016, 97 (2), pp.151–158. 〈10.1016/j.diii.2015.09.001〉
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2015

Journal articles

titre
Optimization of brain perfusion image quality by cortical surface-based projection of arterial spin labeling maps in early-onset Alzheimer’s disease patients
auteur
Sebastien Verclytte, Renaud Lopes, Christine Delmaire, Jean-Christophe Ferré, Florence Pasquier, Xavier Leclerc
article
European Radiology, Springer Verlag, 2015, 25 (8), pp.2479 – 2484. 〈10.1007/s00330-015-3652-0〉
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Conference papers

titre
Arterial spin labeling motor activation presurgical mapping for brain tumor resection
auteur
Isabelle Corouge, Elise Bannier, Elisabeth Le Rumeur, Jean-Christophe Ferré
article
ESMRMB, Oct 2015, Edinburgh, United Kingdom. 28 (suppl 1), pp.176, 2015
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BibTex
titre
On the feasibility and specificity of simultaneous EEG and ASL MRI at 3T
auteur
Elise Bannier, Marsel Mano, Stoermer Robert, Isabelle Corouge, Lorraine Perronnet, Jussi Lindgren, Anatole Lécuyer, Christian Barillot
article
Proceedings of ISMRM, May 2015, Toronto, Canada
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BibTex
titre
Faisabilité et spécificités de l’ASL-EEG simultané à 3T
auteur
Elise Bannier, Marsel Mano, Stoermer Robert, Isabelle Corouge, Lorraine Perronnet, Jussi Lindgren, Anatole Lécuyer, Christian Barillot
article
SFRMBM, Mar 2015, Grenoble, France. 2015
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2014

Journal articles

titre
Robust estimation of the cerebral blood flow in arterial spin labelling
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
Magnetic Resonance Imaging, Elsevier, 2014, 32 (5), pp.497 – 504. 〈10.1016/j.mri.2014.01.016〉
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00942814/file/Maumet_MRI_2014_ASL-M-estimators.pdf BibTex
titre
Template-based approach for detecting motor task activation-related hyperperfusion in pulsed ASL data.
auteur
Jan Petr, Jean-Christophe Ferré, Hélène Raoult, Elise Bannier, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
Human Brain Mapping, Wiley, 2014, pp.1179-89. 〈10.1002/hbm.22243〉
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2013

Journal articles

titre
Arterial spin labeling (ASL) perfusion: Techniques and clinical use
auteur
Jean-Christophe Ferré, Elise Bannier, Hélène Raoult, Géraldine Mineur, Béatrice Carsin-Nicol, Jean-Yves Gauvrit
article
Diagn Interv Imaging, To be filled IN, 2013, epub ahead of print. 〈10.1016/j.diii.2013.06.010〉
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BibTex
titre
Patient-specific detection of perfusion abnormalities combining within-subject and between-subject variances in Arterial Spin Labeling
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Béatrice Carsin, Christian Barillot
article
NeuroImage, Elsevier, 2013, 81C, pp.121-130. 〈10.1016/j.neuroimage.2013.04.079〉
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00816852/file/Maumet_NeuroImage_2013.pdf BibTex
titre
Anatomical variations of the anterior cerebral arterial circle visualized by multidetector computed tomography angiography: comparison with 3D rotational angiography
auteur
Jean-Christophe Ferré, Emilie Niederberger, Xavier Morandi, Hélène Raoult, Béatrice Carsin-Nicol, Jean-Yves Gauvrit
article
Journal de Neuroradiologie / Journal of Neuroradiology, Elsevier Masson, 2013, 40 (2), pp.112-20. 〈10.1016/j.neurad.2012.05.009〉
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BibTex
titre
Étude de la perfusion cérébrale par Arterial Spin Labeling : principes et applications en neurosciences cliniques
auteur
Aurore Esquevin, Hélène Raoult, Serge Belliard, Isabelle Corouge, Elise Bannier, Florence Lejeune, Christian Barillot, Jean-Christophe Ferré, Jean-Yves Gauvrit
article
Revue de Neuropsychologie, Adrsc, 2013, 5 (2), pp.135-141. 〈10.1684/nrp.2013.0265〉
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BibTex
titre
Optimal individual inversion time in brain arterial spin labeling perfusion magnetic resonance imaging: correlation with carotid hemodynamics measured with cine phase-contrast magnetic resonance imaging
auteur
Jean-Christophe Ferré, Jan Petr, Christian Barillot, Hélène Raoult, Jean-Yves Gauvrit
article
Journal of Computer Assisted Tomography, Lippincott, Williams & Wilkins, 2013, 37 (2), pp.247-51. 〈10.1097/RCT.0b013e31827cd548〉
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Conference papers

titre
Arterial Spin Labeling in Semantic Dementia: Hypoperfusion’s Detection and Diagnostic Accuracy. Could It Make as Well as FDG-PET?
auteur
Aurore Esquevin, Jean-Christophe Ferré, Florence Lejeune, Isabelle Corouge, Aymeric Stamm, Catherine Merck, Elise Bannier, Serge Belliard, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
RSNA, Nov 2013, France. pp.NA, 2013
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BibTex
titre
Functional Arterial Spin Labeling during a working memory task MRI at 3T. Comparison with BOLD fMRI
auteur
Isabelle Corouge, Elise Bannier, David Travers, Camille Maumet, Jean-Christophe Ferré, Alain Patat, Dominique Drapier, Christian Barillot
article
ESMRMB, Oct 2013, Toulouse, France. pp.242, 2013
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BibTex
titre
Robust perfusion maps in Arterial Spin Labeling by means of M-estimators
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
International Society for Magnetic Resonance in Medicine 21st Annual Meeting & Exhibition (ISMRM), Apr 2013, Salt Lake City, United States. pp.3037, 2013
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00784862/file/Maumet_ISMRM2013_outliers.pdf BibTex
titre
Arterial spin labeling magnetic resonance and fluorodeoxyglucose-positron emission tomography imaging in semantic dementia: group voxel-wise analysis
auteur
Aurore Esquevin, Isabelle Corouge, Florence Lejeune, Jean-Christophe Ferré, Elise Bannier, Catherine Merck, Serge Belliard, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
European Congress of Radiology (ECR), Mar 2013, Austria
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BibTex

Reports

titre
Quantifying CBF from Arterial Spin Labeling via Diverse-TI: sampling diversity or repetitions ?
auteur
Lei Yu, Pierre Maurel, Christian Barillot, Rémi Gribonval
article
[Research Report] RR-8258, INRIA Rennes – Bretagne Atlantique; INRIA. 2013
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https://hal.inria.fr/hal-00799718/file/RR_8258.pdf BibTex
titre
Patient-Specific Detection of Perfusion Abnormalities Combining Within- and Between-Subject Variances in ASL
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Béatrice Carsin, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
[Research Report] RR-8216, INRIA. 2013
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https://hal.inria.fr/hal-00781247/file/RR-8216.pdf BibTex

Theses

titre
From group to patient-specific analysis of brain function in arterial spin labelling and BOLD functional MRI
auteur
Camille Maumet
article
Other [cs.OH]. Université Rennes 1, 2013. English. 〈NNT : 2013REN1S042〉
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00863908/file/MAUMET_Camille.pdf BibTex

2012

Journal articles

titre
Functional arterial spin labeling: Optimal sequence duration for motor activation mapping in clinical practice.
auteur
Hélène Raoult, Jean-Christophe Ferré, Jan Petr, Elise Bannier, Aymeric Stamm, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
Journal of Magnetic Resonance Imaging, Wiley-Blackwell, 2012, 36 (6), pp.1435-44. 〈10.1002/jmri.23782〉
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BibTex
titre
Improving quality of arterial spin labeling MR imaging at 3 Tesla with a 32-channel coil and parallel imaging.
auteur
Jean-Christophe Ferré, Jan Petr, Elise Bannier, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
Journal of Magnetic Resonance Imaging, Wiley-Blackwell, 2012, 35 (5), pp.1233-9. 〈10.1002/jmri.23586〉
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00723540/file/ASL_32cx_jmri2012.pdf BibTex

Conference papers

titre
Automatic detection of perfusion abnormalities based on an Arterial Spin Labeling template
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
ISMRM scientific workshop. Perfusion MRI: Standardization, Beyond CBF & Everyday Clinical Applications, Oct 2012, Netherlands. pp.8, 2012
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00767115/file/Maumet_ISMRM_Perfusion2012_Hypo_hyper_perfusions.pdf BibTex
titre
Using negative signal in mono-TI pulsed arterial spin labeling to outline pathological increases in arterial transit times
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Elise Bannier, Christian Barillot
article
ISMRM Scientific Workshop. Perfusion MRI: Standardization, Beyond CBF & Everyday Clinical Applications, Oct 2012, Amsterdam, Netherlands. pp.42, 2012
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00767119/file/Maumet_ISMRM_Perfusion2012_Negative_signal.pdf BibTex
titre
Arterial Spin Labeling at 3T in semantic dementia: perfusion abnormalities detection and comparison with FDG-PET
auteur
Isabelle Corouge, Aurore Esquevin, Florence Lejeune, Jean-Christophe Ferré, Elise Bannier, Catherine Merck, Serge Belliard, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
MICCAI 2012 Workshop on Novel Biomarkers for Alzheimer’s Disease and Related Disorders, Oct 2012, Nice, France. pp.32-40, 2012
Accès au texte intégral et bibtex
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00730431/file/corouge.pdf BibTex
titre
Compressive Matched Filter for Cerebral Blood Flow Quantification with ASL: sampling diversity or repetition?
auteur
Lei Yu, Pierre Maurel, Christian Barillot, Rémi Gribonval
article
Miccai Workshop on Sparsity Techniques in Medical Imaging (STMI’12), Oct 2012, Nice, France. pp.0-0, 2012
Accès au texte intégral et bibtex
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00762774/file/Compressive_Matched_Filter_for_Cerebral_Blood_Flow_Quantification_with_ASL.pdf BibTex
titre
Arterial spin labeling at 3T in semantic dementia: Perfusion abnormalities detection
auteur
Aurore Esquevin, Isabelle Corouge, Elise Bannier, Jean-Christophe Ferré, Catherine Merck, Florence Lejeune, Serge Belliard, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
ISMRM scientific workshop. Perfusion MRI: Standardization, Beyond CBF & Everyday Clinical Applications,, Oct 2012, Netherlands. pp.39, 2012
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BibTex
titre
Arterial Spin Labeling et TEP-FDG dans la démence sémantique
auteur
Aurore Esquevin, Florence Lejeune, Serge Belliard, Jean-Christophe Ferré, Isabelle Corouge, Elise Bannier, Christian Barillot, Catherine Merck, Jean-Yves Gauvrit
article
Journées Françaises de Radiologie, Oct 2012, France
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BibTex
titre
Fluorodeoxyglucose-Positron Emission Tomography in Semantic Dementia and Correlation with Arterial Spin Labeling Magnetic Resonance Imaging
auteur
Aurore Esquevin, Jean-Christophe Ferré, Serge Belliard, Isabelle Corouge, Elise Bannier, Christian Barillot, Catherine Merck, Jean-Yves Gauvrit, Florence Lejeune
article
Annual Congress of the European Association of Nuclear Medicine (EANM), Oct 2012, Italy
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BibTex
titre
Robust Cerebral Blood Flow Map Estimation in Arterial Spin Labeling
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
International Workshop on Multimodal Brain Image Analysis (MBIA), held in conjunction with MICCAI 2012, Oct 2012, Nice, France. pp.215-224, 2012
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00724974/file/Maumet_MBIA2012.pdf BibTex
titre
A comprehensive framework for the detection of individual brain perfusion abnormalities using Arterial Spin Labeling
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention (MICCAI), Oct 2012, Nice, France. pp.542-549, 2012
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00720593/file/Maumet_MICCAI2012.pdf BibTex
titre
A contrario detection of focal brain perfusion abnormalities based on an Arterial Spin Labeling template
auteur
Camille Maumet, Pierre Maurel, Elise Bannier, Jean-Christophe Ferré, Christian Barillot
article
9th IEEE International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI), May 2012, Barcelona, Spain. pp.1176-1179, 2012
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00677106/file/Maumet_ISBI2012.pdf BibTex

2011

Journal articles

titre
Innovations in functional MR imaging of the brain: arterial spin labeling and diffusion
auteur
Hélène Raoult, Jan Petr, Jean-Yves Gauvrit, Aymeric Stamm, Elise Bannier, Christian Barillot, Jean-Christophe Ferré
article
Journal de Radiologie, Elsevier Masson, 2011, 92 (10), pp.878-88. 〈10.1016/j.jradio.2011.04.016〉
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BibTex
titre
Arterial spin labeling for motor activation mapping at 3T with a 32-channel coil: Reproducibility and spatial accuracy in comparison with BOLD fMRI.
auteur
Hélène Raoult, Jan Petr, Elise Bannier, Aymeric Stamm, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot, Jean-Christophe Ferré
article
NeuroImage, Elsevier, 2011, epub ahead of print. 〈10.1016/j.neuroimage.2011.06.011〉
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BibTex
titre
Evaluation of functional arterial spin labeling data using a perfusion template
auteur
Jan Petr, Elise Bannier, Hélène Raoult, Jean-Christophe Ferré, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
BMC Neuroscience, BioMed Central, 2011, 12 (Suppl 1), pp.P9
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00610654/file/1471-2202-12-S1-P9.pdf BibTex
titre
Evaluation of functional arterial spin labeling data using a perfusion template
auteur
Jan Petr, Elise Bannier, Hélène Raoult, Jean-Christophe Ferré, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
BMC Neuroscience, BioMed Central, 2011, 12 (Suppl 1), pp.P9
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https://hal.inria.fr/hal-01070256/file/1471-2202-12-S1-P9.pdf BibTex

Conference papers

titre
Construction and evaluation of a quantitative arterial spin labeling brain perfusion template at 3T
auteur
Jan Petr, Jean-Christophe Ferré, Elise Bannier, Hélène Raoult, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
8th IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro (ISBI’2011), Mar 2011, Chicago, United States. pp.1035, 2011, 〈10.1109/ISBI.2011.5872578〉
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00601149/file/Petr11a.pdf BibTex
titre
Reproducibility of Arterial Spin Labeling for Motor Activation Mapping: Evaluation of a short 3 min duration sequence
auteur
Hélène Raoult, Jan Petr, Jean-Yves Gauvrit, Aymeric Stamm, Elise Bannier, Christian Barillot, Jean-Christophe Ferré
article
European Congress of Radiology (ECR 2011), Mar 2011, Vienna, Austria
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BibTex

2010

Journal articles

titre
Anatomic variants of the anterior part of the cerebral arterial circle at multidetector computed tomography angiography.
auteur
Emilie Niederberger, Jean-Yves Gauvrit, X. Morandi, Béatrice Carsin-Nicol, T. Gauthier, Jean-Christophe Ferré
article
Journal de Neuroradiologie / Journal of Neuroradiology, Elsevier Masson, 2010, 37 (3), pp.139-47. 〈10.1016/j.neurad.2009.12.004〉
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BibTex
titre
Chronic and treatment-resistant depression: a study using arterial spin labeling perfusion MRI at 3Tesla.
auteur
Bérengère Duhameau, Jean-Christophe Ferré, Pierre Jannin, Jean-Yves Gauvrit, Marc Vérin, Bruno Millet, Dominique Drapier
article
Psychiatry Research, Elsevier, 2010, 182 (2), pp.111-6. 〈10.1016/j.pscychresns.2010.01.009〉
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00546501/file/Nvelle_version_Article_Psy_Research_NeuroI.pdf BibTex

Conference papers

titre
Perfusion cérébrale par ASL Pulsé à 3T : quel est le TI optimal?
auteur
Jean-Christophe Ferré, Jan Petr, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
Journées Françaises de Radiologie, Oct 2010, Paris, France
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http://www.hal.inserm.fr/inserm-00601134/file/Ferre10a.pdf BibTex
titre
La qualité des cartographies perfusionnelles d’ASL pulsé à 3T est-elle corrélée au débit artériel?
auteur
Jean-Christophe Ferré, Jan Petr, Christian Barillot, Jean-Yves Gauvrit
article
Journées Françaises de Radiologie, Oct 2010, Paris, France
Accès au texte intégral et bibtex
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00601137/file/Ferre10b.pdf BibTex
titre
Optimisation et reproductibilité d’une séquence d’arterial spin labeling cérébrale à 3 Tesla
auteur
Arnaud Le Guen, Jean-Yves Gauvrit, Jan Petr, Christian Barillot, Jean-Christophe Ferré
article
37ème Congrès annuel de la Société Française de Neuroradiologie, Mar 2010, Paris, France
Accès au texte intégral et bibtex
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00601142/file/LeGuen10b.pdf BibTex
titre
Optimization and reproducibility of brain arterial spin labeling sequence at 3 Tesla
auteur
Arnaud Le Guen, Jean-Yves Gauvrit, Jan Petr, Christian Barillot, Jean-Christophe Ferré
article
European Congress of Radiology (ECR 2010), Mar 2010, Vienna, Austria
Accès au bibtex
BibTex
titre
Improving arterial spin labeling by temporal filtering
auteur
Jan Petr, Jean-Christophe Ferré, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
SPIE Medical Imaging 2010: Image Processing, Feb 2010, San Diego, United States. 7623, pp.n.a, 2010, 〈10.1117/12.843960〉
Accès au texte intégral et bibtex
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00601146/file/Petr10a.pdf BibTex
titre
Denoising arterial spin labeling MRI using tissue partial volume
auteur
Jan Petr, Jean-Christophe Ferré, Jean-Yves Gauvrit, Christian Barillot
article
SPIE Medical Imaging 2010: Image Processing, Feb 2010, San Diego, United States. 7623, pp.n.a, 2010, 〈10.1117/12.844443〉
Accès au texte intégral et bibtex
http://www.hal.inserm.fr/inserm-00601147/file/Petr10b.pdf BibTex

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