Quantitative Post-Mortem MRI of the Human Brain: Exploring the Impact of Temperature and Iron on T1 Relaxation

This thesis investigates the effect of temperature and iron concentration on the longitudinal relaxation time (T1) in the post-mortem human brain. Thirteen deceased subjects underwent 3 Tesla MRI within 72 hours after death, with the brain still inside the skull and unfixed. For each subject, quantitative T1 maps were acquired at the beginning and end of the scan session. Iron concentrations were measured in selected brain regions using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Results showed that T1 increases with temperature, especially in gray matter, consistent with intra-scan heating due to radiofrequency energy deposition. A positive association between iron and R1 was observed in the basal ganglia, but further analysis suggested that this relationship is mainly driven by interregional differences in iron content rather than local correlations. This study provides new insights into the relaxation mechanisms in post-mortem MRI and highlights the importance of accounting for temperature and tissue composition in quantitative imaging analyses.

Questa tesi analizza l’effetto della temperatura e della concentrazione di ferro sul tempo di rilassamento longitudinale (T1) nel cervello umano post mortem. Tredici soggetti deceduti sono stati sottoposti a risonanza magnetica a 3 Tesla entro 72 ore dalla morte, con il cervello ancora all’interno del cranio e non trattato con fissativi. Per ciascun soggetto sono state ottenute mappe di T1 all’inizio e alla fine della scansione, mentre la concentrazione di ferro è stata misurata in diverse aree cerebrali tramite spettrometria ICP-MS. I risultati mostrano che T1 aumenta con la temperatura, in particolare nella sostanza grigia, a conferma di un riscaldamento intra-scan dovuto alle radiofrequenze. Un’associazione tra ferro e R1 è stata osservata nei gangli della base, ma analisi più approfondite indicano che tale relazione è guidata da differenze tra regioni piuttosto che da correlazioni locali. Il lavoro contribuisce alla comprensione dei meccanismi che regolano i parametri quantitativi in risonanza magnetica post mortem.