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A imagem por ressonância magnética (IRM) tem se tornado uma poderosa ferramenta clínica na avaliação da anatomia cerebral. Recentemente, várias técnicas têm tornado possível a caracterização da função cerebral através da estimativa de alguns parâmetros metabólicos. Uma dessas técnicas é a perfusão cerebral, que descreve a passagem de sangue através da rede vascular cerebral, e permite estimar, não invasivamente, algumas características das funções hemodinâmicas tais como Volume de Sangue Cerebral (CBV), Fluxo de Sangue Cerebral (CBF) e Tempo de Trânsito Médio (MTT). Neste trabalho foi desenvolvido um programa computacional, baseado na plataforma Matlab, que analisa as imagens e cria mapas de perfusão. Primeiro foi comparado o desempenho do método de ajuste de curvas convencional Levenberg-Marquardt (LM) versus o Método que utiliza o Algoritmo Genético (AG). Os resultados mostraram que os AGS são muito mais estáveis, com relação aos seus parâmetros de controle, do que o método usual LM e, portanto, fornece evidencias da eficácia do AG em relação ao método convencional. Como um segundo e principal objetivo nós aplicamos o método para construir e examinar os mapas de perfusão em pacientes com anemia falciforme (sickle cell disease -SCD), particularmente em relação a complicações neurológicas e anormalidades vistas como uma técnica de imagem complementar. Além disso, os mapas de perfusão agregam informação a respeito de aspectos funcionais do sistema vascular, que é complementar a informação anatômica. Os nossos resultados com mostraram que esses mapas são uma ferramenta importante para auxiliar na avaliação clínica dos pacientes com anemia falciforme, como também podem ser aplicados para avaliar áreas em risco tão bem quanto ajudar no tratamento clínico de tais pacientes. Magnetic Resonance Imaging (MRI) has become a powerful clinical tool for evaluation of brain anatomy. Several recently techniques have made possible the characterization of brain function via assessment of metabolic parameters. One of these techniques is the cerebral perfusion, which describes passage of blood through the brain\'s vascular network, and al- lows estimating, non-invasively, some characteristics of hemodynamic functions such as Cerebral Blood Volume (CBV), cerebral blood flow (CBF) and mean transit time (MTT). In this work a computational program was development, based on Matlab platform, which analyze perfusion images and create perfusion maps. First, the performance of conven- tional Levenberg-Marquardt Method (LM) versus a Genetic Algorithms (GAs) was com- pared. The results showed that the GAs are more stable than usual LM method with rela- tion to their control parameters and therefore provides evidence the effectiveness of the GAs with relation to a conventional method. As a second and principal objective we ap- plied the method to construct and examine perfusion maps of patients with sickle cell dis- ease (SCD), particularly in relation to the neurological complications and to abnormalities seen with complementary imaging techniques. Moreover, perfusion maps aggregate infor- mation about functional aspects of the vascular system, which is complementary to ana- tomical information. Our results show that these maps are an important tool to support clinical evaluation of sickle cell disease patients, as it may be applied to evaluate brain areas at risk as well as a help in the clinical treatment of such patients.

O mecanismo de contraste mais utilizado em imagens funcionais por ressonância magnética (functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI), também conhecido por sinal BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) mede indiretamente a atividade neural, sendo sensível a mudanças no fluxo cerebral sangüíneo (Cerebral Blood Flow, CBF), na taxa cerebral metabólica do oxigênio (Cerebral Metabolic Rate of Oxygen, CMRO2) e no volume cerebral sanguíneo (Cerebral Blood Volume, CBV) e, em princípio, ele pode ser utilizado para mapear perfusão cerebral. Desse modo, o objetivo principal deste trabalho foi investigar, quantitativamente, alterações perfusionais no cérebro humano mapeadas pelas mudanças do sinal BOLD em resposta à indução transitória do estado de apnéia. Para isso, imagens por ressonância magnética foram obtidas através de um scanner de 1.5 T Siemens (Magneton Vision) com seqüências do tipo EPI-BOLD. Nesta pesquisa, foi analisada a influência da duração da apnéia no sinal BOLD. Observou-se, também, a diferença ocasionada no sinal em duas situações: apnéia iniciando-se após a inspiração ou após a expiração. Além disso, foi estudada a propagação deste sinal BOLD pelas diferentes regiões cerebrais. Por último, fazendo uso deste sinal BOLD, construiu-se mapas para obter informações a respeito do volume cerebral sangüíneo. Pelos dados obtidos, foi possível analisar o comportamento do sinal BOLD quando na presença de diferentes PaO2 e PaCO2. Observaram-se, também, diferenças regionais na sensibilidade do sinal BOLD ocasionada pelo estado de apnéia induzido. Essa diferença pode estar relacionada à reatividade das artérias que irrigam cada região ou ao volume sangüíneo basal dessas artérias. Além disso, foi possível obter informações a respeito das características temporais da mudança do CBF para diferentes regiões do cérebro em resposta a hipercapnia. Também, foi feita a identificação de áreas corticais responsáveis pelo controle voluntário da respiração. Por fim, os mapas de B-CBV obtidos utilizando o contraste BOLD em resposta à apnéia foram capazes de refletir o volume sangüíneo local, embora, estudos para análise dos outros parâmetros que influenciam o sinal devam ser realizados. The BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) signal, is the most used contrast mechanism of the so called functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). Although it indirectly measures neuronal activity, its response is directly related to cerebral blood flow (CBF), Cerebral Metabolic Rate of Oxygen (CMRO2) and Cerebral Blood Volume (CBV) and can be, in principle, used to map cerebral perfusion. Thus, the main purpose of this study was to investigate, quantitatively, some aspects of perfusional alterations in the human brain. These changes were mapped by changes in the BOLD signal as a result of a global and uniform stimulation: hypercapnia induced by breath holding paradigms. Magnetic resonance images were acquired in a 1.5 T scanner (Siemens, Magneton Vision) with EPI-BOLD fMRI sequences. It was analyzed the BOLD dependency on breath holding duration and differences on the BOLD signal due the employed breath holding techniques: breath holding after expiration or after inspiration. The regional variability of the BOLD signal propagation was also studied. Moreover, the signal was used to construct maps based on CBV information. It was possible to gain information about the BOLD signal behavior that respond to PaO2 and PaCO2 alterations. Besides, it was demonstrated its regional variations sensibility, which can be correlated with arterial reactivity or the rest CBV of this arteries. It was also possible acquire information about the temporal characteristics of CBF changes induced by hypercapnia across brain regions as well as the identification of cortical areas that were responsible to the voluntary breathing. Finally, the B-CBV maps that used the BOLD con-trast were able to reflect CBV information, although, it is necessary the study of other parameters that can influence the signal.