Real-time Magnetic Resonance Imaging

Abstract

In dieser Dissertation wurde ausgehend von einer umfassenden Analyse der physikalischen Rahmenbedingungen eine generische Lösung für die Echtzeit-MRT entwickelt. Sie basiert auf der FLASH (fast low angle shot) Technik zur schnellen Datenakquisition, welche in Kombination mit einer radialen Ortskodierung alle fundamentalen Herausforderungen für die Echtzeit-MRT erfüllt. Sie erlaubt insbesondere eine schnelle und kontinuierliche Bildgebung bei hoher Bewegungs-robustheit unter Gewährleistung der Patientensicherheit. Die Rekonstruktion mit der sogenannten Gridding-Technik liefert Bilder ohne Artefakte durch Unterabtastung oder Bewegung. Dabei erlaubt eine vorherige Kompression der Empfangskanäle mit einer Hauptkomponentenanalyse eine schnelle Bildrekonstruktion ohne erkennbare Verzögerung auch für Empfangsspulen mit einer großen Anzahl von Spulenelementen. Durch eine „sliding window“-Technik wird eine hohe Bildrate von bis zu 40 Hz und eine flexible Anpassung von räumlicher u! nd zeitlicher Auflösung erreicht. In experimentellen Untersuchungen mit Testpersonen wurde die „balanced SSFP“-Variante der FLASH-Sequenz trotz ihrer bisherigen Beliebtheit für die Echtzeit-MRT wegen ihrer hohen Sensitivität gegenüber Magnetfeld-Inhomogenitäten und gewebe-bedingten Suszeptibilitätsdifferenzen zu Gunsten von „spoiled“ oder refokussierten FLASH-Varianten verworfen. Mit diesen Verfahren erreicht die vorgeschlagene Technik für die Echtzeit-MRT (i) eine exzellente Bildqualität mit gutem Signal-zu-Rausch-Verhältnis, (ii) die Möglichkeit von unterschiedlichen Kontrastdarstellungen, und (iii) eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung. Erste Untersuchungen der Funktion des Kiefergelenks, der Visualisierung der Sprechwerkzeuge während der Spracherzeugung und des kardiovaskulären Systems bei freier Atmung und ohne Synchronisation mit einem Elektrokardiogramm zeigen ein großes Potential zur Beantwortung einer breiten Palette von klinischen und wissenschaftlichen Fragen. Die Implementierung auf einem handelsüblichen MRT-System ohne Hardwaremodifikation ermöglicht dabei eine weite Verbreitung und Anwendbarkeit.