Titelaufnahme

Titel
Accelerated high-resolution 3D magnetic resonance spectroscopic imaging in the brain At 7 T / submitted by Gilbert Hangel
VerfasserHangel, Gilbert
Begutachter / BegutachterinBogner, Wolfgang
Erschienen2015
Umfang167 Bl. : zahlr. Ill.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Magnetresonanz Spektroskopische Bildgebung / T / Hochauflösend / Messbeschleunigung / Lipidunterdrückung / Hadamard Kodierung / Gehirn / Magnetresonanzbildgebung / Metabolische Bildgebung
Schlagwörter (EN)Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging / T / High Resolution / Parallel Imaging / Lipid Suppression / Hadamard Encoding / Brain / Magnetic Resonance Imaging / Metabolic Imaging
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-422 Persistent Identifier (URN)
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Accelerated high-resolution 3D magnetic resonance spectroscopic imaging in the brain At 7 T [14.91 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Mit der Ankündigung des ersten Magnetresonanz- (MR-)Scanner-Models mit 7 Tesla (T) Feldstärke für den klinischen Betrieb erhält die Entwicklung von Hochleistungs-Sequenzen für höhere Feldstärken verstärkte Bedeutung. Die Anwendung von magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) im Gehirn ist derzeit die einzige Methode, um die Verteilung von mehreren Metaboliten simultan zu bestimmen. Dieses diagnostische Potential kann in viele klinische Protokole integriert werden, zum Beispiel für die Beurteilung des Behandlungserfolges von Tumoren oder des Fortschritts von multipler Sklerose. Der Wechsel zu höheren Feldstärken wie 7 T bringt hauptsächlich eine verbesserte Signal-to-Noise Ratio (SNR) und verbesserte spektrale Qualität, ist aber andererseits durch stärkere Feldinhomogenitäten limitiert.

Notwendige Voraussetzungen für eine robuste, flexible und nützliche MRSI-Sequenz sind eine hohe räumliche Auflösung, reduzierte Messzeiten, die Erweiterbarkeit zu einer 3D-Sequenz und die Unterdrückung von spektraler Kontamination, die von transcranialen Lipiden verursacht wird. Diese Dissertation befasst sich mit diesen Herausforderungen und schlägt Lösungen vor um sie zu umgehen: Hadamard spectroscopic imaging (HSI) für Multischicht-MRSI, generalized autocalibrating partially parallel acquisition (GRAPPA) und Spiral-Trajektorien zur Messbeschleunigung, nichtselektive inversion recovery (IR) Lipid-Unterdrückung und die Kombination dieser Methoden. Weiters werden für 7 T optimierte Wasser-Unterdrückung und ultrahochauflösende (UHR-)MRSI vorgestellt. Um die klinische Machbarkeit dieser Ansätze zu demonstrieren, werden die Messresultate eines Glioma-Patienten präsentiert.

Die Dissertation endet mit einer Diskussion der Resultate im Kontext aktueller 7 T Hirn-MRSI-Forschung sowie möglichen zukünftigen Anwendungen und Verbesserungen für die MRSI-Sequenzen.

Zusammenfassung (Englisch)

With the announcement of the first series of magnetic resonance (MR) scanners with a field strength of 7 Tesla (T) intended for clinical practice, the development of high-performance sequences for higher field strengths has gained importance. Magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) in the brain currently offers the unique ability to spatially resolve the distribution of multiple metabolites simultaneously. Its big diagnostic potential could be applied to many clinical protocols, for example the assessment of tumour treatment or progress of Multiple Sclerosis. Moving to ultra-high fields like 7 T has the main benefits of increased signal-to-noise ratio (SNR) and improved spectral quality, but brings its own challenges due to stronger field inhomogeneities.

Necessary for a robust, flexible and useful MRSI sequence in the brain are high resolutions, shortened measurement times, the possibility for 3D-MRSI and the suppression of spectral contamination by trans-cranial lipids. This thesis addresses these limitations and proposes Hadamard spectroscopic imaging (HSI) as solution for multi-slice MRSI, the application of generalized autocalibrating partially parallel acquisition (GRAPPA) and spiral trajectories for measurement acceleration, non-selective inversion recovery (IR) lipid-suppression as well as combinations of these methods. Further, the optimisation of water suppression for 7 T systems and the acquisition of ultra-high resolution (UHR)-MRSI are discussed. In order to demonstrate the clinical feasibility of these approaches, MRSI measurement results of a glioma patient are presented.

The discussion of the obtained results in the context of the state-of-art in 7 T MRSI in the brain, possible future applications as well as potential further improvements of the MRSI sequences conclude this thesis.