Titelaufnahme

Titel
A flexible coil array for high resolution magnetic resonance imaging at 7 Tesla
VerfasserKriegl, Roberta
Begutachter / BegutachterinLaistler, Elmar
Erschienen2015
Umfang169 Bl.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
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SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Hochfeld-MR / Oberflächenspule / Spulenarray / Trasmissionslinienresonatoren / Entkopplung / Induktive Ankopplung
Schlagwörter (EN)Ultra-high field / surface coil / coil array / transmission line resonator / mutual decoupling / pick-up loop matching
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-8162 Persistent Identifier (URN)
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A flexible coil array for high resolution magnetic resonance imaging at 7 Tesla [9.95 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Magnetresonanztomographie (MRT) zählt zu den wichtigsten diagnostisch-bildgebenden Verfahren und ermöglicht eine nicht-invasive Erfassung vielfältiger quantitativer und funktioneller Informationen aus dem Inneren des menschlichen Körpers. Die Bildqualität wird dabei vom erreichbaren Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) bestimmt; insbesondere bei Anwendungen, die hohe räumliche und/oder zeitliche Auflösung verlangen, ist eine hohe Sensitivität des Messprozesses erforderlich.

Verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung des SNR sind durch die Erhöhung des statischen Magnetfelds, die Verbesserung der Sensitivität von verwendeten Hochfrequenz (HF)-Spulen und effizientere Pulssequenzen gegeben.

Diese Dissertation beschäftigt sich vorranging mit der Entwicklung hochsensitiver HF Spulen für biomedizinische Hochfeld-MRT. Dabei kommen insbesondere autoresonante Spulen basierend auf dem Transmissionsleitungsprinzip (TL) zum Einsatz. Durch die Verwendung flexibler Substratmaterialien können diese Spulen optimal an die anatomische Form der zu untersuchenden Körperregion angepasst werden, um dadurch die Sensitivität zu verbessern.

Oberstes technologisches Ziel ist die Entwicklung eines flexiblen HF Spulenarrays, welches in einem 7 T Ganzkörper MR-Scanner eingesetzt werden kann. Die Kombination mehrerer Spulen zu einem Array erlaubt die Ausweitung des Sichtfeldes, während gleichzeitig die hohe Empfindlichkeit der einzelnen kleinen Spulenelemente bewahrt werden kann. Außerdem ermöglichen Spulenarrays den Einsatz von paralleler Bildgebung, wodurch die MR Messungen deutlich beschleunigt werden können. Darüber hinaus wird in dieser Dissertation ein neues Design für Spulen nach dem TL-Prinzip vorgestellt, welches durch einen zusätzlichen Freiheitsgrad erstmals die Entwicklung großer TL-Spulenelemente mit mehreren Windungen für hohe Magnetfeldstärken ermöglicht. In dieser Dissertation werden die Entwicklung und Implementierung neuartiger HF Systeme beschrieben, sowie die Evaluierung ihrer Funktionsweise durch analytische und numerische Simulationen und durch Experimente im und außerhalb des MR Scanners.

Zusammenfassung (Englisch)

Magnetic resonance imaging (MRI), among other imaging techniques, has become a major backbone of modern medical diagnostics.

MRI enables the non-invasive combined, identification of anatomical structures, functional and chemical properties, especially in soft tissues. Nonetheless, applications requiring very high spatial and/or temporal resolution are often limited by the available signal-to-noise ratio (SNR) in MR experiments. Since first clinical applications, image quality in MRI has been constantly improved by applying one or several of the following strategies: increasing the static magnetic field strength, improvement of the radiofrequency (RF) detection system, development of specialized acquisition sequences and optimization of image reconstruction techniques.

This work is concerned with the development of highly sensitive RF detection systems for biomedical ultra-high field MRI. In particular, auto-resonant RF coils based on transmission line technology are investigated. These resonators may be fabricated on flexible substrate which enables form-fitting of the RF detector to the target anatomy, leading to a significant SNR gain.

The main objective of this work is the development of a flexible RF coil array for high-resolution MRI on a human whole-body 7 T MR scanner. With coil arrays, the intrinsically high SNR of small surface coils may be exploited for an extended field of view. Further, parallel imaging techniques are accessible with RF array technology, allowing acceleration of the image acquisition. Secondly, in this PhD project a novel design for transmission line resonators is developed, that brings an additional degree of freedom in geometric design and enables the fabrication of large multi-turn resonators for high field MR applications.

This thesis describes the development, successful implementation and evaluation of novel, mechanically flexible RF devices by analytical and 3D electromagnetic simulations, in bench measurements and in MRI experiments.