@phdthesis{Weber2011,
  author    = {Weber, Daniel},
  title     = {Morphologische und funktionelle MRT-Infarktcharakterisierung und Entwicklung einer diffusionsgewichteten MRT-Methode},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71157},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Diffusionstensorbildgebung im Vergleich zu anderen Parametermethoden f{\"u}r die Infarktcharakterisierung Ziel dieses Teils der Arbeit war die Kl{\"a}rung der Frage, welches Potential verschiedene MR-Parametersequenzen bei der Charakterisierung eines myokardialen Infarkts sowohl im akuten als auch im chronischen Fall haben. Dazu wurde eine Studie mit akut und chronisch infarzierten Rattenherzen durchgef{\"u}hrt. Untersucht wurden die Parameter T1, T2 und T2* sowie die aus der Diffusionstensorbildgebung berechneten Parameter ADC, FA, cs, cp und cl . Es zeigte sich, dass es kein Analogon zum bei einer cerebralen Isch{\"a}mie bekannten Mismatch-Konzept gibt. Weder im akuten noch im chronischen war Fall eine ausgewiesene Differenz im diagnostizierten Infarktareal zwischen verschiedenen Sequenzen feststellbar. Alles in allem eignen sich zur detaillierten Charakterisierung der Infarktnarbe am besten eine T2*- oder eine Diffusionstensorsequenz. Die T2*-Sequenz liefert optisch das aufschlussreichere Bild, die aufwendigere Diffusionstensorsequenz dagegen bietet aufgrund der vielfachen Darstellungsm{\"o}glichkeiten im Postprocessing ein Mehr an Information und zeigt dazu eine Ver{\"a}nderung der Narbe im Zeitverlauf. Oxygenierungsmessung am M{\"a}useherz in vivo Die Charakterisierung einer Infarktnarbe kann auch {\"u}ber die Darstellung morphologischer Strukturen hinaus erfolgen. Die Oxygenierung ist ein komplexer Parameter, der funktionelle Auskunft {\"u}ber die Vaskularisierung und Viabilit{\"a}t des Gewebes geben kann. Zugang zu diesem Parameter erh{\"a}lt man {\"u}ber T2*-Messungen, da der Parameter T2* sensitiv auf chemisch gebundenen Sauerstoff reagiert. Hier wurden der Einfluss von reiner Sauerstoffatmung im Gegensatz zu normaler Raumluftatmung auf die Oxygenierung bei gesunden und infarzierten M{\"a}usen untersucht. Die Messungen wurden trotz der Schwierigkeiten, die durch die Bewegung durch Atmung und Herzschlag entstehen, in vivo bei 17,6 Tesla implementiert und durchgef{\"u}hrt. Die Aufl{\"o}sung war ausreichend, um auch nach Infarkt extrem ausged{\"u}nnte Myokardw{\"a}nde gut aufl{\"o}sen und charakterisieren zu k{\"o}nnen. Der Effekt auf das Oxygenierungslevel ist stark unterschiedlich zwischen normalen und infarzierten Herzen, woraus auf eine noch nicht weit fortgeschrittene Revaskularisierung der Narbe eine Woche nach Infarzierung geschlossen werden kann. Die Methode wurde dar{\"u}ber hinaus an einem 7,0 Tesla-Magneten zur Verwendung an Ratten implementiert und auf das im Gegensatz zur Maus ver{\"a}nderte Atmungsverhalten der Ratte angepasst. Zum einen kann dadurch der Einfluss des hohen Magnetfeldes auf die Oxygenierungsmessung untersucht werden, zum anderen ist das Herz als zu untersuchendes Objekt bei der Ratte gr{\"o}ßer. Diffusionswichtung mittels Hole-Burning Die in dieser Arbeit zur Charakterisierung des Herzens verwendete Diffusionsmethode kann im Grenzfall von kurzen T2-Relaxationszeiten an ihre Grenzen stoßen: Bei den verwendeten starken Magnetfeldern klingt das messbare Signal aufgrund der Relaxationszeit T2 oft sehr schnell ab. Daher wurde eine Methode entwickelt, die einen v{\"o}llig neuen Ansatz zur diffusionsgewichteten Bildgebung verfolgt, bei dem die Informationen {\"u}ber die Diffusion unabh{\"a}ngig von der limitierenden T2-Zeit gewonnen werden k{\"o}nnen. Die sog. Hole-Burning-Diffusionssequenz verwendet in einem Vorexperiment lediglich die Longitudinalmagnetisierung zur Diffusionswichtung. Das Signal wird dann mit einer schnellen Auslesesequenz akquiriert. Bei der Pr{\"a}paration werden zun{\"a}chst auf Subvoxel-Niveau Streifen "gebrannt", d.h. die Magnetisierung wird dort ges{\"a}ttigt. Bis zur n{\"a}chsten S{\"a}ttigung ist das Verhalten der Magnetisierung abh{\"a}ngig von der T1-Relaxation in diesem Bereich und vom Diffusionsverhalten. Durch rasches Wiederholen des selektiven Pulszugs wird schließlich eine Gleichgewichtsmagnetisierung erreicht, die von der Diffusionskonstanten D und der T1-Relaxationszeit abh{\"a}ngt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Abh{\"a}ngigkeiten verschiedener Sequenzparameter untersucht und diese mittels Simulationen optimiert. Außerdem wurde die Sequenz an einem Scanner implementiert und erste Experimente damit durchgef{\"u}hrt. Mit Hilfe von Simulationen konnten dazu Lookup-Tabellen generiert werden, mit denen in bestimmten Bereichen (insbesondere bei nicht zu kurzen T1-Relaxationszeiten) sowohl die Diffusionskonstante D als auch die T1-Relaxationszeit quantifiziert werden konnte.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fischer2011,
  author    = {Fischer, Andr{\´e}},
  title     = {On the Application of Compressed Sensing to Magnetic Resonance Imaging},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72496},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {This thesis investigated the potential of Compressed Sensing (CS) applied to Magnetic Resonance Imaging (MRI). CS is a novel image reconstruction method that emerged from the field of information theory. The framework of CS was first published in technical reports in 2004 by Cand{\`e}s and Donoho. Two years later, the theory of CS was published in a conference abstract and two papers. Cand{\`e}s and Donoho proved that it is possible, with overwhelming probability, to reconstruct a noise-free sparse signal from incomplete frequency samples (e.g., Fourier coefficients). Hereby, it is assumed a priori that the desired signal for reconstruction is sparse. A signal is considered "sparse" when the number of non-zero elements is significantly smaller than the number of all elements. Sparsity is the most important foundation of CS. When an ideal noise-free signal with few non-zero elements is given, it should be understandably possible to obtain the relevant information from fewer Fourier coefficients than dictated by the Nyquist-Shannon criterion. The theory of CS is based on noise-free sparse signals. As soon as noise is introduced, no exact sparsity can be specified since all elements have signal intensities that are non-zero. However, with the addition of little or moderate noise, an approximate sparsity that can be exploited using the CS framework will still be given. The ability to reconstruct noisy undersampled sparse MRI data using CS has been extensively demonstrated. Although most MR datasets are not sparse in image space, they can be efficiently sparsified by a sparsifying transform. In this thesis, the data are either sparse in the image domain, after Discrete Gradient transformation, or after subtraction of a temporally averaged dataset from the data to be reconstructed (dynamic imaging). The aim of this thesis was to identify possible applications of CS to MRI. Two different algorithms were considered for reconstructing the undersampled sparse data with the CS concept. The Nonlinear Conjugate Gradient based technique with a relaxed data consistency constraint as suggested by Lustig et al. is termed Relaxed DC method. An alternative represents the Gradient or Steepest Descent algorithm with strict data consistency and is, therefore, termed the Strict DC method. Chapter 3 presents simulations illustrating which of these two reconstruction algorithms is best suited to recover undersampled sparse MR datasets. The results lead to the decision for the Strict DC method as reconstruction technique in this thesis. After these simulations, different applications and extensions of CS are demonstrated. Chapter 4 shows how CS benefits spectroscopic 19F imaging at 7 T, allowing a significant reduction of measurement times during in vivo experiments. Furthermore, it allows highly resolved spectroscopic 3D imaging in acceptable measurement times for in vivo applications. Chapter 5 introduces an extension of the Strict DC method called CS-CC (CS on Combined Coils), which allows efficient processing of sparse undersampled multi-coil data. It takes advantage of a concept named "Joint Sparsity", which exploits the fact that all channels of a coil array detect the same sparse object weighted with the coil sensitivity profiles. The practical use of this new algorithm is demonstrated in dynamic radial cardiac imaging. Accurate reconstructions of cardiac motion in free breathing without ECG triggering were obtained for high undersampling factors. An Iterative GRAPPA algorithm is introduced in Chapter 6 that can recover undersampled data from arbitrary (Non-Cartesian) trajectories and works solely in the Cartesian plane. This characteristic makes the proposed Iterative GRAPPA computationally more efficient than SPIRiT. Iterative GRAPPA was developed in a preceding step to combine parallel imaging with CS. Optimal parameters for Iterative GRAPPA (e.g. number of iterations, GRAPPA kernel size) were determined in phantom experiments and verified by retrospectively undersampling and reconstructing a radial cardiac cine dataset. The synergistic combination of the coil-by-coil Strict DC CS method and Iterative GRAPPA called CS-GRAPPA is presented in Chapter 7. CS-GRAPPA allows accurate reconstruction of undersampled data from even higher acceleration factors than each individual method. It is a formulation equivalent to L1-SPIRiT but computationally more efficient. Additionally, a comparison with CS-CC is given. Interestingly, exploiting joint sparsity in CS-CC is slightly more efficient than the proposed CS-GRAPPA, a hybrid of parallel imaging and CS. The last chapter of this thesis concludes the findings presented in this dissertation. Future applications expected to benefit from CS are discussed and possible synergistic combinations with other existing MR methodologies for accelerated imaging are also contemplated.},
  subject      = {NMR-Tomographie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ehses2011,
  author    = {Ehses, Philipp},
  title     = {Development of new Acquisition Strategies for fast Parameter Quantification in Magnetic Resonance Imaging},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72531},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Magnetic resonance imaging (MRI) is a medical imaging method that involves no ionizing radiation and can be used non-invasively. Another important - if not the most important - reason for the widespread and increasing use of MRI in clinical practice is its interesting and highly flexible image contrast, especially of biological tissue. The main disadvantages of MRI, compared to other widespread imaging modalities like computed tomography (CT), are long measurement times and the directly resulting high costs. In the first part of this work, a new technique for accelerated MRI parameter mapping using a radial IR TrueFISP sequence is presented. IR TrueFISP is a very fast method for the simultaneous quantification of proton density, the longitudinal relaxation time T1, and the transverse relaxation time T2. Chapter 2 presents speed improvements to the original IR TrueFISP method. Using a radial view-sharing technique, it was possible to obtain a full set of relaxometry data in under 6 s per slice. Furthermore, chapter 3 presents the investigation and correction of two major sources of error of the IR TrueFISP method, namely magnetization transfer and imperfect slice profiles. In the second part of this work, a new MRI thermometry method is presented that can be used in MRI-safety investigations of medical implants, e.g. cardiac pacemakers and implantable cardioverter-defibrillators (ICDs). One of the major safety risks associated with MRI examinations of pacemaker and ICD patients is RF induced heating of the pacing electrodes. The design of MRI-safe (or MRI-conditional) pacing electrodes requires elaborate testing. In a first step, many different electrode shapes, electrode positions and sequence parameters are tested in a gel phantom with its geometry and conductivity matched to a human body. The resulting temperature increase is typically observed using temperature probes that are placed at various positions in the gel phantom. An alternative to this local thermometry approach is to use MRI for the temperature measurement. Chapter 5 describes a new approach for MRI thermometry that allows MRI thermometry during RF heating caused by the MRI sequence itself. Specifically, a proton resonance frequency (PRF) shift MRI thermometry method was combined with an MR heating sequence. The method was validated in a gel phantom, with a copper wire serving as a simple model for a medical implant.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Melkus2009,
  author    = {Melkus, Gerd},
  title     = {Entwicklung und Anwendung spektroskopischer 1H-NMR-Methoden zur in vivo Charakterisierung von Xenograft-Tumormodellen bei 17,6 T},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-50605},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der Hauptteil der vorliegenden Arbeit befasste sich mit der Anwendung und der Entwicklung von neuen Methoden der spektroskopischen NMR-Bildgebung zur nicht-invasiven metabolischen Charakterisierung von Xenograft-Tumormodellen bei 17,6 T. In einem weiteren Abschnitt wurden verschiedene etablierte Methoden der lokalisierten NMR-Spektroskopie und der spektroskopischen Bildgebung genutzt, um den Metabolismus von H{\"u}lsenfr{\"u}chten (Pisum sativum) am Hochfeld zu untersuchen. Im experimentellen Teil der Arbeit wurde der selektive Mehrquantenfilter Sel-MQC zur Laktatbestimmung in neun verschiedenen Xenograft-Tumormodellen verwendet. Diese Werte wurden mit Ergebnissen aus der Biolumineszenz und mit der Tumorkontrolldosis 50 (TCD50) der Tumorlinien korreliert. Der Sel-MQC-Editierungsfilter stellte sich als {\"a}ußerst robuste Methode heraus das Laktat im NMR-Spektrum eindeutig von koresonanten Lipiden des Unterhautfettgewebes bzw. von tumoreigenen Lipiden zu trennen. Der Vergleich mit dem durch die Biolumineszenz bestimmten Laktat zeigte durchweg niedrigere Werte in den NMR-Messungen. Der Hauptgrund f{\"u}r diesen Unterschied besteht wahrscheinlich darin, dass mit der NMR-Methode nur das freie Laktat bestimmt werden kann, wohingegen die Biolumineszenz das gesamte Laktat erfasst. Das mit der NMR detektierbare freie Laktat zeigte allerdings eine m{\"a}ßige Korrelation zur TCD50 (R = 0,46), wodurch dieser Parameter nur als bedingt prognostisch wertvoll f{\"u}r die Strahlentherapie von Tumoren angesehen werden kann. Der Informationsgehalt pro Messzeit und damit die Effizienz der Standard-Sel-MQC-Editierungssequenz konnte durch verschiedene methodische Erweiterungen gesteigert werden. Eine zus{\"a}tzliche spektral selektive Wasserunterdr{\"u}ckung und ein weiteres Aufnahmefenster erm{\"o}glichte neben der Messung des Laktatsignals die Akquisition s{\"a}mtlicher Resonanzen des 1H-Spektrums mit einer kurzen Echozeit. Somit konnten zus{\"a}tzlich das Gesamtcholin und die Methyl- und Metylengruppen der Lipide aufgenommen werden. Neben dem Laktat erwies sich das Verh{\"a}ltnis von Lipid-Methylensignal zu Gesamtcholin (L1/tCho) als aussagekr{\"a}ftigster Parameter, um zwei untersuchte Xenograft-Tumormodelle zu unter-scheiden. Die spektroskopische Sel-MQC-Bildgebungssequenz, deren k-Raumantastung in der Regel mit reiner Phasenkodierung durchgef{\"u}hrt wird, konnte durch eine Verwendung eines Lesegradienten beschleunigt werden. Die bei dem Sel-MQC-Filter auftretenden typischen Artefakte im Bereich der Wasserresonanz sind durch zwei Aufnahmen nach dem Dixon-Prinzip und einem anschließenden Additionsverfahren unterdr{\"u}ckbar. Bei einer ausreichenden Aufnahmezeit, die abh{\"a}ngig vom T2* der zu editierenden Resonanz ist, kann mit der Methode eine nahezu {\"a}hnlich hohe Sensitivit{\"a}t wie mit dem rein phasenkodierten Experiment erreicht werden. Eine in die Sequenz eingef{\"u}gte frequenzselektive Refokussierung der Laktat-CH3-Gruppe erm{\"o}glichte die Aufnahme mehrerer Laktatechos ohne eine Phasenmodulation durch die J-Kopplung im Signal zu erhalten. Die nach einer Anregung erhaltenen Echos k{\"o}nnen zur weiteren Beschleunigung der Sequenz oder zur Bestimmung der apparenten transversalen Relaxationszeit des editieren Metaboliten verwendet werden. Das Grundprinzip des Sel-MQC-Filters konnte in einem umgekehrten Verfahren dazu verwendet werden mobile Lipide im Tumor ohne das koresonante Laktatsignal zu detektieren, um damit die Lipiddetektion zu spezifizieren. Da zur Unterdr{\"u}ckung des Metabolitensignals nur die J-Kopplung ausgenutzt wird, m{\"u}ssen weder Relaxationszeiten noch Diffusionskoeffizienten f{\"u}r die Editierung bekannt sein. Die Aufnahme des Lipidsignals wird dabei in einer Pr{\"a}paration erreicht, was die Sequenz robust gegen{\"u}ber Bewegungsartefakten macht. Die Methode kann beispielsweise mit Diffusionsgradienten kombiniert werden, um den apparenten Diffusionskoeffizienten mobiler Lipide im Tumorgewebe zu bestimmen. Das hohe Magnetfeld von 17,6 T und damit die vergr{\"o}ßerte chemische Verschiebung eigneten sich insbesonders dazu spektroskopische Messungen an Pflanzensystemen durchzuf{\"u}hren. Im letzten Teil der Arbeit wurden unterschiedliche lokalisierte 1D-, 2D-NMR-Methoden und die spektroskopische Bildgebung verwendet, um den Wildtyp und eine Mutantenform des Pisum sativum nicht-invasiv metabolisch zu untersuchen. Die mit der NMR bestimmten Metabolitenkonzentrationen im Endosperm des Pisum sativum korrelierten mit Resultaten aus biochemischen Auswertungen. Weiterhin konnten mit den NMR-Methoden auch Ergebnisse gewonnen werden, die mit biochemischen und histologischen Verfahren nicht erreicht werden k{\"o}nnen. Die Untersuchung von Pflanzen - oder wie hier von Pflanzensamen - mit spektroskopischen NMR-Methoden bieten zus{\"a}tzliche und f{\"u}r bestimmte Fragestellungen auch einzigartige Ans{\"a}tze deren Metabolismus in vivo zu untersuchen.},
  subject      = {Tumor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Karaus2010,
  author    = {Karaus, Alexander},
  title     = {Aufbau und Anwendung von Verfahren der Magnetresonanztomografie mit stimulierten Echos},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49190},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung von Schnellbild-Verfahren der Magnetresonanztomografie (MRT), die auf der Messung stimulierter Echosignale beruhen. Die schnellen STEAM (STEAM = stimulated echo acquisition mode) MRT-Technik leidet im Gegensatz zu alternativen Messtechniken auch bei hohen Magnetfeldst{\"a}rken nicht unter Bildverzerrungen und Begrenzungen durch eine hohe Hochfrequenzbelastung. Da sie jedoch Bilder geringerer Signalintensit{\"a}t liefert, bestand das Prim{\"a}rziel dieser Arbeit in einer Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnisses, um die Vorteile f{\"u}r die Herzbildgebung und die diffusionsgewichtete MRT des Gehirns besser nutzen zu k{\"o}nnen (Anwendungen am Menschen bei einer Feldst{\"a}rke von 3 Tesla). Durch eine Kombination verschiedener physikalischer (Messtechnik, Ortskodierung, Unterabtastung) und mathematischer Maßnahmen (Bildrekonstruktion) konnte in dieser Arbeit eine erhebliche Signalsteigerung bei gleichzeitiger Verk{\"u}rzung des Messzeit von Einzelbildern erreicht werden. Die Ergebnisse der STEAM-MRT am Herzen zeigen Schnittbilder des Herzmuskels ohne den st{\"o}renden Einfluss der Signale des Blutes. Die diffusionsgewichtete MRT des Gehirns lieferte ohne Suszeptibilit{\"a}tsartefakte eine verzerrungsfreie Kartierung des Diffusionstensors und - daraus abgeleitet - eine anatomisch korrekte, dreidimensionale Rekonstruktion von Nervenfaserbahnen etwa des Cingulums.},
  subject      = {NMR-Tomographie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Herold2010,
  author    = {Herold, Volker},
  title     = {In vivo MR-Mikroskopie am kardiovaskul{\"a}ren System der Maus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54253},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Als Tiermodell ist die Maus aus der pharmazeutischen Grundlagenforschung nicht mehr wegzudenken. Aus diesem Grund nimmt besonders die Verf{\"u}gbarkeit nicht invasiver Diagnoseverfahren f{\"u}r dieses Tiermodell einen sehr hohen Stellenwert ein. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von in vivo MR-Untersuchungsmethoden zur Charakterisierung des kardiovaskul{\"a}ren Systems der Maus. Neben der morphologischen Bildgebung wurde ein besonderer Schwerpunkt auf die Quantifizierung funktioneller Parameter der arteriellen Gef{\"a}ße wie auch des Herzens gelegt. Durch Implementieren einer PC-Cine-Sequenz mit dreidimensionaler Bewegungskodierung war es m{\"o}glich, die Charakteristik der Bewegung des gesamten Myokards zu untersuchen. Die Aufnahme von Bewegungsvektoren f{\"u}r jeden Bildpunkt und die Bestimmung des Torsionswinkels innerhalb der Messschichten konnte die systolische Kontraktion als dreidimensionale Wringbewegung des Herzens best{\"a}tigen. Um die Qualit{\"a}t der morphologischen Gef{\"a}ßbildgebung zu verbessern, sollte untersucht werden, inwieweit bestehende Verfahren zur Gef{\"a}ßwanddarstellung optimiert werden k{\"o}nnen. Implementieren einer Multi-Schicht-Multi-Spin-Echo-Sequenz an einem 17,6 Tesla Spektrometer erlaubte durch das hohe B0-Feld einen deutlichen Signalgewinn. Erstmals wurde es m{\"o}glich, die gesunde Gef{\"a}ßwand darzustellen und so morphologische Ver{\"a}nderungen in einem m{\"o}glichst fr{\"u}hen Zustand zu untersuchen. Neben der Untersuchung morphologischer Ver{\"a}nderungen sollte vor allem ein Schwerpunkt auf das Studium funktioneller Parameter der Gef{\"a}ßwand gelegt werden. Dazu wurde in einem ersten Schritt mit einem PC-Cine-Verfahren die Umfangsdehnung in ihrem zeitlichen Verlauf ermittelt. Dabei zeigte sich, dass im Laufe einer arteriosklerotischen Plaqueprogression eine {\"A}nderung der Umfangsdehnung vor einer {\"A}nderung morphologischer Parameter beobachtet werden kann. Deshalb war es Ziel, im Verlauf dieser Arbeit weitere Verfahren zur Charakterisierung funktioneller Parameter des Gef{\"a}ßsystems zu entwickeln. Um direkt Elastizit{\"a}tsparameter ermitteln zu k{\"o}nnen, fehlt als Bezugsgr{\"o}ße der arterielle Pulsdruck (AP). Die L{\"o}sung der inkompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen unter Anwendung der Lang-Wellen-N{\"a}herung und der N{\"a}herung f{\"u}r große Pulswellengeschwindigkeiten (PWV) erlaubte die Bestimmung der komplexen Impedanz und somit des arteriellen Pulsdrucks in der Frequenzdom{\"a}ne. Dadurch war es m{\"o}glich, den dynamischen Anteil des arteriellen Druckpulses direkt aus einer Messung der Pulswellengeschwindigkeit sowie aus dem Verlauf des Flusspulses zu bestimmen. Zur Ermittlung des AP muss die Pulswellengeschwindigkeit bestimmt werden. F{\"u}r die MR-Bildgebung in murinen Gef{\"a}ßen waren hierzu bisher keine Verfahren verf{\"u}gbar. Da sich die Gef{\"a}ßdehnung m{\"o}glicherweise als Indikator f{\"u}r eine fr{\"u}he Wandver{\"a}nderung bei der Plaqueprogression zeigt, bestand ein großes Interesse in der Untersuchung von spezifischen gef{\"a}ßmechanischen Eigenschaften wie beispielsweise der PWV. Im Rahmen dieser Arbeit konnten zwei MR-Methoden f{\"u}r die nicht invasive Bildgebung in der Maus entwickelt werden, die es erm{\"o}glichten, die lokale und die regionale Pulswellengeschwindigkeit zu bestimmen. Die Messung der lokalen Pulswellengeschwindigkeit beruht dabei auf der zeitaufgel{\"o}sten Bestimmung der Gef{\"a}ßwanddehnung sowie des Blutvolumenflusses. Zur Bestimmung der regionalen Pulswellengeschwindigkeit wurde eine Erweiterung der Zwei-Punkt-Transit-Zeit-Methode verwendet. Durch zeitaufgel{\"o}ste bewegungskodierte Bildgebung entlang der Aorta konnte anhand von 30 St{\"u}tzpunkten die Propagation des arteriellen Flusspulses vermessen werden. Die Messzeit gegen{\"u}ber einer Zwei-Punkt-Methode ließ sich dadurch halbieren. Gleichzeitig bietet die Auswertung von 30 Messpunkten eine gr{\"o}ßere Sicherheit in der Bestimmung der PWV. Beide Methoden wurden an einem elastischen Gef{\"a}ßphantom validiert. In vivo Tierstudien an apoE(-/-)-M{\"a}usen und einer Kontrollgruppe zeigten f{\"u}r beide Methoden eine gute {\"U}bereinstimmung. Dar{\"u}ber hinaus konnte ein Ansteigen der Pulswellengeschwindigkeit in apoE(-/-)-M{\"a}usen durch arteriosklerotische Ver{\"a}nderungen nachgewiesen werden. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit grundlegende Verfahren zur Untersuchung des kardiovaskul{\"a}ren Systems der Maus optimiert und entwickelt. Die Vielseitigkeit der MR-Bildgebung erm{\"o}glichte dabei die Erfassung von morphologischen und funktionellen Parametern. In Kombination k{\"o}nnen die beschriebenen Methoden als hilfreiche Werkzeuge f{\"u}r die pharmakologische Grundlagenforschung zur Charakterisierung von Herz-Kreislauf-Erkankungen in Mausmodellen eingesetzt werden.},
  subject      = {Maus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Neuberger2008,
  author    = {Neuberger, Thomas},
  title     = {Magnetic Resonance Imaging and Spectroscopy at ultra high fields},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36670},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {The goal of the work presented in this thesis was to explore the possibilities and limitations of MRI / MRS using an ultra high field of 17.6 tesla. A broad range of specific applications and MR methods, from MRI to MRSI and MRS were investigated. The main foci were on sodium magnetic resonance spectroscopic imaging of rodents, magnetic resonance spectroscopy of the mouse brain, and the detection of small amounts of iron labeled stem cells in the rat brain using MRI Sodium spectroscopic imaging was explored since it benefits tremendously from the high magnetic field. Due to the intrinsically low signal in vivo, originating from the low concentrations and short transverse relaxation times, only limited results have been achieved by other researchers until now. Results in the literature include studies conducted on large animals such as dogs to animals as small as rats. No studies performed on mice have been reported, despite the fact that the mouse is the most important laboratory animal due to the ready availability of transgenic strains. Hence, this study concentrated on sodium MRSI of small rodents, mostly mice (brain, heart, and kidney), and in the case of the brain on young rats. The second part of this work concentrated on proton magnetic resonance spectroscopy of the rodent brain. Due to the high magnetic field strength not only the increasing signal but also the extended spectral resolution was advantageous for such kind of studies. The difficulties/limitations of ultra high field MRS were also investigated. In the last part of the presented work detection limits of iron labeled stem cells in vivo using magnetic resonance imaging were explored. The studies provided very useful benchmarks for future researchers in terms of the number of labeled stem cells that are required for high-field MRI studies. Overall this work has shown many of the benefits and the areas that need special attention of ultra high fields in MR. Three topics in MRI, MRS and MRSI were presented in detail. Although there are significant additional difficulties that have to be overcome compared to lower frequencies, none of the work presented here would have been possible at lower field strengths.},
  subject      = {NMR-Tomographie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fidler2004,
  author    = {Fidler, Florian},
  title     = {Die Durchblutung des menschlichen Herzmuskels : quantitative Bestimmung in vivo mittels Kernspintomographie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12784},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die Aufgabenstellung dieser Arbeit bestand in der Entwicklung und Umsetzung von Verfahren, mit denen die Durchblutung des menschlichen Herzmuskels quantitativ bestimmt werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurden dazu zwei Ans{\"a}tze verfolgt, das kontrastmittelfreie Spin-Labeling Verfahren und die kontrastmittelgest{\"u}tzte First-Pass Messung},
  subject      = {Herzmuskel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wang2004,
  author    = {Wang, Tungte},
  title     = {Anatomische und funktionelle Magnetresonanztomographie der menschlichen Lunge},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14867},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Zur Beurteilung der Lungenanatomie wurde das MT-STIR-Verfahren vorgestellt. Es wurde gezeigt, dass das MT-STIR-Verfahren das st{\"o}rende Signal des umgebenden Muskelgewebes effektiv unterdr{\"u}ckt und damit die Visualisierung des Lungenparenchyms verbessert. Im Vergleich zu konventionellen anatomischen 1H-MR-Verfahren wie IR- und MIR-Verfahren erh{\"o}ht das MT-STIR-Verfahren das Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (SNR) des Lungenparenchyms signifikant und vermeidet den Signalausfall des Lungenparenchyms aufgrund der pathologischen Verk{\"u}rzung der Lungen-T1-Relaxationszeit auf ca. 900 ms wie bei Patienten mit Mukoviszidose (CF), so dass sowohl große Lungenperfusionsdefekte in Patienten mit CF als auch kleine ungef{\"a}hrliche Lungenentz{\"u}ndungen in „gesunden" Probanden durch das MT-STIR-Verfahren gut dargestellt werden k{\"o}nnen. F{\"u}r die indirekte, aber quantitative Beurteilung der Lungenventilation wurde die oben genannte schnelle quantitative Lungen-T1-Mapping-Technik w{\"a}hrend der Inhalation eines Atemgasgemisches mit verschiedenen O2-Konzentrationen (21\%, 40\%, 60\%, 80\% und 100\%) eingesetzt. Dabei ist im Blut physikalisch gel{\"o}ster Sauerstoff leicht paramagnetisch und dient als Blut-T1-verk{\"u}rzendes MR-Kontrastmittel (KM). In der Lunge ist das Blut die Hauptquelle des freien Wassers, so dass Lungen-T1-Werte nach dem Zwei-Kompartimente-Schnellaustausch-Modell der Lungen-T1-Relaxationszeit durch den Blut-T1-Wert beeinflusst werden. Die zugeh{\"o}rige Theorie, ein O2-gest{\"u}tztes Lungen-T1-Modell, wurde aus der Lungenphysiologie und den T1-Relaxationsmechanismen hergeleitet und zeigt, dass bei Probanden die Lungen-T1-Verk{\"u}rzung von 21\% O2 zu 100\% O2 ca. 11\% betr{\"a}gt und die Beziehung zwischen dem Lungen-R1 (= 1/T1)-Wert und der inhalierten O2-Konzentration linear mit einer Steigung von 0,12 1/s und einem R1-Achsenabschnitt von 0,70 1/s ist. Die Steigung wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit als oxygen transfer function (OTF) definiert und ist vom gasaustauschbestimmenden Ventilations-Perfusions- und Diffusions-Perfusions-Verh{\"a}ltnis abh{\"a}ngig, so dass sie praktisch ein Maß f{\"u}r den pulmonalen Gasaustausch darstellt. Experimentell wurde gezeigt, dass Lungen-T1-Werte bei 100\% O2 um 10\% k{\"u}rzer als bei 21\% O2 sind, was gut mit dem O2-gest{\"u}tzten Lungen-T1-Modell {\"u}bereinstimmt. Weiterhin wurde die OTF dadurch bestimmt, dass die gemessenen Lungen-R1-Werte gegen die inhalierte O2-Konzentration aufgetragen wurden und eine Gerade an die Messpunkte angepasst wurde. Gesundes Lungenparenchym von Probanden und gut perfundiertes Lungenparenchym von Patienten mit CF zeigten OTF-Werte zwischen 0,10 und 0,14 1/s, R1-Achsenabschnitte zwischen 0,70 und 0,80 1/s und ausgezeichnete Korrelationskoeffizienten von ann{\"a}hernd 1,00, was mit dem O2-gest{\"u}tzten Lungen-T1-Modell {\"u}bereinstimmt. Schlecht perfundiertes Lungenparenchym von Patienten mit CF zeigte eindeutig erniedrigte OTF-Werte, erh{\"o}hte R1-Achsenabschnitte und schlechte Korrelationskoeffizienten. Das O2-gest{\"u}tzte Lungen-T1-Mapping-Verfahren zeigt eine hohe Reproduzierbarkeit. Zur Beurteilung der Lungenperfusion wurde eine quantitative Perfusionsmapping-Technik mittels Protonen-Spin-Labeling, ohne Verwendung eines intraven{\"o}sen Kontrastmittels wie Gadolinium (Gd)-DTPA, vorgestellt. Aus einer nicht-schichtselektiven (globalen) T1-Map und einer schichtselektiven T1-Map derselben Lungenschicht, die jeweils mit der oben genannten schnellen quantitativen Lungen-T1-Mapping-Technik akquiriert wurde, wurde eine Perfusionamap berechnet, wobei jedes Pixel in der Perfusionsmap eine Perfusionsrate in Einheiten von m\&\#61548;/100g/min hat. Es wurde demonstriert, dass die hintere coronale Lungenschicht eine h{\"o}here Perfusionsrate als die vordere coronale Lungenschicht desselben Probanden hatte, als er in R{\"u}ckenlage gemessen wurde, was den Gravitationseffekt auf die Lungenperfusion best{\"a}tigt. Die berechneten Perfusionsraten des gut perfundierten Lungenparenchyms von Probanden und von Patienten mit CF lagen zwischen 400 und 600 m\&\#61548;/100g/min, die gut mit dem Literaturwert {\"u}bereinstimmen. Die berechneten Perfusionsraten des schlecht perfundierten Lungenparenchyms von Patienten mit CF waren niedriger als 200 m\&\#61548;/100g/min. Die Spin-Labeling-Technik zeigte eine hohe Reproduzierbarkeit und niedrige relative Fehler der berechneten Perfusionsraten.},
  subject      = {Lungenfunktionspr{\"u}fung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heidemann2008,
  author    = {Heidemann, Robin},
  title     = {Non-Cartesian Parallel Magnetic Resonance Imaging},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26893},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Besides image contrast, imaging speed is probably the most important consideration in clinical magnetic resonance imaging (MRI). MR scanners currently operate at the limits of potential imaging speed, due to technical and physiological problems associated with rapidly switched gradient systems. Parallel imaging (parallel MRI or pMRI) is a method which allows one to significantly shorten the acquisition time of MR images without changing the contrast behavior of the underlying MR sequence. The accelerated image acquisition in pMRI is accomplished without relying on more powerful technical equipment or exceeding physiological boundaries. Because of these properties, pMRI is currently employed in many clinical routines, and the number of applications where pMRI can be used to accelerate imaging is increasing. However, there is also growing criticism of parallel imaging in certain applications. The primary reason for this is the intrinsic loss in the SNR due to the accelerated acquisition. In addition, other effects can also lead to a reduced image quality. Due to unavoidable inaccuracies in the pMRI reconstruction process, local and global errors may appear in the final reconstructed image. The local errors are visible as noise enhancement, while the global errors result in the so-called fold-over artifacts. The appearance and strength of these negative effects, and thus the image quality, depend upon different factors, such as the parallel imaging method chosen, specific parameters in the method, the sequence chosen, as well as specific sequence parameters. In general, it is not possible to optimize all of these parameters simultaneously for all applications. The application of parallel imaging in can lead to very pronounced image artifacts, i.e. parallel imaging can amplify errors. On the other hand, there are applications such as abdominal MR or MR angiography, in which parallel imaging does not reconstruct images robustly. Thus, the application of parallel imaging leads to errors. In general, the original euphoria surrounding parallel imaging in the clinic has been dampened by these problems. The reliability of the pMRI methods currently implemented is the main criticism. Furthermore, it has not been possible to significantly increase the maximum achievable acceleration with parallel imaging despite major technical advances. An acceleration factor of two is still standard in clinical routine, although the number of independent receiver channels available on most MR systems (which are a basic requirement for the application of pMRI) has increased by a factor of 3-6 in recent years. In this work, a novel and elegant method to address this problem has been demonstrated. The idea behind the work is to combine two methods in a synergistic way, namely non-Cartesian acquisition schemes and parallel imaging. The so-called non-Cartesian acquisition schemes have several advantages over standard Cartesian acquisitions, in that they are often faster and less sensitive to physiological noise. In addition, such acquisition schemes are very robust against fold-over artifacts even in the case of vast undersampling of k-space. Despite the advantages described above, non-Cartesian acquisition schemes are not commonly employed in clinical routines. A reason for that is the complicated reconstruction techniques which are required to convert the non-Cartesian data to a Cartesian grid before the fast Fourier transformation can be employed to arrive at the final MR image. Another reason is that Cartesian acquisitions are routinely accelerated with parallel imaging, which is not applicable for non-Cartesian MR acquisitions due to the long reconstruction times. This negates the speed advantage of non-Cartesian acquisition methods. Through the development of the methods presented in this thesis, reconstruction times for accelerated non-Cartesian acquisitions using parallel imaging now approach those of Cartesian images. In this work, the reliability of such methods has been demonstrated. In addition, it has been shown that higher acceleration factors can be achieved with such techniques than possible with Cartesian imaging. These properties of the techniques presented here lead the way for an implementation of such methods on MR scanners, and thus also offer the possibility for their use in clinical routine. This will lead to shorter examination times for patients as well as more reliable diagnoses.},
  subject      = {NMR-Bildgebung},
  language  = {en}
}