@phdthesis{Haddad2003,
  author    = {Haddad, Daniel},
  title     = {Hochfeld 1H-NMR-Mikroskopie zur biophysikalischen Grundlagenforschung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12449},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Dank der mit modernen NMR-Spektrometern (Kernspintomographen) routinem{\"a}ßig realisierbaren isotropen r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sungen von wenigen Mikrometern, ergeben sich f{\"u}r die 1H NMR-Mikroskopie zahlreiche neue Anwendungsgebiete. Allerdings sind die M{\"o}glichkeiten und Grenzen der NMR-Mikroskopie bez{\"u}glich ihrer praktischen Anwendbarkeit bisher nur wenig untersucht worden. Die vorliegende Arbeit ist im Bereich der biophysikalischen Grundlagenforschung angesiedelt und soll die praktische Anwendbarkeit der NMR-Mikroskopie auf neuen medizinischen und biologischen Anwendungsgebieten anhand von ausgew{\"a}hlten Beispielen aus diesen Bereichen demonstrieren. Die einzelnen Projekte besitzen deswegen immer auch den Charakter von Machbarkeitsstudien, die aufzeigen sollen, welche M{\"o}glichkeiten und Vorteile die NMR-Mikroskopie im Vergleich zu etablierten Untersuchungsmethoden bietet. Im Detail wurden unterschiedliche lebende und fixierte biologische Proben mittels NMR-Mikroskopie zerst{\"o}rungsfrei und r{\"a}umlich hochaufgel{\"o}st dargestellt. Dabei variierte die spezielle Zielsetzung von der Visualisierung der Invasion eines Tumorsph{\"a}roiden in ein Zellaggregat anhand von T2-Parameterkarten (Zeitkonstante der Spin-Spin-Relaxation) {\"u}ber die dreidimensionale Darstellung des Gehirns der Honigbiene in der intakten Kopfkapsel bis hin zur nicht-invassiven Abbildung der Anatomie prenataler Delphine. F{\"u}r alle durchgef{\"u}hrten Projekte war der nicht-invasive Charakter der NMR-Experimente von entscheidender Bedeutung. Die zu beobachtende Tumorinvasion durfte nicht durch die Messung beeinflusst werden, das Bienengehirn sollte m{\"o}glichst naturgetreu abgebildet werden, und die untersuchten Delphine sind seltene Museumsst{\"u}cke, die nicht zerst{\"o}rt werden durften. Die verschiedenen Proben wurden mit der jeweils bestm{\"o}glichen r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung visualisiert, die sich entweder durch das minimal n{\"o}tige Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (SNR) oder durch die zur Verf{\"u}gung stehende Messzeit ergab. Um einzelne feine Strukturen in den Bildern aufl{\"o}sen zu k{\"o}nnen, mussten sowohl das SNR, als auch das Kontrast-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis optimiert werden. Die Messungen wurden an Hochfeld-NMR-Spektrometern bei 500 und 750 MHz durchgef{\"u}hrt, um das f{\"u}r die hohe Aufl{\"o}sung notwendige SNR zu gew{\"a}hrleisten. Mit den Experimenten konnten zahlreiche Fragen bez{\"u}glich mikroskopischer Details der verschiedenen untersuchten Proben nicht-invasiv beantworten werden. Gleichzeitig f{\"u}hrten sie zu neuen interessanten Fragestellungen bez{\"u}glich der NMR-Mikroskopie an fixierten Proben. Dar{\"u}ber hinaus konnte die praktische Anwendbarkeit der NMR-Mikroskopie als Alternative bzw. Erg{\"a}nzung zu herk{\"o}mmlichen Untersuchungsmethoden wie der konfokalen Lasermikroskopie bei der Visualisierung des Bienengehirns und der konventionellen Histologie bei der Untersuchung der Anatomie der prenatalen Delphine demonstriert werden. Durch die Untersuchung der speziellen Vorteile und der Grenzen der Anwendung der NMR-Mikroskopie gegen{\"u}ber den herk{\"o}mmlichen Untersuchungsmethoden konnte konkret der praktische Nutzen ihres Einsatzes aufgezeigt und Ergebnisse erzielt werden, die sonst nicht erzielbar w{\"a}ren. Gerade der Einsatz der NMR-Mikroskopie in Form der NMR-Histologie stellt einen vielversprechenden Weg zur Etablierung der NMR-Mikroskopie als Routineuntersuchungsmethode dar. Als ebenso erfolgreich hat sich die Anwendung der NMR-Mikroskopie als Untersuchungsmethode bei der Beobachtung der Tumorinvasion erwiesen, so dass sie auch in der medizinischen in-vitro Forschung und Therapiesimulation als sinnvolle Alternative zu den vorhandenen Methoden angesehen werden kann. Anhand der ausgew{\"a}hlten Anwendungsbeispiele ist es in dieser Arbeit somit gelungen, neue, konkrete Einsatzm{\"o}glichkeiten f{\"u}r die NMR-Mikroskopie zu er{\"o}ffnen und ihre praktische Anwendbarkeit als Untersuchungsmethode f{\"u}r Fragestellungen im Bereich der medizinischen in-vitro Forschung und verschiedener neuro- und entwicklungsbiologischer Bereiche zu demonstrieren.},
  subject      = {NMR-Spektroskopie},
  language  = {de}
}
@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{KharrazianCharandabi2006,
  author    = {Kharrazian Charandabi, Reza},
  title     = {Methoden der 23Na-NMR-Bildgebung zur Diagnose am isch{\"a}mischen und infarzierten Herzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21518},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Arbeit befaßt sich mit Methoden der 23Na-NMR-Bildgebung zur Diagnose am isch{\"a}mischen und infarzierten Herzmuskel. Der erste Teil beschreibt eine Methode zur lokalisierten Messung des intra- und extrazellul{\"a}ren Natriumgehaltes und T1. Die Methode kam in einer Studie zum Einsatz, in der intra- und extrazellul{\"a}rer Natriumgehalt sowie die T1-Werte an den Tagen 1, 3 und 21 nach Infarkt gemessen wurden.Im zweiten Teil der Arbeit wird die Dynamik des 23Na bei freier Pr{\"a}zession im station{\"a}ren Zustand (SSFP) sowohl in numerischen Simulationen als auch experimentell untersucht.},
  subject      = {Herzinfarkt},
  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{Purea2008,
  author    = {Purea, Edmund Armin},
  title     = {New Methods and Applications in Nuclear Magnetic Resonance Microscopy using small RF Coils},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-31066},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Nuclear magnetic resonance (NMR) imaging is a well-established imaging technique. If the achieved spatial resolution is below 100 um, it is usually denoted as magnetic resonance microscopy (MRM). The spatial resolution limit is on the order of a few um. As a downside, high resolution imaging is usually time-consuming and technological requirements are very sumptuous. Furthermore, miniaturization of the radiofrequency (RF) coil leading to a so-called microcoil is necessary; it also brings along detrimental effects. Therefore, there is a high potential for optimizing present MRM methods. Hence it is the aim of this work to improve and further develop present methods in MRM with focus on the RF coil and to apply those methods on new biological applications. All experiments were conducted on a Bruker 17.6 T system with a maximum gradient strength of 1 T/m and four RF receiver channels. Minimizing the RF coil dimensions, leads to increased artefacts due to differences in magnetic susceptibility of the coil wire and surrounding air. Susceptibility matching by immersing the coil in FC-43 is the most common approach that fulfills the requirements of most applications. However, hardly any alternatives are known for cases where usage of FC-43 is not feasible due to its specific disadvantages. Two alternative substances (bromotricholoromethane and Fomblin Y25) were presented and their usability was checked by susceptibility determination and demonstration experiments after shimming under practical conditions. In a typical MRM microcoil experiment, the sample volume is significantly smaller than the maximum volume usable for imaging. This mismatch has been optimized in order to increase the experiment efficiency by increasing the number of probe coils and samples used. A four-channel probehead consisting of four individual solenoid coils suited for cellular imaging of Xenopus laevis oocytes was designed, allowing simultaneous acquisition from four samples. All coils were well isolated and allowed quantitative image acquisition with the same spatial resolution as in single coil operation. This method has also been applied in other studies for increased efficiency: using X. laevis oocytes as a single cell model, the effect of chemical fixation on intracellular NMR relaxation times T1 and T2 and on diffusion was studied for the first time. Significant reduction of relaxation times was found in all cell compartments; after reimmersion in buffer, values return close to the initial values, but there were small but statistically significant differences due to residual formaldehyde. Embryos of the same species have been studied morphologically in different developmental stages. Wild type embryos were compared to embryos that had experienced variations in protein levels of chromosomal proteins HMGN and H1A. Significant differences were found between wild type and HMGN-modified embryos, while no difference was observed between wild type and H1-modified embryos. These results were concordant with results obtained from light microscopy and histology. The technique of molecular imaging was also performed on X. laevis embryos. Commercially available antibodies coupled to ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO) dextrane coated particles (MACS) served as a specific probe detectable by MRM, the aim being the detection of tissue specific contrast variations. Initially, the relaxivity of MACS was studied and compared to Resovist and VSOP particles. The iron concentration was determined quantitatively by using a general theoretical approach and results were compared to values obtained from mass spectroscopy. After incubation with MACS antibodies, intraembryonal relaxation times were determined in different regions of the embryo. These values allowed determination of local iron oxide particle concentrations, and specific binding could be distinguished from unspecific binding. Although applications in this work were focused on X. laevis oocytes and embryos, 3D-imaging on a beewolf head was also carried out in order to visualize the postpharyngeal gland. Additionally, an isolated beewolf antenna was imaged with a spatial resolution of (8 um)^3 for depiction of the antennal glands by using a microcoil that was specially designed for this sample. The experiments carried out in this work show that commercially available MRM systems can be significantly optimized by using small sample-adapted RF coils and by parallel operation of multiple coils, by which the sample throughput and thus time-efficiency is increased. With this optimized setup, practical use was demonstrated in a number of new biological applications.},
  subject      = {Magnetische Resonanz},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Arnold2008,
  author    = {Arnold, Johannes F. T.},
  title     = {Funktionelle Bildgebung der Lunge und des Bronchialkarzinoms mittels Magnetresonanztomographie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26388},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war es, die Magnetresonanztomographie (MRT) an der Lunge als Alternative zur traditionellen Lungenbildgebung voranzutreiben. So sollten MRT-Verfahren zur regionalen und quantitativen Lungenfunktionspr{\"u}fung f{\"u}r die klinische Routine entwickelt werden. Im Hinblick auf die Strahlentherapie von Patienten mit Bronchialkarzinom sollen funktionelle Lungenareale erkannt werden, um diese w{\"a}hrend der Bestrahlung optimal schonen zu k{\"o}nnen. An den zahlreichen Luft-Gewebe-Grenzfl{\"a}chen in der Lunge entstehen Magnetfeldinhomogenit{\"a}ten. Daraus resultiert ein schneller Zerfall des MRT-Signals in der Lunge. Es wurde in dieser Arbeit ein Ansatz aufgezeigt, um die Ursache f{\"u}r den raschen Signalzerfall, n{\"a}mlich die unterschiedlichen magnetischen Suszeptibilit{\"a}ten von Luftr{\"a}umen und Lungengewebe, zu beseitigen. Durch die intravaskul{\"a}re Injektion von paramagnetischen Kontrastmitteln kann die Suszeptibilit{\"a}t des Blutes an die Suszeptibilit{\"a}t der Luftr{\"a}ume angeglichen werden. Durch die Entwicklung einer MR-kompatiblen aktiven Atemkontrolle (MR-ABC) wurde in dieser Arbeit ein weiteres fundamentales Problem der Lungen-MRT adressiert: Die Bewegung w{\"a}hrend der Datenakquisition. Die MR-ABC detektiert Herzschlag und Atemposition und ist in der Lage die Atembewegung in jeder beliebigen Atemphase reproduzierbar f{\"u}r eine definierte Zeit auszusetzen. Dies wird durch einen Verschluss der Atemluftzufuhr realisiert. Traditionelle Verfahren k{\"o}nnen zwar ebenfalls die Atemphase detektieren, gestatten jedoch nicht deren Konservierung. Es wurde demonstriert, dass mit der MR-ABC hochaufl{\"o}sende Bilder der Lunge in hoher Bildqualit{\"a}t und durch die Verwendung langer Akquisitionsfenster in relativ kurzer Messzeit erreicht werden k{\"o}nnen. Eine regionale Lungenfunktionspr{\"u}fung ist f{\"u}r die Diagnose und Evaluierung vieler Krankheitsbilder vorteilhaft. In diesem Sinne wird seit einigen Jahren das Potential der Sauerstoff-verst{\"a}rkten Lungen-MRT erforscht, die auf den paramagnetischen Eigenschaften des molekularen Sauerstoffs basiert. Im Blut gel{\"o}ster Sauerstoff f{\"u}hrt zu einer Verk{\"u}rzung der T1-Relaxationszeit. Statt diese T1-Verk{\"u}rzung quantitativ zu bestimmen wird aus praktischen Gr{\"u}nden meist ein T1-gewichteter Ansatz gew{\"a}hlt. In dieser Arbeit wurde jedoch gezeigt, dass nicht-quantitative Verfahren ein erhebliches Risiko zur Falschinterpretation beinhalten. Um Fehldiagnosen zu vermeiden, sollten deshalb prinzipiell quantitative Methoden zur Messung der durch die Sauerstoff-Verst{\"a}rkung bedingten T1-Verk{\"u}rzung in der Lunge verwendet werden. Herk{\"o}mmliche Techniken zur quantitativen T1-Messung ben{\"o}tigen allerdings l{\"a}ngere Messzeiten. Deshalb war zur Vermeidung von Bewegungsartefakten bisher die Datenaufnahme im Atemanhaltezustand notwendig. Wiederholtes Atemanhalten von mehreren Sekunden Dauer ist allerdings f{\"u}r einige Patienten sehr belastend. Aus diesem Grund wurden in dieser Arbeit zwei Methoden entwickelt, die eine quantitative Lungenfunktionspr{\"u}fung mittels MRT bei freier Atmung der Patienten erm{\"o}glichen. Eine gute Sauerstoffversorgung des Tumors wirkt sich positiv auf den Erfolg der Bestrahlung aus. Ein Ansatz zur Verbesserung der Strahlentherapie des Bronchialkarzinoms k{\"o}nnte daher in der Beatmung der Patienten mit hyperoxischen hypercapnischen Atemgasen w{\"a}hrend der Bestrahlung bestehen. In diesem Zusammenhang k{\"o}nnte die quantitative Messung der T1-Ver{\"a}nderung im Tumor nach Carbogenatmung ein Selektionskriterium darstellen, um diejenigen Patienten zu identifizieren, die von einer Carbogenbeatmung w{\"a}hrend der Bestrahlung profitieren k{\"o}nnen. Die Differenzierung zwischen vitalem Tumorgewebe, Nekrosen und atelektatischem Lungengewebe ist von großer Bedeutung bei der Bestrahlungsplanung des Bronchialkarzinoms. Einen neuen Ansatz bildet die in dieser Arbeit vorgestellte Magnetiserungstransfer-MRT. Um einen Magnetisierungstransfer zu erzeugen, wurde ein speziell auf die Bildgebung an der Lunge optimiertes Pr{\"a}parationsmodul entworfen. In Verbindung mit einer schnellen Bildakquisitionstechnik konnte die Magnetisierungstransfer-Lungenbildgebung in einem kurzen Atemstopp durchgef{\"u}hrt werden. Diese Technik wurde an mehreren Patienten mit Bronchialkarzinom evaluiert und die Ergebnisse mit denen der Fluor-Deoxyglykose-Positronen-Emissions-Tomographie (FDG-PET) verglichen. Es wurde festgestellt, dass mit diesem MRT-Verfahren {\"a}hnliche diagnostische Erkenntnisse erzielt werden k{\"o}nnen. Allerdings besitzt die MRT Vorteile im Hinblick auf r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung, Messzeit, Bildqualit{\"a}t, Kosten und Strahlenbelastung. Das erhebliche Potential f{\"u}r die Bestrahlungsplanung des Bronchialkarzinoms durch eine Magnetisierungstransfer-Bildgebung wurde damit nachgewiesen.},
  subject      = {Magnetische Resonanz},
  language  = {de}
}
@article{BorisjukRolletschekFuchsetal.2011,
  author    = {Borisjuk, Ljudmilla and Rolletschek, Hardy and Fuchs, Johannes and Melkus, Gerd and Neuberger, Thomas},
  title     = {Low and High Field Magnetic Resonance for \(in\) \(Vivo\) Analysis of Seeds},
  series = {Materials},
  volume    = {4},
  journal   = {Materials},
  number    = {8},
  doi       = {10.3390/ma4081426},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140910},
  pages     = {1426-1439},
  year      = {2011},
  abstract  = {Low field NMR has been successfully used for the evaluation of seed composition and quality, but largely only in crop species. We show here that 1.5T NMR provides a reliable means for analysing the seed lipid fraction present in a wide range of species, where both the seed size and lipid concentration differed by >10 fold. Little use of high field NMR has been made in seed research to date, even though it potentially offers many opportunities for studying seed development, metabolism and storage. Here we demonstrate how 17.5T and 20T NMR can be applied to image seed structure, and analyse lipid and metabolite distribution. We suggest that further technical developments in NMR/MRI will facilitate significant advances in our understanding of seed biology.},
  language  = {en}
}
@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{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{Grodzki2011,
  author    = {Grodzki, David Manuel},
  title     = {Entwicklung von neuen Sequenzen mit ultrakurzen Echozeiten f{\"u}r die klinische Magnetresonanzbildgebung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71328},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Stoffe mit schnell zerfallendem Magnetresonanz (MR)-Signal sind mit herk{\"o}mmlichen MR- Sequenzen nicht darstellbar. Solche Stoffe haben meist starke Bindungen, wie im menschlichen K{\"o}rper beispielsweise Sehnen, B{\"a}nder, Knochen oder Z{\"a}hne. In den letzten Dekaden wurden spezielle Sequenzen mit ultrakurzer Echozeit entwickelt, die Signale von diesen Stoffen messen k{\"o}nnen. Messungen mit ultrakurzen Echozeiten er{\"o}ffnen der Kernspintomographie neue Anwendungsgebiete. In dieser Doktorarbeit werden die in der Literatur bekannten Methoden zur Messung mit ultrakurzen Echozeiten untersucht und evaluiert. Es werden zwei neue, in dieser Arbeit entwickelte Ans{\"a}tze vorgestellt, die es zum Ziel haben, bestehende Probleme der vorhandenen Methoden bei robuster Bildqualit{\"a}t zu l{\"o}sen, ohne auf Hardware{\"a}nderungen am Kernspintomographen angewiesen zu sein. Die 'Gradient Optimized Single Point imaging with Echo time Leveraging' (GOSPEL) Sequenz ist eine Single-Point-Sequenz, die im Vergleich zu den bekannten Single-Point-Sequenzen eine stark reduzierte Echozeit erm{\"o}glicht. Es wird gezeigt, dass dadurch ein deutlich besseres Signalzu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (SNR) von Stoffen mit schnell zerfallendem Signal erreicht wird. Das Problem der sehr langen Messzeit bei Single-Point-Verfahren wird mit der 'Pointwise Encoding Time reduction with Radial Acquisition' (PETRA) Sequenz gel{\"o}st. Bei diesem Ansatz wird der k-Raum-Außenbereich radial und das k-Raum-Zentrum single-point-artig abgetastet. Durch die Kombination beider Akquisitionsstrategien ist eine schnelle und robuste Bildgebung mit ultrakurzer Echozeit und ohne Hardware{\"a}nderungen m{\"o}glich. Wie bei anderen Ans{\"a}tzen sind bei der PETRA-Sequenz die Bildgebungsgradienten zum Anregungszeitpunkt bereites angeschaltet. Es wird untersucht, welchen Einfluss ungewollte Schichtselektionen auf die Bildgebung haben k{\"o}nnen und ein Korrekturalgorithmus entwickelt, mit dem sich dadurch entstehende Artefakte im Bild beheben lassen. Die Limitationen des Korrekturalgorithmus sowie m{\"o}gliche Artefakte der PETRA-Sequenz werden untersucht und diskutiert. Erste Anwendungsbeispiele der PETRA-Sequenz bei verschiedenen Feldst{\"a}rken und Applikationen werden demonstriert. Wie bei anderen Sequenzen mit ultrakurzen Echozeiten sind die Gradientenaktivit{\"a}ten bei der PETRA- und GOSPEL-Sequenz gering, wodurch die Messung sehr leise sein kann. Lautst{\"a}rkemessungen zeigen, dass bei Messungen mit der PETRA-Sequenz der Ger{\"a}uschpegel um nur ein bis f{\"u}nf dB(A) im Vergleich zum Hintergrundger{\"a}uschpegel steigt. Es wird demonstriert, dass sich dadurch neue Anwendungsgebiete er{\"o}ffnen k{\"o}nnten. Vergleichsmessungen zwischen einer T1-gewichteten PETRA- und einer MPRAGE-Messung weisen Bilder auf, die in Kontrast, Aufl{\"o}sung, SNR und Messzeit vergleichbar sind. Mit den in dieser Arbeit entwickelten Methoden konnten Probleme bestehender Ans{\"a}tze gel{\"o}st und offene Fragen beantwortet werden. Die Ergebnisse k{\"o}nnen helfen, Applikationen von Sequenzen mit ultrakurzen Echozeiten in der klinischen Routine weiter zu etablieren.},
  subject      = {Kernspintomographie},
  language  = {de}
}