@phdthesis{Gruenig2009,
author = {Gr{\"u}nig, Sebastian},
title = {Vergleich zwischen physiologisch vs. pathologischer linksventrikul{\"a}rer Hypertrophie - Eine Studie an drei Mausmodellen},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48103},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2009},
abstract = {Herzerkrankungen sind die Haupttodesursache in den westlichen Nationen. Unter den Herzerkrankungen spielt die linksventrikul{\"a}re Hypertrophie mit Entwicklung einer Herzinsuffizienz eine tragende Rolle. In der g{\"a}ngigen Praxis ist es schwierig ein durch k{\"o}rperliches Training physiologisch hypertrophiertes Herz von einem pathologisch hypertrophierten Herz zu unterscheiden. Da sich immer mehr Menschen einem intensiven k{\"o}rperlichen Training unterziehen, hat die Differentialdiagnose im klinischen Alltag erhebliche therapeutische Konsequenzen. Noch herrscht Unklarheit dar{\"u}ber, ob eine physiologische Herzhypertrophie per se nicht auch pathologisch ist. In der vorliegenden Arbeit wurden drei experimentelle Mausmodelle der linksventrikul{\"a}ren Hypertrophie miteinander verglichen: 1. Pathologische Herzhypertrophie durch chronisch adrenergen Streß, bedingt durch 15 fache {\"U}berexpression des kardialen ß1- Adrenorezeptor 2. Pathologische Herzhypertrophie durch chronische Druckbelastung mittels Aortenkonstriktion (Aortenbanding) 3. Physiologische Herzhypertrophie durch Lauftraining in einem K{\"a}figinternen Laufrad. Wir konnten zeigen, dass es bei beiden Formen der linksventrikul{\"a}ren Hypertrophie einerseits zu einer signifikanten Kardiomyozytenhypertrophie kommt, sich beim Vergleich mit den pathologischen Formen der Herzhypertrophie bei der physiologischen Form aber andererseits keine signifikanten Ver{\"a}nderungen der volumetrischen Parameter zeigen. Bei den pathologischen Formen der Herzhypertrophie kommt es zu einer interstitiellen Fibrose, die durch Erh{\"o}hung der Wandsteifigkeit zu einer Einschr{\"a}nkung der diastolischen Relaxation (dp/dtmin) und systolischen Kontraktion (dp/dtmax) des linken Ventrikels f{\"u}hrt. Unsere Studie unterstreicht zudem die Hypothese, dass die Hypertrophie des Sportlers einen physiologischen Anpassungsmechanismus an eine chronische oder intermittierende Druckbelastung darstellt, wenn auch die linksventrikul{\"a}re Hypertrophie f{\"u}r sich alleine ein wichtiger Pr{\"a}diktor f{\"u}r kardiale Ereignisse ist.},
subject = {Herzhypertrophie},
language = {de}
}
@phdthesis{Geissinger2010,
author = {Geissinger, Ulrike},
title = {Vaccinia Virus-mediated MR Imaging of Tumors in Mice: Overexpression of Iron-binding Proteins in Colonized Xenografts},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48099},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2010},
abstract = {Vaccinia virus plays an important role in human medicine and molecular biology ever since the 18th century after E. Jenner discovered its value as a vaccination virus against smallpox. After the successful eradication of smallpox, vaccinia virus, apart from its use as a vaccine carrier, is today mainly used as a viral vector in molecular biology and increasingly in cancer therapy. The capability to specifically target and destroy cancer cells makes it a perfect agent for oncolytic virotherapy. Furthermore, the virus can easily be modified by inserting genes encoding therapeutic or diagnostic proteins to be expressed within the tumor. The emphasis in this study was the diagnosis of tumors using different vaccinia virus strains. Viruses with metal-accumulating capabilities for tumor detection via MRI technology were generated and tested for their usefulness in cell culture and in vivo. The virus strains GLV-1h131, GLV-1h132, and GLV-1h133 carry the gene encoding the two subunits of the iron storage protein ferritin under the control of three different promoters. GLV-1h110, GLV-1h111, and GLV-1h112 encode the bacterial iron storage protein bacterioferritin, whereas GLV-1h113 encodes the codon-optimized version of bacterioferritin for more efficient expression in human cells. GLV-1h22 contains the transferrin receptor gene, which plays an important role in iron uptake, and GLV-1h114 and GLV-1h115 contain the murine transferrin receptor gene. For possibly better iron uptake the virus strains GLV-1h154, GLV-1h155, GLV-1h156, and GLV-1h157 were generated, each with a version of a ferritin gene and a transferrin receptor gene. GLV-1h154 carries the genes that encode bacterioferritin and human transferrin receptor, GLV-1h155 the human ferritin H-chain gene and the human transferrin receptor gene. GLV-1h156 and GLV-1h157 infected cells both express the mouse transferrin receptor and bacterioferritin or human ferritin H-chain, respectively. The virus strains GLV-1h186 and GLV-1h187 were generated to contain a mutated form of the ferritin light chain, which was shown to result in iron overload and the wildtype light chain gene, respectively. The gene encoding the Divalent Metal Transporter 1, which is a major protein in the uptake of iron, was inserted in the virus strain GLV-1h102. The virus strain GLV-1h184 contains the magA gene of the magnetotactic bacterium Magnetospirillum magnetotacticum, which produces magnetic nanoparticles for orientation in the earth's magnetic field. Initially the infection and replication capability of all the virus strains were analyzed and compared to that of the parental virus strain GLV-1h68, revealing that all the viruses were able to infect cells of the human cancer cell lines A549 and GI-101A. All constructs exhibited a course of infection comparable to that of GLV-1h68. Next, to investigate the expression of the foreign proteins in GI-101A and A549 cells with protein analytical methods, SDS-gelelectrophoresis, Western blots and ELISAs were performed. The proteins, which were expressed under the control of the strong promoters, could be detected using these methods. To be able to successfully detect the protein expression of MagA and DMT1, which were expressed under the control of the weak promoter, the more sensitive method RT-PCR was used to at least confirm the transcription of the inserted genes. The determination of the iron content in infected GI-101A and A549 cells showed that infection with all used virus strains led to iron accumulation in comparison to uninfected cells, even infection with the parental virus strain GLV-1h68. The synthetic phytochelatin EC20 was also shown to enhance the accumulation of different heavy metals in bacterial cultures. In vivo experiments with A549 tumor-bearing athymic nude mice revealed that 24 days post infection virus particles were found mainly in the tumor. The virus-mediated expression of recombinant proteins in the tumors was detected successfully by Western blot. Iron accumulation in tumor lysates was investigated by using the ferrozine assay and led to the result that GLV-1h68-infected tumors had the highest iron content. Histological stainings confirmed the finding that iron accumulation was not a direct result of the insertion of genes encoding iron-accumulating proteins in the virus genome. Furthermore virus-injected tumorous mice were analyzed using MRI technology. Two different measurements were performed, the first scan being done with a seven Tesla small animal scanner seven days post infection whereas the second scan was performed using a three Tesla human scanner 21 days after virus injection. Tumors of mice injected with the virus strains GLV-1h113 and GLV-1h184 were shown to exhibit shortened T2 and T2* relaxation times, which indicates enhanced iron accumulation. In conclusion, the experiments in this study suggest that the bacterioferritin-encoding virus strain GLV-1h113 and the magA-encoding virus strain GLV-1h184 are promising candidates to be used for cancer imaging after further analyzation and optimization.},
subject = {Vaccinia-Virus},
language = {en}
}
@phdthesis{Bremicker2011,
author = {Bremicker, Johannes},
title = {T2/T2*-Messung an VSOP-gelabelten Makrophagen und Sensitivit{\"a}t der Preußisch-Blau-F{\"a}rbung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72766},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2011},
abstract = {Zielsetzung: Diese Arbeit untersuchte die Beziehung zwischen intrazellul{\"a}rem Eisengehalt (pgFe/Zelle) und der F{\"a}higkeit der Histochemie und des MRT, in vitro mit Eisenoxidnanopartikel gelabelte Zellen zu detektieren. Methoden: Immortalisierte murine Peritonealmakrophagen wurden mit Very Small Iron Oxide Nanoparticles (VSOP) in aufsteigenden Konzentrationen (n=10) von 0 bis 200 µg/ml f{\"u}r 4 Stunden inkubiert. Die MRT-Messungen wurden an einem 7-Tesla Bruker Biospec durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r jedes Label-Protokoll wurden Objekttr{\"a}gerproben (n=6) mit den Zellen angefertigt und mit der PB-, DAB-PB- und AgAu-DAB-PB-F{\"a}rbung gef{\"a}rbt. Es wurde der prozentuale Anteil der sichtbar gef{\"a}rbten Zellen ermittelt. {\"U}ber ICP-MS bestimmten wir den intrazellul{\"a}ren Eisengehalt und TEM-Aufnahmen best{\"a}tigten den vesikul{\"a}ren Uptake von VSOP. Zus{\"a}tzlich wurde der Einfluss der Zelldichte auf MR-Detektionsgrenzen an identisch gelabelten Zellen zwischen 2x10^5 und 8x10^6 Zellen/0,5ml zwischen nierigen (0,22 pgFe/Zelle) und hohen (3,81pgFe/Zelle) Eisenbeladungen untersucht. Ergebnisse: Der intrazellul{\"a}re Eisengehalt reichte von 0.12 bis 12.25 pgFe/Zelle. Die Histochemie zeigte einen h{\"o}heren Prozentsatz an eisen-positiven Zellen mit steigendem Eisengehalt. Das Enhancement der Preußisch Blau F{\"a}rbung(PB) mit Diaminobenzidin (DAB) und einer modifizierten AgAu-DAB F{\"a}rbung f{\"u}hrte zu einer h{\"o}heren Sensitivit{\"a}t f{\"u}r intrazellul{\"a}res Eisen (>50\% gef{\"a}rbte Zellen bei 1,3 pgFe/Zelle versus 1,6 pgFe/Zelle) als die Preußisch Blau F{\"a}rbung selbst (2,2 pgFe/Zelle). Jedoch zeigten beide F{\"a}rbungen bei einem Eisengehalt unter 0,7 pgFe/Zelle weniger als 25\% eisenpositive Zellen. Die T2 und T2* verk{\"u}rzenden Effekte von VSOP zeigten eine positive Korrelation zur intrazellul{\"a}ren Eisenbeladung und zur Zelldichte. Selbst bei 0.26 pgFe/Zelle war eine sichtbare {\"A}nderung der Relaxationsraten sichtbar. Schlussfolgerung: Diese Arbeit zeigte, dass in MRT-Messungen selbst kleinste Mengen an intrazellul{\"a}rem VSOP nachgewiesen werden k{\"o}nnen, welche in der Histochemie noch nicht nachgewiesen werden k{\"o}nnen. Es wurde ebenso gezeigt, dass positive Korrelationen zwischen der Zelldichte, dem intrazellul{\"a}ren Eisengehalt und der T2/T2*-Relaxationsraten bestehen.},
subject = {Makrophage},
language = {de}
}
@phdthesis{Bloemer2011,
author = {Bl{\"o}mer, Steffen},
title = {Synthese von modifizierten Eisenoxid-Nanopartikeln f{\"u}r die MR-Tomographie},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66068},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2011},
abstract = {In der vorliegenden Arbeit wurden magnetische Kolloide auf der Basis von Eisenoxid-Nanopartikeln hergestellt, die eine erh{\"o}hte Verweildauer im Blutstrom aufweisen sollten. Die H{\"u}llmolek{\"u}le bestehen aus zwei Teilen: Direkt an den Phosphor gebunden eine hydrophobe Alkylkette aus vier bis zehn CH2-Einheiten, und daran anschließend eine Methoxy-terminierte Polyethylenglykol (PEG)-Kette. Die PEG-Kette sollte sowohl die Hydrophilie der fertigen Partikel als auch den n{\"o}tigen Schutz gegen Phagozytose gew{\"a}hrleisten. Diese speziellen Phosphons{\"a}uren wurden dann dazu verwendet, Magnetit-Nanopartikel stabil einzuh{\"u}llen.},
subject = {Eisenoxide},
language = {de}
}
@phdthesis{Beringer2012,
author = {Beringer, Reiner Ernst},
title = {Synthese von Dextran-umh{\"u}llten Eisenoxid-Nanopartikeln als Kontrastmittel f{\"u}r die MR-Tomographie},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77218},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2012},
abstract = {Durch F{\"a}llung von Eisen(II)- und Eisen(III)-salzen wurden Dextran-umh{\"u}llte Eisenoxid-Nanopartikel (SPIOs) und durch anschließende Umsetzung mit Epichlorhydrin und Ammoniak CLIOs gewonnen. An diesen Kolloiden wurden niedermolekulare Molek{\"u}le wie Diamine oder Bernsteins{\"a}ureanhydrid als Linker angebracht. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit stellt die Anbindung von Fluoreszenzmarkern und Antik{\"o}rpern an der Partikeloberfl{\"a}che sowie deren spektroskopische Untersuchung dar.},
subject = {Eisenoxide},
language = {de}
}
@phdthesis{Jerg2011,
author = {Jerg, Carmen},
title = {Synthese neuer AAZTA-basierter Liganden und ihrer Gd(III)-Komplexe als Kontrastmittel f{\"u}r die MR-Bildgebung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-67459},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2011},
abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Synthese neuer heptadentater Liganden und deren Gd(III)- und Y(III)-Komplexen. Diese auf dem AAZTA-Grundger{\"u}st basierenden Liganden sollten in 6-Position des Perhydro-1,4-diazepinrings {\"u}ber eine zus{\"a}tzliche funktionelle Gruppe verf{\"u}gen, wodurch eine kovalente Anbindung der entsprechenden Gd(III)-Komplexe an Makromolek{\"u}le, Polymere oder Peptide m{\"o}glich w{\"a}re. Abschließend wurden die Protonen-Relaxivit{\"a}ten der darge¬stellten Gd(III)-Komplexe bestimmt, und die Komplexe bez{\"u}glich ihrer Eignung als Kontrastmittel bei der MRI untersucht.},
subject = {NMR-Tomographie},
language = {de}
}
@phdthesis{Sparka2010,
author = {Sparka, Stefanie Cordula},
title = {Synthese bimodaler 1H-/19F-Kontrastmittel und eines Fluormarkers f{\"u}r die MR-Bildgebung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54584},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2010},
abstract = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Synthese verschiedener bimodaler 1H/19F-Kontrastmittel und deren Relaxivit{\"a}ts-Messungen. Außerdem werden die Synthese und die Bestimmung der physikalischen Parameter eines 19F-Markers f{\"u}r die Fluorbildgebung beschrieben. Der erste Teil beschreibt die Synthese bimodaler 1H-/19F-Kontrastmittel f{\"u}r die MR-Bildgebung, die sowohl f{\"u}r einen besseren Kontrast bei der herk{\"o}mmlichen Protonenbildgebung sorgen als auch in der 19F-MRT Verwendung finden sollten. Die dazu verwendeten Ligandsysteme basieren auf dem offenkettigen DTPA bzw. auf dem ringf{\"o}rmigen DO3A. Der zweite Teil dieser Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung eines 19F-Markers, der eine gr{\"o}ßtm{\"o}gliche Anzahl an {\"a}quivalenten Fluoratomen besitzen und Verwendung in der 19F-MR-Bildgebung finden sollte. Aufgrund seiner Singleresonanz, der chemischen Verschiebung und seiner T1- und T2-Zeiten ist er besonders geeignet f{\"u}r den gemeinsamen Einsatz mit anderen Perfluorcarbonen},
subject = {NMR-Tomographie},
language = {de}
}
@phdthesis{Wichmann2012,
author = {Wichmann, Tobias},
title = {Spulen-Arrays mit bis zu 32 Empfangselementen f{\"u}r den Einsatz an klinischen NMR-Ger{\"a}ten},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-79358},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2012},
abstract = {In dieser Arbeit wurden f{\"u}r spezielle Anwendungen an klinischen MR-Ger{\"a}ten optimierte Phased-Array-Spulen entwickelt. Das Ziel war, durch die Verwendung neuer Spulen entweder neue Anwendungsgebiete f{\"u}r klinische MR-Ger{\"a}te zu er{\"o}ffnen oder bei bestehenden Applikationen die Diagnosem{\"o}glichkeiten durch eine Kombination von h{\"o}herem SNR und kleineren g-Faktoren im Vergleich zu bestehenden Spulen zu verbessern. In Kapitel 3 wurde untersucht, ob es durch den Einsatz neu entwickelter, dedizierter Kleintierspulen sinnvoll m{\"o}glich ist, Untersuchungen an Kleintieren an klinischen MR-Ger{\"a}ten mit einer Feldst{\"a}rke von 1,5T durchzuf{\"u}hren. Der Einsatz dieser Spulen verspricht dem klinischen Anwender Studien an Kleintieren durchf{\"u}hren zu k{\"o}nnen, bei denen er den gleichen Kontrast wie bei einer humanen Anwendung erh{\"a}lt und gleichzeitig Kontrastmittel sowie Sequenzen, die klinisch erprobt sind, einzusetzen. Durch die gew{\"a}hlten geometrischen Abmessungen der Spulen ist es m{\"o}glich, Zubeh{\"o}r von dedizierten Tier-MR-Ger{\"a}ten, wie z. B. Tierliegen oder EKG- bzw. Atemtriggereinheiten, zu verwenden. Durch Vorversuche an f{\"u}r Ratten dimensionierten Spulen wurden grundlegende Zusammenh{\"a}nge zwischen verwendetem Entkopplungsmechanismus und SNR bzw. Beschleunigungsf{\"a}higkeit erarbeitet. F{\"u}r Ratten wurde gezeigt, dass in akzeptablen Messzeiten von unter f{\"u}nf Minuten MR-Messungen des Abdomens in sehr guter Bildqualit{\"a}t m{\"o}glich sind. Ebenfalls gezeigt wurde die M{\"o}glichkeit durch den Einsatz von paralleler Bildgebung sowie Kontrastmitteln hochaufgel{\"o}ste Angiographien durchzuf{\"u}hren. Es stellte sich heraus, dass bei 1,5T dedizierte M{\"a}usespulen bei Raumtemperatur von den SNR-Eigenschaften am Limit des sinnvoll Machbaren sind. Trotzdem war es m{\"o}glich, auch f{\"u}r M{\"a}use ein 4-Kanal-Phased-Array zu entwickeln und den Einsatz bei kontrastmittelunterst{\"u}tzten Applikationen zu demonstrieren. Insgesamt wurde gezeigt, dass durch den Einsatz von speziellen, angepassten Kleintierspulen auch Tieruntersuchungen an klinischen MR-Ger{\"a}ten mit niedriger Feldst{\"a}rke durchf{\"u}hrbar sind. Obwohl sich die Bestimmung der Herzfunktion an MR-Ger{\"a}ten im klinischen Alltag zum Goldstandard entwickelt hat, ist die MR-Messung durch lange Atemanhaltezyklen f{\"u}r einen Herzpatienten sehr m{\"u}hsam. In Kapitel 4 wurde deswegen die Entwicklung einer 32-Kanal-Herzspule beschrieben, welche den Komfort f{\"u}r Patienten deutlich erh{\"o}hen kann. Schon mit einem ersten Prototypen f{\"u}r 3T war es m{\"o}glich, erstmals Echtzeitbildgebung mit leicht reduzierter zeitlicher Aufl{\"o}sung durchzuf{\"u}hren und damit auf das Atemanhalten komplett zu verzichten. Dies erm{\"o}glicht den Zugang neuer Patientengruppen, z. B. mit Arrythmien, zu MR-Untersuchungen. Durch eine weitere Optimierung des Designs wurde das SNR sowie das Beschleunigungsverm{\"o}gen signifikant gesteigert. Bei einem Beschleunigungsfaktor R = 5 in einer Richtung erh{\"a}lt man z. B. gemittelt {\"u}ber das gesamte Herz ein ca. 60 \% gesteigertes SNR zu dem Prototypen. Die Kombination dieser Spule zusammen mit neuentwicklelten Methoden wie z. B. Compressed- Sensing stellt es in Aussicht, die Herzfunktion zuk{\"u}nftig in der klinischen Routine in Echtzeit quantifizieren zu k{\"o}nnen. In Kapitel 5 wurde die Entwicklung einer optimierten Brustspulen f{\"u}r 3T beschrieben. Bei Vorversuchen bei 1,5T wurden Vergleiche zwischen der Standardspule der Firma Siemens Healthcare und einem 16-Kanal-Prototypen durchgef{\"u}hrt. Trotz gr{\"o}ßerem Spulenvolumen zeigt die Neuentwicklung sowohl hinsichtlich SNR als auch paralleler Bildgebungseigenschaften eine signifikante Verbesserung gegen{\"u}ber der Standardspule. Durch die Einhaltung aller Kriterien f{\"u}r Medizinprodukte kann diese Spule auch f{\"u}r den klinischen Einsatz verwendet werden. Mit den verbesserten Eigenschaften ist es beispielsweise m{\"o}glich, bei gleicher Messdauer eine h{\"o}here Aufl{\"o}sung zu erreichen. Aufgrund des intrinsischen SNR-Vorteils der 3 T-Spule gegen{\"u}ber der 1,5 T-Spule ist es dort sogar m{\"o}glich, bei h{\"o}heren Beschleunigungsfaktoren klinisch verwertbare Schnittbilder zu erzeugen. Zusammenfassend wurden f{\"u}r alle drei Applikationen NMR-Empfangsspulen entwickelt, die im Vergleich zu den bisher verf{\"u}gbaren Spulen, hinsichtlich SNR und Beschleunigungsverm{\"o}gen optimiert sind und dem Anwender neue M{\"o}glichkeiten bieten.},
subject = {Kernspintomografie},
language = {de}
}
@phdthesis{Blaimer2005,
author = {Blaimer, Martin},
title = {Selbstkalibrierende Verfahren in der parallelen Magnetresonanztomographie},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-24022},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2005},
abstract = {In der klinischen Magnetresonanztomographie (MRT) spielt neben dem Bildkontrast und der r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung, die Messzeit eine sehr wichtige Rolle. Auf Grund schneller Bildgebungsmethoden und technischer Fortschritte in der Ger{\"a}teentwicklung konnten die Aufnahmezeiten bis auf wenige Sekunden reduziert werden. Somit wurde die MRT zu einem der wichtigsten Verfahren in der klinischen Diagnostik. Der gr{\"o}ßte Fortschritt f{\"u}r eine weitere Verk{\"u}rzung der Aufnahmezeiten erfolgte durch die Einf{\"u}hrung von Partiell-Parallelen-Akquisitions (PPA) Techniken in den sp{\"a}ten 1990er Jahren. Inzwischen sind PPA-Verfahren etabliert und stehen auch f{\"u}r den Einsatz im klinischen Alltag zur Verf{\"u}gung. Die Grundlage aller PPA-Verfahren bildet eine Anordnung von mehreren Empfangsdetektoren, welche gleichzeitig und unabh{\"a}ngig voneinander ein Objekt abbilden. Das Signal jedes einzelnen Detektors enth{\"a}lt dabei je nach Position eine gewisse r{\"a}umliche Information. Eine Messzeitverk{\"u}rzung wird im Allgemeinen dadurch erzielt, dass die Menge der aufzunehmenden Daten reduziert wird. Dies f{\"u}hrt zu Fehler behafteten Bildern auf Grund von fehlenden Daten. Alle g{\"a}ngigen PPA-Verfahren benutzen die in der Detektoranordnung inh{\"a}rente r{\"a}umliche Information, um mit geeigneten Algorithmen die Fehler behafteten Bilder zu korrigieren. Die beiden erfolgreichsten Ans{\"a}tze stellen momentan das "Sensitivity Encoding" (SENSE) Verfahren und die "Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisitions" (GRAPPA) Methode dar. Die Leistungsf{\"a}higkeit von PPA-Methoden ist allerdings beschr{\"a}nkt. Zun{\"a}chst begrenzt die Anzahl der Einzeldetektoren den maximal erreichbaren Messzeitgewinn. Weiterhin f{\"u}hrt der Einsatz von PPA-Verfahren zu einer Verringerung des Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (englisch: signal-to-noise ratio, SNR). Im Allgemeinen ist das SNR um den Faktor der Wurzel des Beschleunigungsfaktors verringert. Ein zus{\"a}tzlicher SNR-Verlust entsteht durch den Rekonstruktionsprozess und ist stark abh{\"a}ngig von der geometrischen Anordnung der Detektoren. Auf Grund dieser Verluste ist der Einsatz von PPA-Methoden auf Applikationen mit bereits hohem intrinsischen SNR beschr{\"a}nkt. In dieser Arbeit werden Erweiterungen von PPA-Verfahren vorgestellt, um deren Leistungsf{\"a}higkeit weiter zu verbessern. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der selbstkalibrierenden GRAPPA-Methode, welche die fehlenden Daten im reziproken Bildraum, dem so genannten k-Raum, rekonstruiert. Zun{\"a}chst wird der Einsatz von GRAPPA f{\"u}r die 3D-Bildgebung beschrieben. In der 3D-Bildgebung ist es f{\"u}r die Rekonstruktionsqualit{\"a}t von PPA-Methoden vorteilhaft, die Daten entlang zweier Raumrichtungen zu reduzieren. GRAPPA war bisher auf Experimente mit Datenrekonstruktion in nur einer Richtung beschr{\"a}nkt. Es wird gezeigt, dass sich durch Kombination mit SENSE der Vorteil einer zwei-dimensionalen Datenreduktion erstmals auch f{\"u}r GRAPPA benutzen l{\"a}sst. Weiterhin wird eine Neuformulierung der GRAPPA-Rekonstruktion als Matrixoperation vorgestellt. Dieser Formalismus wird als GRAPPA-Operator Formalismus bezeichnet und erlaubt es, ein gemessenes Signal im k-Raum zu verschieben, um fehlende Daten zu rekonstruieren. Eigenschaften und Beziehungen zwischen unterschiedlichen Verschiebungen werden beschrieben und daraus resultierende Anwendungen f{\"u}r die 2D- und 3D-Bildgebung pr{\"a}sentiert. Im Allgemeinen arbeiten alle konventionellen PPA-Verfahren ausschließlich auf der Rekonstruktionsseite. Somit ist die Bildqualit{\"a}t und damit der erzielbare Messzeitgewinn nur durch die Geometrie der Detektoranordnung beeinflussbar. In der Mehrschicht-MRT l{\"a}sst sich diese Abh{\"a}ngigkeit von der Detektoranordnung reduzieren, indem Bildartefakte bereits w{\"a}hrend der Datenaufnahme gezielt ver{\"a}ndert werden. Auf diese Weise kann der SNR-Verlust aufgrund des Rekonstruktionsprozesses minimiert werden. Dieses Konzept der kontrollierten Einfaltungen (englisch: Controlled Aliasing in Parallel Imaging Results in Higher Acceleration, CAIPIRINHA) wird f{\"u}r den Einsatz in der dynamischen Herzbildgebung vorgestellt. Bei geringen Beschleunigungsfaktoren kann mit CAIPIRINHA im Gegensatz zu den {\"u}blichen PPA-Verfahren eine Bildqualit{\"a}t erzielt werden, welche keine signifikanten Einbußen gegen{\"u}ber konventionellen Experimenten aufweist.},
subject = {Magnetische Resonanz},
language = {de}
}
@phdthesis{Kahle2010,
author = {Kahle, Philipp},
title = {Resttumore bei der mikrochirurgischen Therapie von Vestibularschwannomen - funktionelle Ergebnisse und radiologisches Verhalten},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52066},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2010},
abstract = {Einleitung: Zwischen 1994-2003 wurden in Zusammenarbeit von HNO- und Neurochirurgie 615 Vestibularschwannome (Grad T3a-T4b) {\"u}ber den subokzipitalen Zugang operiert. In 89 F{\"a}llen (14\%) konnte aus unterschiedlichen Gr{\"u}nden der Tumor nur inkomplett entfernt werden. Mittels neurologischer Untersuchung und MRT wurde postoperativ das funktionelle Ergebnis bzw. das Wachstumsverhalten des Resttumors untersucht. Außerdem wurden die Art des Resttumors und die Gr{\"u}nde f{\"u}r eine inkomplette Resektion analysiert. Material und Methoden: Alle Tumore wurden unter stetigem Neuromonitoring (AEP, Fazialis-EMG) operiert. Reichte der Tumor bis an die kaudalen Hirnnerven (IX, X, XI, XII) heran, wurden diese ebenfalls {\"u}berwacht. In der postoperativen Kontrolle erfolgten eine neurologische Untersuchung und eine MRT. Die Ergebnisse wurden mit vorausgegangenen Untersuchungen verglichen, um das Wachstumsverhalten des Resttumors und das funktionelle Ergebnis zu beurteilen. Die Operationsberichte wurden nach den Gr{\"u}nden der inkompletten Tumorentfernung gesichtet. Ergebnisse: Starke Adh{\"a}renz des Tumorgewebes zu den Hirnnerven (VII, VIII, kaudale Gruppe) oder zum Hirnstamm, interfaszikul{\"a}re Tumornester, eine Gef{\"a}hrdung der Blutversorgung, spontane Entladungen im EMG oder eine reduzierte Ableitbarkeit der AEPs zwangen den Operateur, die Pr{\"a}paration abzubrechen. Die durchschnittliche Tumorgr{\"o}ße in den F{\"a}llen der inkompletten Resektion betrug 26,8 mm vs. 19,4 mm bei kompletter Tumorentfernung. Der zur{\"u}ckgelassene Tumorrest bestand in 86\% aus einem Kapselanteil, einem Tumorrasen oder interfaszikul{\"a}ren Tumornestern. Grobe Tumorreste waren die Ausnahme. 12 Monate postoperativ wurde bei den Patienten mit kompletter Resektion in 88\% eine gute bis sehr gute Funktionalit{\"a}t (House/Brackmann Grad I-II) des Gesichtsnervs beobachtet, bei inkompletter Tumorentfernung in 75\%. 66\% (n=59) der Resttumore zeigten keine Progredienz, 13\% (n=12) eine Wachstumstendenz ohne klinische Symptomatik, 6\% (n=5) mussten erneut operiert werden (15\%/n=13 keine Kontrolle). Der durchschnittliche Nachbeobachtungszeitraum betrug 48,1 Monate (1-134). Zusammenfassung: Trotz Zur{\"u}cklassens eines Tumorrestes kommt es nur selten zu einem erneuten Tumorwachstum. In noch weniger F{\"a}llen muss eine Rezidivoperation durchgef{\"u}hrt werden. Dies rechtfertigt eine subtotale Tumorresektion in den F{\"a}llen einer Hirnnervengef{\"a}hrdung. Verzichtet man auf eine komplette Resektion, l{\"a}sst sich auch bei sehr großen Tumoren ein gutes bis sehr gutes funktionelles Ergebnis erzielen.},
subject = {Akustikustumor},
language = {de}
}
@phdthesis{Hoelscher2012,
author = {H{\"o}lscher, Uvo Christoph},
title = {Relaxations-Dispersions-Bildgebung in der Magnetresonanztomographie},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-79554},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2012},
abstract = {Das Ziel dieser Promotion ist der Aufbau eines dreMR Setups f{\"u}r einen klinischen 1,5T Scanner, das die Relaxations-Dispersions-Bildgebung erm{\"o}glicht, und die anschließende Ergr{\"u}ndung von m{\"o}glichst vielen Anwendungsfeldern von dreMR. Zu der Aufgabe geh{\"o}rt die Bereitstellung der zugrunde liegenden Theorie, der Bau des experimentellen Setups (Offset-Spule und Stromversorgung) sowie die Programmierung der n{\"o}tigen Software. Mit dem gebauten Setup konnten zwei große Anwendungsfelder — dreMR Messungen mit und ohne Kontrastmitteln — untersucht werden.},
subject = {Kernspintomografie},
language = {de}
}
@phdthesis{Kaltwasser2007,
author = {Kaltwasser, Christoph},
title = {Rekonstruktion und Simulation der Ausbreitung und R{\"u}ckbildung der elektrischen Erregung im Herzmuskel des Menschen : Visualisierung kardialer Potentiale mit Methoden der magnetresonanztomographischen Bildgebung, der kardialen Biosignalverarbeitung und der numerischen L{\"o}sung des Inversen Problems der Elektrokardiographie},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26316},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2007},
abstract = {Die elektrophysiologischen Vorg{\"a}nge w{\"a}hrend der Depolarisation und Repolarisation des Myokards k{\"o}nnen mittels der Signale des 12-Kanal EKGs selbst bei Vorliegen großen Expertenwissens nur unzureichend beobachtet bzw. interpretiert werden. Grund hierf{\"u}r sind vor allen Dingen Inhomogenit{\"a}ten in der kardialen und thorakalen elektrischen Leitf{\"a}higkeit sowie die starke Signalabschw{\"a}chung in den durchlaufenen Geweben. Intrakardiale Verfahren der Signalableitung sind ein Ansatz zu L{\"o}sung dieses Problems; sie sind jedoch aufw{\"a}ndig und risikobehaftet. In dem in dieser Arbeit eingesetzten Verfahren hingegen konnte, durch patientenindividuelle Modellierung der Herz- und Thoraxanatomie sowie der Leitf{\"a}higkeitsverh{\"a}ltnisse, mittels numerischer Verfahren aus einer Vielzahl von Oberfl{\"a}chen-EKG Ableitungen auf die elektrophysiologischen Vorg{\"a}nge im Myokard in ihrem zeitlichen und {\"o}rtlichen Verlauf geschlossen werden (Inverses Problem der Elektrokardiographie). Es konnten bei gesunden Probanden sowie bei Patienten mit verschiedenen kardialen Pathologien zeitlich und {\"o}rtlich hochaufgel{\"o}ste Rekonstruktionen von epikardialen- und Transmembranpotentialverteilungen angefertigt werden. Es zeigte sich, dass insbesondere im Bereich großer Infarktnarben der Herzvorder- sowie der Herzhinterwand elektrophysiologische Auff{\"a}lligkeiten nachweisbar waren. So zeigten sich w{\"a}hrend der Depolarisationsphase Myokardareale mit einer verminderten Aktivit{\"a}t und Polarisationsumkehr, Bezirke mit verz{\"o}gerter Depolarisationsaktivit{\"a}t sowie Areale mit atypisch verlaufender Repolarisationsaktivit{\"a}t. Anhand der vorliegenden Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass eine Rekonstruktion der physiologischen Abl{\"a}ufe im Myokard w{\"a}hrend der Depolarisation und der Repolarisation mit dem hierzu implementierten Verfahren m{\"o}glich ist. Anhand von elektroanatomischen Modellen konnten dar{\"u}ber hinaus die physiologische sowie die pathologisch ver{\"a}nderte Erregungsausbreitung im Myokard simuliert werden. Durch Verbesserung der Rekonstruktionsalgorithmen, der Methoden der Signalverarbeitung und der Regularisierung der L{\"o}sungsverfahren ist zuk{\"u}nftig eine weitere Verbesserung der Rekonstruktionsergebnisse zu erwarten. Vor dem klinischen Einsatz der Methode muss eine eingehende Validation erfolgen.},
subject = {Elektrophysiologie},
language = {de}
}
@phdthesis{Toepell2009,
author = {Toepell, Andreas Daniel},
title = {Quantifizierung von kardialen Metaboliten mittels akquisitionsgewichteter 31P-MR-Spektroskopie: Optimierung der SLOOP-Auswertung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-43644},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2009},
abstract = {Die 31P-MRS wird zur Diagnostik des Energiemetabolismus bei verschiedenen kardialen Erkrankungen eingesetzt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer Verbesserung und Vereinfachung der Quantifzierung kardialer Energiemetaboliten mittels der 31P-MRS. Durch Akquisitonsgewichtung kann eine genauere Beurteilung der Konzentrationen von PCr und ATP im gesunden Myokard durch Verbesserung der Effizienz und Sensitivit{\"a}t der 31P-MRS erreicht werden. Die Kontamination des MR-Signals durch die Brustwand wird mittels des CORRECT-SLIM-Algorithmus verringert. Eine Fallstudie am rechten Ventrikel zeigt die starke metabolische Aussagekraft der 31P-MRS vor, w{\"a}hrend und nach medikament{\"o}ser Therapie. Die 31P-MRS unter Verwendung r{\"a}umlicher S{\"a}ttigungspulse liefert einen unmittelbaren Einblick in den Energiemetabolismus des menschlichen Herzens mit einer deutlich k{\"u}rzen Nachbearbeitungszeit. Durch diese Optimierungen erm{\"o}glicht die 31P-MRS des menschlichen Herzens eine exakte Beurteilung des Energiemetabolismus im gesunden wie erkrankten Myokard.},
subject = {NMR-Tomographie},
language = {de}
}
@phdthesis{Blaettner2011,
author = {Bl{\"a}ttner, Katrin Ayara},
title = {Quantifizierung myokardialer Fibrose in der Late Enhancement- MRT- manuell (Viewing) versus semiautomatisch (VPT3.0)},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72465},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2011},
abstract = {Die kontrastmittel- gest{\"u}tzte Late Enhancement- MRT erm{\"o}glicht die Darstellung myokardialer Ver{\"a}nderungen wie z.B. {\"O}dem, Nekrose oder Fibrose. Ziel dieser Arbeit war es die semiautomatische Late Enhancement- Quantifizierung im Programm VPT 3.0 mit der manuellen Late Enhancement- Quantifizierung im Viewing- Programm zu vergleichen. Es wurden Late Enhancement- MRT- Datens{\"a}tze von Patienten mit isch{\"a}mischen (Myokardinfarkt) bzw. nicht- isch{\"a}mischen Kardiomyopathien (Morbus Fabry, Morbus Hodgkin, Aortenklappenstenose) analysiert. Die Quantifizierung des Late Enhancement- Signals erfolgte manuell im Viewing- Programm und semiautomatisch unter Anwendung von VPT 3.0. Der Vergleich der Ergebnisse aus der manuellen Analyse und der semiautomatischen Analyse der Daten von Patienten nach Myokardinfarkt, mit kardialer Beteiligung bei Morbus Fabry und bei Z.n. anteriorer Mantelfeldbestrahlung bei Morbus Hodgkin, zeigte eine hohe {\"U}bereinstimmung sowie eine gute Korrelation der Werte beider Methoden. Eine valide Late Enhancement- Quantifizierung bei Patienten mit Aortenklappenstenose war sowohl in der manuellen, wie auch in der semiautomatischen Methode nicht m{\"o}glich. Dies ist unter anderem auf das kleinfleckige, diffus fl{\"a}chige Verteilungsmuster im Rahmen der hier auftretenden konzentrischen Hypertrophie zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Des Weiteren konnte eine geringe Intraobservervariabilit{\"a}t aufgezeigt werden. Das semiautomatische Programm VPT3.0 erm{\"o}glicht eine genaue, mit der manuellen Methode gut korrelierende, Quantifizierung von Late Enhancement bei isch{\"a}mischen und nicht- isch{\"a}mischen Kardiomyopathien. Davon ausgenommen ist die Aortenstenose.},
subject = {NMR-Tomographie},
language = {de}
}
@phdthesis{Rapf2007,
author = {Rapf, Katrin},
title = {Perfusionsuntersuchungen des Herzens nach Myokardinfarkt mittels Magnetresonanztomographie},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27297},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2007},
abstract = {Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, eine genauere Erkenntnis {\"u}ber die derzeitigen M{\"o}glichkeiten der quantitativen Messung der myokardiale Perfusion im Hinblick auf die Beschreibung verschiedener myokardialer Infarkte mittels kardialer MRT zu gewinnen. Die Untersuchungen zur Perfusion im Infarktgebiet ergaben, dass ein visuell festgestellter subendokardialer Infarkt an Hand der Bestimmung der absoluten Perfusion nicht immer nachvollzogen werden konnte. Ein Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines no-reflow im Late Enhancement und der H{\"o}he der absoluten Perfusion im Infarktgebiet konnte nicht gezeigt werden. Die Untersuchungen zur Perfusion im Remote Myokard ergaben keinen Zusammenhang zwischen der Perfusion im Remote Myokard und dem transmuralen Ausmaß des no-reflow-Ph{\"a}nomens in der First Pass Perfusion. Auch korrelierte die Perfusion im Remote Myokard nicht mit dem Auftreten eines no-reflow Ph{\"a}nomens im Late Enhancement. Die Perfusion im Remote Myokard unterschied sich zwischen transmuralen und nicht-transmuralen Infarkten. Eine Hyperperfusion im Remote Myokard konnte erst ab einer Infarktausdehnung von 75\% im Late Enhancement beobachtet werden, w{\"a}hrend eine Hypoperfusion im Remote Myokard bei allen Infarktausdehnungen zwischen 0\% und 100\% auftrat. Die Untersuchungen zur Perfusion bei Vorliegen eines transmuralen Infarktes" ergaben eine signifikante Korrelation der Perfusionen in Infarktgebiet und Remote Myokard bei transmuralem Infarkten. Die Ergebnisse zur Messung der Perfusion in Abh{\"a}ngigkeit von der relativen Infarktgr{\"o}ße wiesen keinen Zusammenhang zwischen der Perfusion im Infarktgebiet und der relativen Infarktgr{\"o}ße auf. Ebenso konnte keine Beziehung zwischen der Perfusion im Remote Myokard und der relativen Infarktgr{\"o}ße dargelegt werden. Letztendlich wurde das Verhalten der quantitativen Perfusion im Infarktgebiet und im Remote Myokard in Abh{\"a}ngigkeit von der Zeit nach Infarktereignis untersucht. Dabei zeigte sich kein Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines no-reflow im Late Enhancement und der Entwicklung der Perfusion im Infarktgebiet zwischen der Erst- und der Sp{\"a}tuntersuchung. Ebenso war kein Zusammenhang zwischen dem Auftreten eines no-reflow im Late Enhancement und der Entwicklung der Perfusion im Remote Myokard zwischen der Erst- und der Sp{\"a}tuntersuchung erkennbar. Die kardiale MRT ist aufgrund der gleichzeitigen Analyse von morphologischen, funktionellen, quantitativen und metabolischen Parametern in einem Untersuchungsgang ein erfolgversprechendes Bildgebungsverfahren der Zukunft, da sie nicht invasiv ist, ohne Einsatz von R{\"o}ntgenstrahlung auskommt und dabei eine gute r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung bei hohem Gewebekontrast bietet. Studien zeigen, dass die Kombination von Stress-Perfusion und Late-Technik in einem MRT-Protokoll eine h{\"o}here Genauigkeit als die Verwendung der SPECT-Untersuchung in der klinischen Beurteilung von Koronargef{\"a}ßstenosen und im Nachweis subendokardialer Infarkte aufweist. 62 Allerdings erf{\"a}hrt die in vorliegender Arbeit verwendete Technik der Datenverarbeitung in dieser Form ohne Zweifel noch ihre Limitation im klinischen Alltag. Grunds{\"a}tzlich ist zu sagen, dass die Messung der absoluten Perfusion im Myokard mit der MRT des Herzens zurzeit sicherlich noch nicht ausgereift ist. Dennoch lassen die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse und die viel versprechende Weiterentwicklung in der magnetresonanztomographischen Bildgebung weit reichende und interessante M{\"o}glichkeiten erahnen.},
subject = {Perfusion},
language = {de}
}
@article{PhamHelluyBraeuningeretal.2010,
author = {Pham, Mirko and Helluy, X. and Braeuninger, S. and Jakob, P. and Stoll, G. and Kleinschnitz, Christoph and Bendszus, M.},
title = {Outcome of experimental stroke in C57Bl/6 and Sv/129 mice assessed by multimodal ultra-high field MRI},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-68115},
year = {2010},
abstract = {Transgenic mice bred on C57Bl/6 or Sv/129 genetic background are frequently used in stroke research. It is well established that variations in cerebrovascular anatomy and hemodynamics can influence stroke outcome in different inbred mouse lines. We compared stroke development in C57Bl/6 and Sv/129 mice in the widely used model of transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO) by multimodal ultra-high field magnetic resonance imaging (MRI). C57Bl/6 and Sv/129 mice underwent 60 min of tMCAO and were analyzed by MRI 2 h and 24 h afterwards. Structural and functional images were registered to a standard anatomical template. Probability maps of infarction were rendered by automated segmentation from quantitative T2-relaxometric images. Whole-brain segmentation of infarction was accomplished manually on high-resolution T2-weighted (T2-w) RARE images. Cerebral perfusion (cerebral blood flow, CBF) was measured quantitatively by modified continuous arterial-spin-labeling (CASL) and apparent diffusion coefficients (ADC) by spin-echo diffusion-weighted imaging (DWI). Probabilities of cortical (95.1\% ± 3.1 vs. 92.1\% ± 2.5; p > 0.05) and subcortical (100\% vs. 100\%; p > 0.05) infarctions at 24 h were similar in both groups as was the whole-brain volumetric extent of cerebral infarction. In addition, CBF and ADC values did not differ between C57Bl/6 and Sv/129 mice at any time point or region of interest. The C57Bl/6 and Sv/129 genetic background is no major confounding factor of infarct size and cerebral perfusion in the tMCAO model.},
subject = {NMR-Tomographie},
language = {en}
}
@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{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}
}
@phdthesis{Ramsayer2007,
author = {Ramsayer, Benjamin},
title = {Nichtinvasive klinische Analyse der Infarktanatomie nach Myokardinfarkt},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-24554},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2007},
abstract = {Ziel der vorliegenden Studie war es, die Ver{\"a}nderungen der komplexen dreidimensionalen Infarktanatomie im Verlauf der Infarktheilung zu untersuchen. Material und Methoden: Mit Hilfe kernspintomographischer Late Enhancement (LE) Untersuchungen ist es m{\"o}glich, den Myokardinfarkt im Verlauf der gesamten Infarktheilung abzubilden und exakt zu vermessen. Insgesamt wurden 74 LE Untersuchungen bei 30 Patienten nach erstmals aufgetretenem Myokardinfarkt durchgef{\"u}hrt. Alle Patienten waren einer Reperfusionstherapie unterzogen worden. Die Untersuchungszeitpunkte waren Tag 5±2 nach Myokardinfarkt (Mittelwert ± Standardabweichung, Zeitpunkt A), Tag 12±3 nach Myokardinfarkt (Zeitpunkt B), und nach 3 Monaten (Zeitpunkt C). 14 Patienten wurden zu allen drei Zeitpunkten untersucht, bei 10 Patienten wurden Messungen zu den Zeitpunkten A und C durchgef{\"u}hrt und bei 6 Patienten Messungen zu den Zeitpunkten B und C. In den LE Untersuchungen wurde der linke Ventrikel jeweils mit Hilfe von doppelt angulierten Kurzachsenschnitten (Schichtdicke 8 mm, ohne Zwischenschichtabstand) vollst{\"a}ndig abgebildet. Die Bildauswertung erfolgte geblindet. In jedem Kurzachsenschnitt eines Infarkts wurden folgende Parameter gemessen: Die Infarktquerschnittsfl{\"a}che (MI, in mm2), die gr{\"o}ßte zirkumferentielle Ausdehnung des Myokardinfarkts (Z, in mm) und die Infarktdicke (D, in mm). Aus diesen Parametern und der gegebenen Schichtdicke von 8 mm konnten das Infarktvolumen (IV, in mm3), die Infarktausdehnung (IA, in mm2), die mittlere Infarktdicke (MID, in mm) und die mittlere zirkumferentielle Ausdehnung des Infarkts (MIZ, in mm) berechnet werden. Die Infarktausdehnung ist hierbei eine Fl{\"a}che und beschreibt den Infarkt in seiner longitudinalen und zirkumferentiellen Ausdehnung. Eine Zunahme der Infarktausdehnung ist gleichbedeutend mit einer Dilatation bzw. Expansion des Infarkts. Alle Parameter k{\"o}nnen unabh{\"a}ngig vom vitalen Restmyokard bestimmt werden. In einer zus{\"a}tzlichen zweidimensionalen Analyse wurden außerdem die Ver{\"a}nderungen der Infarktanatomie am Ort der maximalen Infarktdicke zum Zeitpunkt der ersten Messung und die Ver{\"a}nderungen der Infarktanatomie am Ort der maximalen zirkumferentiellen Ausdehnung zum Zeitpunkt der ersten Messung untersucht. Die Ergebnisse werden als Mittelwerte mit dazugeh{\"o}rigen Standardfehlern berichtet. Zur Verlaufsbeurteilung wurden die Parameter der Zeitpunkte B und C als Prozentsatz der vorangegangenen Messungen berechnet. Ergebnis: Innerhalb der ersten drei Monate nach Infarkt wurde eine Verringerung des Infarktvolumens im Mittel auf 69±5\% des Ausgangswertes beobachtet. Die Volumenabnahme war hierbei zu einem gr{\"o}ßeren Anteil auf die Abnahme der Infarktdicke und zu einem kleineren Anteil auf die Abnahme der Infarktausdehnung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Die mittlere Infarktdicke nahm innerhalb von 3 Monaten im Mittel auf 79±3\% und die Infarktausdehnung im Mittel auf 88±4\% ab. Diese Ver{\"a}nderungen waren signifikant (p<0,05). Die Infarktausdehnung ver{\"a}nderte sich jedoch innerhalb des untersuchten Kollektivs unterschiedlich. Bei 75\% der untersuchten Infarkte wurde die Infarktausdehnung im Verlauf der Untersuchung geringer, bei 25\% nahm die Infarktausdehnung jedoch zu. Eine Abnahme der Infarktdicke wurde in 92\% der F{\"a}lle beobachtet. Sie kam unabh{\"a}ngig von der Dilatation eines Infarkts vor. Die Infarktdicke verringerte sich zwischen dem Zeitpunkt A und C bei 5 von 6 Patienten mit einer Zunahme der Infarktausdehnung, aber auch bei 17 von 18 Patienten ohne Infarktdilatation. In der zweidimensionalen Analyse zeigte sich, dass die Ver{\"a}nderungen der Infarktdicke und der zirkumferentiellen Ausdehnung innerhalb eines Infarkts regional unterschiedlich stark ausgepr{\"a}gt waren.},
subject = {Herzinfarkt},
language = {de}
}
@phdthesis{Machann2008,
author = {Machann, Wolfram},
title = {MRT nach Myokardinfarkt - Wandfunktionsanalyse und metabolische Bildgebung},
url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28457},
school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
year = {2008},
abstract = {Die kardiale MRT konnte in dieser Arbeit f{\"u}r die Infarktdiagnostik und Therapiekontrolle erfolgreich eingesetzt werden. Auf Grund einer Vielzahl von Sequenztechniken, dem Vorteil der Nichtinvasivit{\"a}t und dem Fehlen von ionisierenden Strahlen hat sich die MRT zu einem wichtigen Diagnostikwerkzeug zur Bestimmung von Prognoseparametern bei kardialen Erkrankungen entwickelt.},
subject = {NMR-Tomographie},
language = {de}
}