@phdthesis{Mueller2010,
  author    = {M{\"u}ller, Matthias},
  title     = {Dreidimensionale Konfigurationen von NMR Phased-Array Spulen mit vielen Einzelelementen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52399},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden alternative Phased-Array Konfigurationen untersucht, die eine gleichm{\"a}ßige r{\"A}aumliche Verteilung der Spulensensitivit{\"a}ten f{\"u}r eine 2D parallel beschleunigte NMR-Bildgebung zur Verf{\"u}gung stellen sowie eine h{\"o}here lokale Dichte probenrauschdominierter Einzelspulen als konventionelle Arraygeometrien erm{\"o}glichen. Hierzu wurde zun{\"a}chst eine neuartige 16-Kanal Doppel-Spiral Arraygeometrie einem Birdcage-{\"a}hnlichen Spulenarray mit zwei Ringen aus je acht Spulenelementen gegen{\"u}bergestellt, welches gew{\"o}hnlich in der klinischen Routine f{\"u}r NMR-Untersuchungen am menschlichen Kopf eingesetzt wird. Unter Verwendung analytischer Biot-Savart Berechnungen in der Entwicklungsumgebung Matlab konnten die jeweiligen Kodiereigenschaften sowie das mit den unterschiedlichen Arraykonfigurationen erzielbare intrinsische Signal-Rausch-Verh{\"a}ltnis ermittelt und verglichen werden. Zudem wurde auf gleiche Weise der Einfluss geometrischer Variationen im Aufbau des Doppel-Spiral Volumenarrays auf die intrinsische Isolation zwischen dem inneren, um +pi verdrehten und dem {\"A}ußeren, um -pi verdrehten Einfach-Spiral Spulenarray untersucht und Phased-Array Designs mit 32 unabh{\"A}angigen Empfangselementen evaluiert. Im Rahmen einer experimentellen Evaluierung des Doppel-Spiral Arraykonzepts wurden zuerst einzelne Spulenelemente der unterschiedlichen 16-Kanal Volumenarrays verglichen, bevor eine Doppel-Spiral Phased-Array Prototypenspule aufgebaut wurde. Mit dieser konnten sowohl die vorausgesetzte intrinsische Entkopplung der zwei Einzel-Spiral Spulenarrays als auch die in alle drei Raumrichtungen homogene Verteilung der einzelnen Spulensensitivit{\"a}ten anhand von Experimenten im NMR-System nachgewiesen werden. So war trotz der relativ geringen Anzahl von sechs unabh{\"a}ngigen Einzelkan{\"a}len eine um den Faktor 4 beschleunigte NMR-Untersuchung des menschlichen Kopfes mittels einer 3D MP-RAGE-Bildgebungssequenz m{\"o}glich. Diese hohe Beschleunigung konnte f{\"u}r jede beliebige Orientierung der Kodierrichtungen in gleichermaßen guter Bildqualit{\"a}t erzielt werden und erwies sich somit als unabh{\"a}ngig von der gew{\"u}nschten Positionierung des dreidimensionalen Untersuchungsvolumens. Das auf diese Weise best{\"a}tigte Konzept einer Doppel-Spiral Arraygeometrie stellt allerdings nicht nur eine gleichm{\"a}ßige Sensitivit{\"a}tsvariation entlang aller Raumrichtungen zur Verf{\"u}gung, sondern erm{\"o}glicht auch eine h{\"o}here Dichte probenrauschdominierter Einzelspulen. In einem zweiten Ansatz wurde das Konzept r{\"a}umlich kompakter Quadratur-Arrayelemente untersucht, die aus einer geeigneten geometrischen Kombination zweier Einzelspulen entstehen. Die Evaluierung der Leistungsf{\"a}higkeit einer derartigen Arrayelementkonfiguration erfolgte in diesem Fall durch den Vergleich einer aus vier Quadratur-Arrayelementen aufgebauten 8-Kanal Phased-Array Spule mit einem konventionellen 4-Kanal Spulenarray, welches sich aus vier waagrechten, in Reihen angeordneten Einzelspulen zusammensetzt. Die Kodiereigenschaften der jeweiligen Phased-Array Spulen sowie das zur Verf{\"u}gung stehende intrinsische SNR wurden erneut mit Hilfe von Biot-Savart Simulationen in Matlab ermittelt. Diese zeigten, dass durch eine solche neuartige Elementkonfiguration eine Steigerung des erzielbaren Signal-Rausch-Verh{\"a}ltnisses von nahezu 30\% erreicht werden kann. Zudem konnte eine deutliche Verbesserung der Kodiereigenschaften in Folge einer, bei gleicher Ausdehnung der Arraystruktur, verdoppelten Anzahl an Einzelspulen beobachtet werden. Eine experimentelle Untersuchung erfolgte anhand einer einfachen aus vier Quadratur-Arrayelementen aufgebauten 8-Kanal Phased-Array Spule. Mit dieser wurden im Kernspintomographen NMR-Untersuchungen an Phantomen durchgef{\"u}hrt, die den SNR-Gewinn sowie die signifikante Verbesserung der Kodiereigenschaften durch die Verwendung von Quadratur-Elementen in guter {\"U}bereinstimmung mit den Simulationsergebnissen best{\"a}tigen konnten. Eine derartige Steigerung der Leistungsf{\"a}higkeit eines gew{\"o}hnlichen, flachen Spulenarrays durch das Hinzuf{\"u}gen senkrechter, intrinsisch entkoppelter Spulenelemente zeigt sich auch in den Resultaten coronal und sagittal orientierter NMR-Bildgebungsuntersuchungen der Wirbels{\"a}ule eines gesunden Probanden. Hierbei sind selbst bei Beschleunigungen von einem Faktor 4 keine Artefakte aufgrund einer schlecht konditionierten parallelen Bildrekonstruktion zu beobachten.},
  subject      = {NMR-Bildgebung},
  language  = {de}
}