@phdthesis{Zeller2013,
  author    = {Zeller, Mario},
  title     = {Dichtegewichtete Magnetresonanz-Bildgebung mit Multi-Echo-Sequenzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-84142},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Das Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (SNR) stellt bei modernen Bildgebungstechniken in der Magnetresonanz-Tomographie heutzutage oftmals die entscheidende Limitation dar. Eine Verbesserung durch Modifikation der Hardware ist kostspielig und f{\"u}hrt meistens zu einer Verst{\"a}rkung anderer Probleme, wie zum Beispiel erh{\"o}hte Energiedeposition ins Gewebe. Im Gegensatz dazu ist Dichtegewichtung eine Methode, die eine SNR-Erh{\"o}hung durch Modifikation der Aufnahmetechnik erm{\"o}glicht. In der MR-Bildgebung erfolgt oftmals eine retrospektive Filterung des aufgenommenen Signalverlaufs, beispielsweise zur Artefaktreduktion. Damit einhergehend findet eine Ver{\"a}nderung der Modulationstransferfunktion (MTF) bzw. ihrer Fouriertransformierten, der r{\"a}umlichen Antwortfunktion (SRF), statt. Optimales SNR wird nach dem Matched Filter-Theorem erzielt, wenn die nachtr{\"a}gliche Filterung dem aufgenommenen Signalverlauf proportional ist. Dies steht dem Ziel der Artefaktreduktion entgegen. Bei Dichtegewichtung steht durch nicht-kartesische Abtastung des k-Raums mit der k-Raum-Dichte ein zus{\"a}tzlicher Freiheitsgrad zur Verf{\"u}gung. Dieser erm{\"o}glicht es, im Falle eines konstanten Signalverlaufs eine gew{\"u}nschte MTF ohne Filterung zu erreichen. Bei ver{\"a}nderlichem Signalverlauf kann ein SNR Matched Filter angewendet werden, dessen negative Einfl{\"u}sse auf die MTF durch Dichtegewichtung kompensiert werden. Somit erm{\"o}glicht Dichtegewichtung eine vorgegebene MTF und gleichzeitig ein optimales SNR. In der vorliegenden Arbeit wurde Dichtegewichtung erstmals bei den schnellen Multi-Echo-Sequenzen Turbo-Spin-Echo und Echoplanar-Bildgebung (EPI) angewendet. Im Gegensatz zu bisherigen Implementierungen muss hier der Signalabfall durch T2- bzw. T2*-Relaxation ber{\"u}cksichtigt werden. Dies f{\"u}hrt dazu, dass eine prospektiv berechnete dichtegewichtete Verteilung nur bei einer Relaxationszeit optimal ist. Bei Geweben mit abweichenden Relaxationszeiten k{\"o}nnen sich wie auch bei den kartesischen Varianten dieser Sequenzen {\"A}nderungen an SRF und SNR ergeben. Bei dichtegewichteter Turbo-Spin-Echo-Bildgebung des Gehirns konnte mit den gew{\"a}hlten Sequenzparametern ein SNR-Vorteil von 43 \% gegen{\"u}ber der kartesischen Variante erzielt werden. Die Akquisition wurde dabei auf die T2-Relaxationszeit von weißer Substanz optimiert. Da die meisten Gewebe im Gehirn eine {\"a}hnliche Relaxationszeit aufweisen, blieb der visuelle Gesamteindruck identisch zur kartesischen Bildgebung. Der SNR-Gewinn konnte in der dichtegewichteten Implementierung zur Messzeithalbierung genutzt werden. Dichtegewichtete EPI weist eine hohe Anf{\"a}lligkeit f{\"u}r geometrische Verzerrungen, welche durch Inhomogenit{\"a}ten des Hauptmagnetfeldes verursacht werden, auf. Die Verzerrungen konnten erfolgreich mit einer Conjugate Phase-Methode korrigiert werden. Dazu muss die r{\"a}umliche Verteilung der Feldinhomogenit{\"a}ten bekannt sein. Dazu ist zus{\"a}tzlich zur eigentlichen EPI-Aufnahme die zeitaufwendige Aufnahme einer sogenannten Fieldmap erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Methode entwickelt werden, welche die zur Erlangung einer Fieldmap notwendige Aufnahmedauer auf wenige Sekunden reduziert. Bei dieser Art der Fieldmap-Aufnahme m{\"u}ssen jedoch durch Atmung hervorgerufene Effekte auf die Bildphase ber{\"u}cksichtigt werden. Die Fieldmap-Genauigkeit kann durch Aufnahme unter Atempause, Mittelung oder retrospektiver Phasenkorrektur erh{\"o}ht werden. F{\"u}r die gew{\"a}hlten EPI-Sequenzparameter wurde mit Dichtegewichtung gegen{\"u}ber der kartesischen Variante ein SNR-Gewinn von 14 \% erzielt. Anhand einer funktionellen MRT (fMRI)-Fingertapping-Studie konnte demonstriert werden, dass die SNR-Steigerung auch zu einer signifikant erh{\"o}hten Aktivierungsdetektion in Teilen der Hirnareale f{\"u}hrt, die bei der Fingerbewegung involviert sind. Die Verwendung von zus{\"a}tzlicher EPI-Phasenkorrektur und iterativer Optimierung der dichtegewichteten k-Raum-Abtastung f{\"u}hrt zu weiteren Verbesserungen der dichtegewichteten Bildgebung mit Multi-Echo-Sequenzen.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}