TY  - THES
A1  - Blättner, Katrin Ayara
T1  - Quantifizierung myokardialer Fibrose in der Late Enhancement- MRT- manuell (Viewing) versus semiautomatisch (VPT3.0)
T1  - Quantification of myocardial fibrosis in late enhancement mri- manual (Viewing) versus semi-automatic (VPT3.0)
N2  - Die kontrastmittel- gestützte Late Enhancement- MRT ermöglicht die Darstellung myokardialer Veränderungen wie z.B. Ödem, 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- Datensätze von Patienten mit ischämischen (Myokardinfarkt) bzw. nicht- ischämischen 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 Übereinstimmung 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 möglich. Dies ist unter anderem auf das kleinfleckige, diffus flächige Verteilungsmuster im Rahmen der hier auftretenden konzentrischen Hypertrophie zurückzuführen. Des Weiteren konnte eine geringe Intraobservervariabilität aufgezeigt werden. Das semiautomatische Programm VPT3.0 ermöglicht eine genaue, mit der manuellen Methode gut korrelierende, Quantifizierung von Late Enhancement bei ischämischen und nicht- ischämischen Kardiomyopathien. Davon ausgenommen ist die Aortenstenose.
N2  - Contrast agent-based late enhancement mri allows the depiction of myocardial changes e.g. edema, fibrosis or necrosis. The purpose of this thesis was to compare semi- automatic quantification of late enhancement using VPT3.0 with manual quantification using viewing- program. Late enhancement mri data of patients with ischemic (myocardial infarction) and non-ischemic cardiomyopathy (fabry's disease, hodgkin's lymphoma and aortic stenosis) were analyzed. The quantification of late enhancement signal was accomplished manually using viewing program and semi-automatically using VPT 3.0. The comparison of the results from the analysis of patients‘ data suffering from myocardial infarction, cardiac involvement in fabry’s disease and after anterior mantle field irradiation for hodgkin’s lymphoma, showed high correlation for both methods. A valid quantification of late enhancement in patients with aortic stenosis was not possible in most cases. This can, in part, be attributed to the blotchy and patchy pattern of the fibrotic changes appearing due to concentric hypertrophy. Additionally, a low intraobserver variability was demonstrated. The semi- automatic program VPT 3.0 provides an accurate, with the manual technique well- correlated method of quantifying late enhancement in ischemic and nonischemic cardiomyopathies, excluding aortic stenosis.
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Kontrastmittel
KW  - Quantifizierung
KW  - Herzinfarkt
KW  - Fabry-Krankheit
KW  - Lymphogranulomatose
KW  - Aortenstenose
KW  - Late Enhancement
KW  - mri
KW  - contrast agent
KW  - late enhancement
KW  - quantification
KW  - myocardial infarction
KW  - fabry's disease
KW  - hodgkin's lymphoma
KW  - aortic stenosis
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72465
ER  - 
TY  - THES
A1  - Blömer, Steffen
T1  - Synthese von modifizierten Eisenoxid-Nanopartikeln für die MR-Tomographie
T1  - Synthesis of modified iron oxide nanoparticles for MRI
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurden magnetische Kolloide auf der Basis von Eisenoxid-Nanopartikeln hergestellt, die eine erhöhte Verweildauer im Blutstrom aufweisen sollten. Die Hüllmoleküle 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 nötigen Schutz gegen Phagozytose gewährleisten. Diese speziellen Phosphonsäuren wurden dann dazu verwendet, Magnetit-Nanopartikel stabil einzuhüllen.
N2  - The present dissertation deals with the preparation of magnetic colloids on the basis of iron oxide nanoparticles exhibiting an extended lifetime in the bloodstream. The coating molecules were made up of two parts: A hydrophobic alkyl chain of four to ten CH2 groups, and a methoxy-terminated polyethyleneglycol (PEG) chain. The PEG chain was included to make the particles hydrophilic and to protect them from phagocytosis. These specially designed phosphonic acids were then used to coat magnetite nanoparticles.
KW  - Eisenoxide
KW  - Nanopartikel
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Kontrastmittel
KW  - Polyethylenglykole
KW  - Magnetresonanztomographie
KW  - PEG
KW  - iron oxide
KW  - nanoparticles
KW  - MRI
KW  - contrast agent
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66068
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bremicker, Johannes
T1  - T2/T2*-Messung an VSOP-gelabelten Makrophagen und Sensitivität der Preußisch-Blau-Färbung
T1  - T2/T2*-Measurements of VSOP-labeled Makrophages and Sensitivity of Prussian-Blue-Staining
N2  - Zielsetzung: Diese Arbeit untersuchte die Beziehung zwischen intrazellulärem Eisengehalt (pgFe/Zelle) und der Fähigkeit 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 für 4 Stunden inkubiert. Die MRT-Messungen wurden an einem 7-Tesla Bruker Biospec durchgeführt. Für jedes Label-Protokoll wurden Objektträgerproben (n=6) mit den Zellen angefertigt und mit der PB-, DAB-PB- und AgAu-DAB-PB-Färbung gefärbt. Es wurde der prozentuale Anteil der sichtbar gefärbten Zellen ermittelt. Über ICP-MS bestimmten wir den intrazellulären Eisengehalt und TEM-Aufnahmen bestätigten den vesikulären Uptake von VSOP. Zusätzlich 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 intrazelluläre Eisengehalt reichte von 0.12 bis 12.25 pgFe/Zelle. Die Histochemie zeigte einen höheren Prozentsatz an eisen-positiven Zellen mit steigendem Eisengehalt. Das Enhancement der Preußisch Blau Färbung(PB) mit Diaminobenzidin (DAB) und einer modifizierten AgAu-DAB Färbung führte zu einer höheren Sensitivität für intrazelluläres Eisen (>50% gefärbte Zellen bei 1,3 pgFe/Zelle versus 1,6 pgFe/Zelle) als die Preußisch Blau Färbung selbst (2,2 pgFe/Zelle). Jedoch zeigten beide Färbungen bei einem Eisengehalt unter 0,7 pgFe/Zelle weniger als 25% eisenpositive Zellen. Die T2 und T2* verkürzenden Effekte von VSOP zeigten eine positive Korrelation zur intrazellulären Eisenbeladung und zur Zelldichte. Selbst bei 0.26 pgFe/Zelle war eine sichtbare Änderung der Relaxationsraten sichtbar. Schlussfolgerung: Diese Arbeit zeigte, dass in MRT-Messungen selbst kleinste Mengen an intrazellulärem VSOP nachgewiesen werden können, welche in der Histochemie noch nicht nachgewiesen werden können. Es wurde ebenso gezeigt, dass positive Korrelationen zwischen der Zelldichte, dem intrazellulären Eisengehalt und der T2/T2*-Relaxationsraten bestehen.
N2  - Purpose: This work investigated the relation between intracellular iron content (pgFe/cell) and the capability of histochemistry and MRI to detect in vitro iron-oxide-nanoparticles labeled cells. Methods: Immortalized peritoneal mouse macrophages were incubated with Very Small Iron Oxide Nanoparticles (VSOP) at increasing concentrations (n=10) ranging from 0 to 200 μg/ml for 4 hours. MR relaxometry was performed on a 7 Tesla Bruker Biospec. Histological slides (n=6) were prepared from cells of each labeling-protocol for PB-, DAB-PB- and AgAu-DAB-PB-staining and the percentage of apparently stained cells was recorded. ICP-MS was used to determine intracellular iron content and TEM images confirmed vesicular uptake of VSOPs. Additionally, the impact of cell densitiy on MR detection limits was investigated on 2x10^5 to 8x10^6 identically prepared cells per 0.5 ml with low (0.22 pgFe/cell) and high (3.81 pgFe/cell) iron content. Results: Intracellular iron content after cell labeling ranged form 0.12 to 12.25 pg/cell. Histological slides showed a higher percentage of iron-positive cells with increasing intracellular iron content. The enhancement of Prussian-blue (PB) by diaminobenzidine (DAB) and a modified AgAu-DAB staining lead to a higher sensitivity for intracellular iron (>50% stained cells at 1,3 pgFe/cell versus 1,6 pgFe/cell) than PB staining alone (2,2 pgFe/cell) . Nevertheless at iron contents below 0,7 pgFe/cell both staining methods showed less than 25% iron positive cells. The T2 and T2* shortening effects of VSOP were positively correlated with intracellular iron content and cell density. Even at 0.26 pg/cell a significant change of relaxation rates was observed. Conclusion: We have shown that MRI is able to detect even low amounts of intracellular VSOP that histochemistry might fail to detect. We also showed that there are positive correlations between cell density, intracellular iron content and T2/T2*-values.
KW  - Makrophage
KW  - Kontrastmittel
KW  - Berliner Blau
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Sensitivität
KW  - Macrophages
KW  - Contrast agent
KW  - Prussian Blue
KW  - NMR-Tomography
KW  - Sensitivity
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72766
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ehses, Philipp
T1  - Development of new Acquisition Strategies for fast Parameter Quantification in Magnetic Resonance Imaging
T1  - Entwicklung neuer Aufnahmeverfahren zur schnellen Parameterbestimmung in der Magnetresonanztomographie
N2  - 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.
N2  - Die Magnetresonanztomographie (MRT) zeichnet sich als medizinisches Bildgebungsverfahren dadurch aus, dass sie ohne ionisierende Strahlung auskommt und nicht-invasiv einsetzbar ist. Ein weiterer wichtiger - wenn nicht der wichtigste - Grund für die weite und wachsende Verbreitung der MRT in der klinischen Praxis ist ihr interessantes und hoch-flexibles Kontrastverhalten, und damit die gute Darstellbarkeit biologischen Gewebes. Die Hauptnachteile der MRT sind die, verglichen mit z.B. Computer-Tomographie (CT), langen Messzeiten und die damit direkt verbundenen hohen Untersuchungskosten. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt Verbesserungen der IR TrueFISP Methode zur MR-Parameterbestimmung. IR TrueFISP ist eine schnelle Methode zur gleichzeitigen Quantifizierung der Protonendichte, der longitudinalen Relaxationszeit T1, sowie der transversalen Relaxationszeit T2. In Kapitel 2 dieser Arbeit wird eine Methode zur Beschleunigung der IR TrueFISP Quantifizierung vorgestellt, die es erlaubt einen kompletten Relaxometrie-Datensatz in unter 6 s pro Schicht aufzunehmen. Weiterhin werden in Kapitel 3 zwei allgemeine Fehlerquellen der IR TrueFISP Methode untersucht und Korrekturverfahren vorgestellt. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden neuartige MR-Thermometrie Methoden vorgestellt, die sich besonders zur Untersuchung der MR-Sicherheit von medizinischen Implanten, insbesondere Herzschrittmachern und implantierbaren Kardioverter-Defibrillatoren (ICDs), eignen. Momentan sind in den allermeisten Fällen MRT Untersuchungen an Herzschrittmacher- und ICD-Patienten aufgrund der damit verbundenen Risiken kontraindiziert. Das dabei am schwierigste in den Griff zu bekommende und damit größte Risiko ist die mögliche Schädigung des Myokards, hervorgerufen durch die von den geschalteten HF-Feldern induzierten Ströme in den Schrittmacherelektroden. Um eine MR-sichere Elektrode und/oder sichere Messprotokole zu entwickeln ist es notwendig viele verschiedene Elektroden, Elektrodenpositionen und Messparameter-Einstellungen in einem körperähnlichen Gel-Phantom untersucht. Die bei der jeweiligen Messung auftretenden Erhitzungen werden dabei meist mit Hilfe fiberoptischer Thermometer an verschiedenen Positionen im Gel gemessen. Eine Alternative ist die Aufnahme einer globalen Karte der Temperaturerhöhung mit Hilfe der MR-Thermometrie. In dieser Arbeit wird eine Messmethode vorgestellt, die MR-Thermometrie mit HF induziertem Heizen kombiniert. Diese Methode wurde an einem Kupferdraht im Gelphantom validiert und mit fiberoptisch gemessenen Temperaturanstiegen verglichen.
KW  - Kernspintomografie
KW  - Messprozess
KW  - Relaxometrie
KW  - Thermometrie
KW  - nicht-kartesische Bildgebung
KW  - Relaxometry
KW  - Thermometry
KW  - non-Cartesian imaging
KW  - Optimierung
KW  - MRI
KW  - NMR-Tomographie
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72531
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TY  - THES
A1  - Fischer, André
T1  - On the Application of Compressed Sensing to Magnetic Resonance Imaging
T1  - Über die Anwendung von Compressed Sensing in der Magnetresonanztomographie
N2  - 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 Candès and Donoho. Two years later, the theory of CS was published in a conference abstract and two papers. Candès 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.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welches Potential die Anwendung von Compressed Sensing (CS) in der Magnetresonanztomographie (MRT) hat. CS ist eine neue Bildrekonstruktionsmethode aus der Informationstheorie. Das Grundgerüst für CS wurde zuerst in zwei technischen Berichten von Candès und Donoho aus dem Jahr 2004 vorgestellt. Zwei Jahre später wurde die CS-Theorie in einem Konferenzbeitrag und zwei wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht. Candés und Donoho zeigten, dass es mit überwältigender Wahrscheinlichkeit möglich ist, ein rauschfreies sparses Signal aus unvollständig vorliegender Frequenzinformation zu rekonstruieren. Hierfür ist eine wichtige A-priori-Annahme, dass das gewünschte Signal, welches rekonstruiert werden soll, sparse sein soll. Man spricht von sparsen Signalen, falls die Anzahl der Elemente mit Intensität größer Null signifikant kleiner als die Anzahl aller Elemente ist. Die CS-Theorie basiert auf rauschfreien, sparsen Signalen. Sobald Rauschen auftritt, kann keine exakte Sparsity mehr bestimmt werden, da alle Elemente Signalintensitäten größer Null haben. Falls jedoch nur wenig oder moderates Rauschen hinzugefügt wird ist immer noch näherungsweise eine Sparsity gegeben, die mit Hilfe von CS ausgenutzt werden kann. Die meisten MR-Datensätze sind nicht-sparse im Bildraum, können allerdings durch eine sog. Sparsifizierungstransformation effektiv sparsifiziert werden. In der vorliegenden Arbeit sind die Daten entweder im Bildraum sparse, nach einer Diskreten-Gradienten-Transformation oder nachdem bei dynamischen Daten ein zeitlich gemittelter Datensatz von den zu rekonstruierenden Daten abgezogen worden ist. Das Ziel dieser Arbeit war es, mögliche Anwendungen für CS in der MRT zu identifizieren. Zwei unterschiedliche Algorithmen wurden untersucht, um unterabgetastete sparse Daten mit dem CS-Konzept zu rekonstruieren. Eine Technik, die auf einer Nichtlinearen Methode der Konjugierten Gradienten basiert und eine gelockerte Datenkonsistenzbedingung beinhaltet, wird als Relaxed DC-Methode bezeichnet. Eine Alternative stellt der Gradienten- oder Steilster-Abstieg-Algorithmus dar, der strikte Datenkonsistenz fordert und daher als Strict-DC-Methode bezeichnet wird. Kapitel 3 zeigt Simulationen, die darlegen, dass die Strict-DC-Methode am besten zur Datenrekonstruktion in dieser Arbeit geeignet ist. Kapitel 4 zeigt, in wie fern die spektroskopische 19F-Bildgebung bei 7 T von CS profitieren kann, indem CS eine signifikante Reduktion der Messzeiten bei in vivo Experimenten erlaubt. Desweiteren ermöglicht CS hochaufgelöste spektroskopische 3D-Bildgebung in akzeptablen Messzeiten für in vivo Anwendungen. Kapitel 5 führt eine Erweiterung der Strict-DC-Methode ein, die CS-CC genannt wird, welche eine effiziente Bearbeitung von sparsen unterabgetasteten Multi-Empfänger-Datensätzen erlaubt. Hierbei profitiert CS-CC von einem Konzept namens "Joint Sparsity", welches ausnutzt, dass alle Empfangskanäle eines Spulenarrays dasselbe sparse Objekt detektieren, jeweils gewichtet mit den entsprechenden Spulensensitivitätsprofilen. Der praktische Nutzen dieses neuen Algorithmus wird an einem dynamischen radialen Herzdatensatz verdeutlicht. Akkurate Rekonstruktionen der Herzbewegung in freier Atmung und ohne EKG-Trigger konnten bei hohen Unterabtastfaktoren erreicht werden. Ein Iterativer-GRAPPA-Algorithmus, der unterabgetastete Daten beliebiger (nicht-kartesischer) Trajektorien rekonstruieren kann und ausschließlich auf einem kartesischen Gitter arbeitet, wird in Kapitel 6 vorgestellt. Das vorgeschlagene Iterative GRAPPA ist vom Rechenaufwand her effizienter als SPIRiT und wurde als ein vorhergehender Schritt zur Kombination von Paralleler Bildgebung und Compressed Sensing entwickelt. Optimale Parameter für Iteratives GRAPPA (z.B. Anzahl an Iterationen, GRAPPA-Kern-Größe) wurden in Phantom-Experimenten bestimmt und mittels Rekonstruktionen an einem retrospektiv unterabgetasteten radialen Herzdatensatz verifiziert. Die synergetische Kombination der spulenweise angewendeten Strict-DC-Methode und Iterativem GRAPPA genannt CS-GRAPPA wird in Kapitel 7 präsentiert. CS-GRAPPA erlaubt akkurate Rekonstruktionen unterabgetasteter Daten von höheren Beschleunigungsfaktoren, als mit den jeweiligen Einzelmethoden möglich gewesen wäre. Die Formulierung ist äquivalent zu L1-SPIRiT, allerdings vom Rechenaufwand effizienter. Es wurde zusätzlich ein Vergleich zu CS-CC durchgeführt. Interessanterweise hat sich gezeigt, dass das Ausnutzen der Joint Sparsity in CS-CC etwas effizienter ist als das vorgeschlagene CS-GRAPPA, das ein Hybrid aus Compressed Sensing und Paralleler Bildgebung ist. Im abschließenden Kapitel dieser Dissertation werden die Ergebnisse zusammengefasst und Schlussfolgerungen daraus gezogen. Zukünftige Anwendungen werden diskutiert, die von CS profitieren und mögliche synergetische Kombinationen mit anderen existierenden MR-Methoden für beschleunigte Bildgebung werden angesprochen.
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Rekonstruktion
KW  - NMR-Bildgebung
KW  - Compressed Sensing
KW  - Unterabtastung
KW  - Compressed Sensing
KW  - Undersampling
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72496
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jerg, Carmen
T1  - Synthese neuer AAZTA-basierter Liganden und ihrer Gd(III)-Komplexe als Kontrastmittel für die MR-Bildgebung
T1  - Synthesis of new AAZTA-based ligands and their corresponding gadolinium complexes as contrast agents for MRI
N2  - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese neuer heptadentater Liganden und deren Gd(III)- und Y(III)-Komplexen. Diese auf dem AAZTA-Grundgerüst basierenden Liganden sollten in 6-Position des Perhydro-1,4-diazepinrings über eine zusätzliche funktionelle Gruppe verfügen, wodurch eine kovalente Anbindung der entsprechenden Gd(III)-Komplexe an Makromoleküle, Polymere oder Peptide möglich wäre. Abschließend wurden die Protonen-Relaxivitäten der darge¬stellten Gd(III)-Komplexe bestimmt, und die Komplexe bezüglich ihrer Eignung als Kontrastmittel bei der MRI untersucht.
N2  - The present dissertation deals with the synthesis of new heptadentate ligands and their corresponding gadolinium and yttrium complexes. These ligands, based on the AAZTA framework, should bear an additional functional group in 6-position of the perhydro-1,4-diazepine ring to bind the respective Gd(III) complexes covalently to macromolecules, polymers or peptides. Finally the proton relaxivities of the synthesized Gd(III) complexes were determined in order to examine the complexes regarding their application as MRI contrast agents.
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Kontrastmittel
KW  - Mehrzähniger Ligand
KW  - Gadolinium
KW  - Relaxationszeit
KW  - AAZTA-basierte Liganden
KW  - paramagnetisch
KW  - AAZTA-based ligands
KW  - contrast agent
KW  - gadolinium
KW  - MRI
KW  - relaxivity
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-67459
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knödler, Pascal Alain
T1  - Bestimmung der Altersabhängigkeit der Endothel-vermittelten Herzperfusion mittels MR Cold-Pressor-Test und Adenosin-Stress-Test
T1  - Age-related comparison of myocardial perfusion imaging using MR cold pressor test and adenosine stress test
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde die myokardiale Perfusion gesunder Probanden in Ruhe und unter Adenosin–induziertem, sowie Kälte-induziertem Stress quantitativ mittels First-Pass-Perfusions MR-Bildgebung beim gleichen Probanden untersucht und die Perfusionswerte alters- und geschlechtsabhängig verglichen. Hierbei wurden zwanzig Probanden in altersabhängige Gruppen eingeteilt, wobei der cut-off vierzig Jahre war. Diese Arbeit zeigt, dass der Einsatz des CPT zur Beurteilung der endothelvermittelten Vasodilatation im MRT möglich ist. Im Vergleich zum Einsatz von Adenosin zeigt die Stress-Untersuchung mittels CPT weniger bis keine unerwünschten Nebenwirkungen und die Kontraindikationen sind geringer. Somit ist der Einsatz des CPT zur Beurteilung der myokardialen Stressperfusion als eine nebenwirkungsarme Untersuchungsmodalität anzusehen, die es ermöglicht, die frühesten Veränderungen des Endothels bei beginnender koronarer Arteriosklerose zu detektieren. Als Ergebnis ist festzuhalten, dass in dieser Arbeit alle Probanden eine statistisch signifikante Perfusionserhöhung beim CPT aufweisen. Es zeigt sich kein statistisch signifikanter Alters- oder Geschlechtsunterschied beim CPT. Auf die Verabreichung von Adenosin reagiert die junge Probandengruppe mit einer statistisch signifikant höheren Myokardperfusion. Dies könnte in erster Linie durch den höheren Anteil an Frauen in der jungen Gruppe zu erklären sein.
N2  - The response of myocardial blood flow (MBF) to adenosine stress and to sympathetic stimulation (Cold-Pressor-Test = CPT) with cold can be examined with the MRT. This work compares and evaluates a possible age and gender dependency of absolute myocardial perfusion values of stress MRT and MRT-CPT in the same healthy subjects divided into twogroups. First-Pass perfusion-studies were performed in 20 healthy, non-smoking volunteers, 10 with a mean age of 25±2.5yrs. and 10 with a mean age of 50.5±6.5yrs. using a 1.5 T MR-scanner with a multislice SSFP perfusion sequence in prebolus-technique. The MR-CPT was performed using a two minutes ice-water bath of the left hand. Second imaging was performed 15 minutes later to examine the perfusion at rest. In a further examination rest and adenosine stress perfusion was performed. The mean myocardial perfusion (cc/g/min) in the younger group rose from 0.77±0.13 at rest to 1.33±0.45 for CPT and from 0.76±0.16 at rest to 1.92±0.58 for adenosine stress. In the older group the myocardial perfusion rose from 0.81±0.16 at rest to 1.44±0.38 for CPT and from 0.71±0.16 at rest to 1.44±0.62 for adenosine stress. Perfusion values show a significant increase in both tests. A significant age or gender dependence was not found for the CPT.
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Cold pressure test
KW  - Adenosin
KW  - Koronarperfusion
KW  - myocardial blood flow
KW  - sympathetic stimulation (CPT)
KW  - age dependency
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71742
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kortüm, Karsten Ulrich
T1  - Beurteilung der regionalen Herzwandbewegung bei Probanden und Kardiomyopathiepatienten mit Friedreich Ataxie mittels hochaufgelöster MR‐Phasenkonstrastbildgebung
T1  - Evaluation of regional heart movement of healthy volunteers and Friedreich's Ataxia patients suffering from cardiomyopathies using high-resolution MRI-phasecontrastimaging
N2  - In der vorliegenden prospektiven experimentellen Studie wurden jeweils 18 Probanden sowie Patienten, die unter einer genetisch gesicherten Friedrich-­Ataxie leiden, mit der Tissue-­Phase‐Mapping (TPM) Sequenz im MRT untersucht. Mit der erwähnten Sequenz ist es möglich, die Geschwindigkeit der Herzwandbewegung über einen Herzzyklus zeitlich hoch aufgelöst (13,8 ms) darzustellen. Es wurde in der Vergangenheit gezeigt, dass die Daten der TPM‐Messung reproduzierbar sowie mit denen aus einer Ultraschalluntersuchung gewonnenen Daten vergleichbar sind. Die Aufnahme erfolgt unter freier Atmung in Navigatortechnik. Dadurch ist diese Untersuchung auch bei Patienten möglich, die aufgrund Ihrer Erkrankung sonst nicht ausreichend lange die Luft anhalten könnten. Die Friedreich‐Ataxie ist die häufigste aller Ataxien in der Adoleszenzphase und wird autosomal-­rezessiv vererbt. Neben neurologischen Ausfällen kann es auch zu einer kardialen Beteiligung kommen. Dabei zeigt sich bei einem großen Teil der Patienten eine Kardiomyopathie mit asymmetrischer septaler Hypertrophie sowie einer dynamischen linksventrikulären Ausflussobstruktion. Die American Heart Association klassifiziert dieses Krankeitsbild als sekundäre Kardiomyopathie neuromuskulären Ursprungs. Es wurde in der Vergangenheit bereits gezeigt, dass es unter einer Therapie mit dem Medikament Idebenone zu einer Verbesserung der kardialen Funktion kommen kann. Im Zusammenhang mit einer groß angelegten, multizentrischen Phase III Studie (MICONOS-­Studie) kamen diese Patienten nach Würzburg für eine MRT-­Untersuchung. Im Rahmen dessen erfolgte dann auf freiwilliger Basis eine Untersuchung mit der TPM-­Sequenz. Diese Substudie wurde von der lokalen Ethikkommission genehmigt und die Patienten wie auch Probanden haben selbst oder durch Erziehungsberechtigte der Untersuchung zugestimmt. Es konnte durch diese Arbeit gezeigt werden, dass zum einen die Methode des Tissue-­Phase‐Mappings erfolgreich am Institut für Röntgendiagnostik des Universitätsklinikums Würzburg eingeführt werden konnte. Zum anderen, dass die Ergebnisse der herzgesunden Probanden mit anderen, in der Vergangenheit durchgeführten Studien, ähnlich und vergleichbar sind. Zudem konnten teilweise signifikante Unterschiede der systolischen wie auch der diastolischen Geschwindigkeiten zwischen Probanden und Patienten der MICONOS Studie in einigen ROIs bzw. global nachgewiesen werden. Dies bedeutet, dass das hier vorgestellte Verfahren in der Lage ist, Unterschiede in den Geschwindigkeiten der regionalen wie auch globalen Herzwandbewegung in allen drei Bewegungsachsen zwischen verschiedenen Kollektiven zu detektieren. Diese Differenzen können ein Frühzeichen für eine pathologische Herzmuskelerkrankung sein und somit helfen, dass frühzeitig eine entsprechende Therapie begonnen wird. Aufgrund der Ergebnisse dieser Dissertation werden weitere Studien folgen, die helfen werden, dass das Tissue-­Phase‐Mapping Verfahren Einzug in die klinische Routine erhalten wird.
N2  - In this study, we investigated 18 healthy volunteers as well as 18 patients suffering from Friedreich's Ataxia. The diagnosis of the disease was genetically confirmed. All subjects were examined using the Tissue-Phase-Mapping (TPM) sequence on MRI. This sequence delivers high spatial as well as high temporal (13,8 ms) resolution of local heart wall movements using navigator gated image acquisition in free-breathing. Firstly, we could show that this method could be successfully established at the "Institut für Röntgendiagnostik" of Würzburg for the first time with comparable results as in previous studies. Secondly, we found partly significant differences in local systolic and diastolic heart wall movements between volunteers and Friedreich's Ataxia patients. And lastly, we investigated, if there was a change in local heart wall velocities in Friedreich's patients in the course of time (7 month).
KW  - Friedreich-Ataxie
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Herzmuskelkrankheit
KW  - TPM
KW  - Phasenkontrast
KW  - Herzwandbewegung
KW  - Tissue Phase Mapping
KW  - Friedreich's Ataxia
KW  - MRI
KW  - Phasecontrast Imaging
KW  - Tissue Phase Mapping
KW  - Cardiomyopathy
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65769
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pillai, Deepu
T1  - Differential effects of Pigment epithelium derived factor and epidermal growth factor on Ischemia-reperfusion injury in rats - a magnetic resonance imaging study at 3 tesla
T1  - Unterschiedlichen Wirkungen von PEDF und EGF auf Ischämie-Reperfusionsschaden bei Ratten - Eine Kernspintomografie studie bei 3 Tesla
N2  - Stroke, after myocardial infarction and cancer is the third most common cause of death worldwide and 1/6th of all human beings will suffer at least one stroke in their lives. Furthermore, it is the leading cause for adult disability with approximately one third of patients who survive for the next 6 months are dependent on others. Because of its huge socioeconomic burden absorbing 6% of all health care budgets and with the fact that life expectancy increases globally, one can assume that stroke is already, and will continue to be, the most challenging disease. Ischemic stroke accounts for approximately 80% of all strokes and results from a thrombotic or embolic occlusion of a major cerebral artery (most often the middle cerebral artery, MCA) or its branches Following acute ischemic stroke, the most worrisome outcome is the rapidly increasing intra-cranial pressure due to the formation of space-occupying vasogenic oedema which can have lethal consequences. Permeability changes at the Blood-Brain Barrier (BBB) usually accompanies the oedematous development and their time course can provide invaluable insight into the nature of the insult, activation of compensatory mechanisms followed by long term repair. Rodent models of focal cerebral ischemia have been developed and optimized to mimic human stroke conditions and serve as indispensable tools in the field of stroke research. The presented work constituting of three separate but complete works by themselves are sequential, where, the first part was dedicated to the establishment of non-invasive small animal imaging strategies on a 3 tesla clinical magnetic resonance scanner. This facilitated the longitudinal monitoring of pathological outcomes following stroke where identical animals can serve as its own control. Tissue relaxometric estimations were carried out initially to derive the transverse (T2), longitudinal (T1) and the transverse relaxation time due to magnetic susceptibility effects (T2*) at the cortical and striatal regions of the rodent brain. Statistically significant differences in T2*-values could be found between the cortex and striatal regions of the rodent brain. The derived tissue relaxation values were considered to modify the existing imaging protocols to facilitate the study of the rodent model of ischemic stroke. The modified sequence protocols adequately characterized all the clinically relevant sequels following acute ischemic stroke, like, the altered perfusion and diffusion characteristics. Subsequent to this, serial magnetic resonance imaging was performed to investigate the temporal and spatial relationship between the biphasic nature of BBB opening and, in parallel, the oedema formation after I/R injury in rats. T2-relaxometry for oedema assessment was performed at 1 h after ischemia, immediately following reperfusion, and at 4, 24 and 48 hours post reperfusion. Post-contrast T1-weighted imaging was performed at the last three time points to assess BBB integrity. The biphasic course of BBB opening with significant reduction in BBB permeability at 24 hours after reperfusion was associated with a progressive expansion of leaky BBB volume, accompanied by a peak ipsilateral oedema formation. At 48 hours, the reduction in T2-value indicated oedema resorption accompanied by a second phase of BBB opening. In addition, at 4 hours after reperfusion, oedema formation could also be detected at the contralateral striatum which persisted to varying degrees throughout the study, indicative of widespread effects of I/R injury. The observations of this study may indicate a dynamic temporal shift in the mechanisms responsible for biphasic BBB permeability changes, with non-linear relations to oedema formation. Two growth factor peptides namely pigment epithelium derived factor (PEDF) and epidermal growth factor (EGF) with widely different trophic properties were considered for their beneficial effects, if any, in the established rodent model of I/R injury and studied up to one week employing magnetic resonance imaging. Both the selected, trophic factors demonstrated significant neuroprotection as demonstrated by a reduction in infarct volume, even though PEDF was found to be the most potent one. PEDF also demonstrated significant attenuation of oedema formation in comparison to both the control and EGF groups, even though EGF could also demonstrate oedema suppression. In the present work, we noticed that interventions with macromolecule protein/peptides by itself could mediate remote oedema at distant sites even though the significance of such an observation is not clear at present. Susceptibility (T2*) weighted tissue relaxometric estimations were considered at the infarct region to detect any metabolic changes arising out of any neuroprotection and/or cellular proliferation / neurogenesis. PEDF group demonstrated a striking reduction of the T2*-values, which is indicative of an increased metabolic activity. Moreover, all the groups (Control, EGF and PEDF) demonstrated significantly elevated T2*-values at the contralateral striatum, which is indicative of widespread metabolic suppression usually associated with a variety of traumatic brain conditions. Moreover, as expected from the properties of PEDF, it demonstrated an extended BBB permeability suppression throughout the duration of the study. This study underlines the merits of considering non-invasive imaging strategies without which it was not possible to study the required parameters in a longitudinal fashion. All the observations are adequately supported by reasonably well defined mechanisms and needs to be further verified and confirmed by an immunohistochemical study. These results also need to be complemented by a functional study to evaluate the behavioural outcome of animals following these treatments. These studies are progressing at our laboratory and the results will be duly published afterwards.
N2  - Schlaganfall ist nach Herzinfarkt und Krebs die dritthäufigste Todesursache weltweit und 1/6 aller Menschen erleiden mindestens einen Schlaganfall in ihrem Leben. Wichtiger ist jedoch, dass Schlaganfallerkrankungen ist die führende Ursache für dauerhafte Behinderungen darstellen. Ungefähr ein Drittel dieser Patienten, die die ersten 6 Monate überleben sind auf die Hilfe anderer angewiesen. Die enorme Wichtigkeit des Schlaganfalls begründet sich zudem dadurch, dass schon jetzt die sozioökonomischen Kosten 6% der gesamten Gesundheitausgaben betragen und die globale Lebenserwartung weiter steigen wird. Der ischämische Hirninfarkt ist der mit 80% vorherrschende Schlaganfalltyp und resultiert aus thrombotischen und embolischen Verschlüssen der großen hirnversorgenden Arterien und deren Ästen (insbesondere der A. cerbri media). Die wichtigste Komplikation mit hoher Mortalität nach einem ischämischen Schlaganfall ist Entwicklung eines raumfordernden vasogene Ödementwicklung. Änderungen der Permeabilität der Blut-Hirn Schranke (BHS) begleitet die Ödementwicklung und Analyse der zeitlichen BHS Permeabilität können wichtige Erkenntnisse über den natürlichen Verlauf eines Hirninfarkts und die Aktivierung kompensatorischer Mechanismen, die in Reparaturvorgänge münden, liefern. Verschiedene modelle des akuten ischämischen Schlaganfalls mit Nagetieren wurden entwickelt um die Schlaganfalltherapie des Menschen weiter zu entwickeln. Sie sind momentan unersetzliche Instrumente in der Schlaganfallforschung. Die hier vorgestellte Arbeitet setzt sich auch 3 abgeschlossenen sequentiellen Teilprojekten zusammen. Das erste Teilprojekt befasst mit der Etablierung von der nicht-invasiven Kleintierbildgebung auf einem klinischen 3 Tesla Kernspintomographen. Diese Arbeit bildet die Grundlage für das in vivo Monitoring der pathologischen Veränderungen nach Schlaganfall in einem identischen Versuchstier nachverfolgt werden kann und so die eigene Kontrolle darstellt. Gewebs relaxometrische Messungen wurden initial durchgeführt um die transverse (T2), longitudinal (T1) und transverse (T2*) Relaxationszeit (aufgrund der magnetischen Suszeptibilitätseffekte) in kortikalen und striatalen Hirnregionen der Nagetiere zu bestimmen. Statistisch signifikante Unterschiede in der T2*- Werte konnte zwischen der kortikalen und Striatalen Regionen des Gehirn von Nagetieren gefunden werden. Hierdurch konnten bestehende Messprotokolle vom Menschen auf die Nagetiere optimiert und für die Untersuchungen des Schlaganfalls genutzt werden. Diese Vorarbeiten erlauben klinisch relevante Veränderungen wie eine veränderte Diffusion und Perfusion nach ischämischen Schlaganfall zu verfolgen. Basierend auf diesen Vorarbeiten wurde die örtliche und zeitliche Charakterisierung der bi-phasischen BHS-Öffnung und der Ödementwicklung nach experimenteller I/R der Ratte mittels serieller Magnetresonanztomographie (MRT) untersucht. Hier diente die T2-Relaxometrie zur Ödemquantifizierung und wurde 1 Stunde nach Beginn der zerebralen Ischämie, unmittelbar nach Reperfusion und im Intervall von weiteren 4, 24 und 48 Stunden durchgeführt. Eine T1-gewichtete Sequenz wurde vor und nach Gabe von Kontrastmittel an den drei letztgenannten Zeitpunkten zeigte den bi-phasischen Verlauf der BHS-Öffnung 4 und 48 Stunden nach Reperfusion. Eine signifikante Reduktion der BHS Permeabilität 24 Stunden war zum einem mit einer Erhöhung des Gesamtvolumens der gestörten BHS und zum anderen mit Maximum der Ödementwicklung assoziiert. Darüber hinaus konnte 48 Stunden nach Reperfusion bereits eine Resorption des Ödems anhand der T2-Relaxometrie gemessen werden während die zweite Phase der bi-phasischen BHS-Öffnung auftrat. Zusätzlich trat 4 Stunden nach Reperfusion eine Ödembildung auch der nicht-ischämischen Striatum auf, welche in unterschiedlichem Maße über die Studiendauer persistierte. Dies spricht dafür, dass Ischämie und Reperfusion Effekte auf das gesamte Gehirn haben können. Zusammenfassend sprechen die Beobachtung dafür, dass der zeitlichen Entwicklung des Hirnödems verschiedene Mechanismen der erhöhten Blut-Hirn Schranken Permeabilität zu Grunde liegen. Zwei Wachstumsfaktoren, der, Pigment epithelium abstammende Wachstumsfaktor (PEDF) und der epidermale Wachstumsfaktor (EGF), mit deutlich unterschiedlichen trophischen Eigenschaften wurden auf ihre positiven Effekte im etablierten Tiermodel der zerebralen I/R hin untersucht. Dabei wurden serielle MRT Untersuchungen bis hin zu einer Woche genutzt. Beide Wachstumsfaktoren führten im Model zu einer signifikanten Neuroprotektion, die sich in einer Reduktion des Infarktvolumens gegenüber einer Kontrolle mit Kochsalz zeigte. PEDF allerdings hatte gegenüber EGF eine potentere Wirkung und zeigte darüber hinaus und noch deutlicher als EGF eine signifikante Verminderung der Ödembildung. Allerdings zeigte eine Behandlung mit diesen großmolekularen Proteinen zumindest nach 24 Stunden auch eine Neigung zur Ödembildung in vom Schlaganfall nicht betroffenen Hirnarealen, deren Signifikanz allerdings noch unklar ist. T2*- gewichtete Relaxationsmessungen können dazu genutzt werden, um metabolische Veränderungen, die aus neuroprotektiven Therapieansätzen bzw. zellulärer Proliferation bzw. Neurogenese entstehen, zu quantifizieren. Hier zeigten insbesondere mit PEDF behandelte Versuchstiere eine hochsignifikante Reduktion der T2*-Werte, welche als Hinweis auf eine erhöhte metabolische Aktivität gewertet werden können. Insgesamt zeigten alle Behandlungsgruppen (Kochsalzkontrollen, EGF und PEDF) behandelte Tiere signifikant erhöhte T2*-werte auf des kontralateralen Striatums, welche auf eine weitreichende metabolische Suppression hindeuten, wie sie normalerweise bei einer Reihe von traumatischen Hirnerkrankungen gefunden werden können. Ein weiterer Befund ist, wie erwartet, die ausgedehnte Verminderung der BHS-Durchgängigkeit durch PEDF über die gesamte Dauer der Untersuchung hinweg. Diese Studie unterstreicht den Nutzen nicht-invasiver Bildgebungsstrategien, ohne die die Untersuchung der benötigten Parameter in einem longitudinalen Design nicht möglich wäre. Ausblickend müssen diese gut mittels MRT charakterisierten Prozesse durch immunhistologische und funktionelle Untersuchungen gestützt und nachfolgend publiziert werden.
KW  - Schlaganfall
KW  - Ischemie
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Epidermaler Wachstumsfaktor
KW  - MRI
KW  - MRI
KW  - Stroke
KW  - Ischemia
KW  - PEDF
KW  - EGF
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-57341
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sakaki, Akio
T1  - Landmarkenanalyse zur Implantation der Tibia-Komponente einer LCS® Knie-Totalendoprothese unter Nutzung einer kernspintomographischen 3D-Bild-Analyse
T1  - Landmark analysis for the implantation of the tibial component of the LCS total knee system® using MRI-3D analysis
N2  - Diese prospektive radiologisch-klinische Studie vergleicht die Eignung dreier anatomischer Strukturen (Sehne des M. tibialis ant., Tibiavorderkante und Intermetatarsal-raum I) als intraoperative Landmarke bei der Implantation der Tibia-Komponente eines bikondylären Oberflächenersatzes mit einer mobilen Gleitlage. Eine möglichst genaue mechanische Achsausrichtung trägt laut Fachliteratur nicht nur zur langen Standzeit des Implantats bei, sondern führt auch zu einer früheren Rehabilitation und somit zu besserer klinischer Funktion des operierten Knies. Im Rahmen der Studie wurden insgesamt 29 Patienten rekrutiert, die zur Implantation einer LCS® Prothese (DePuy, Warsawa, USA) anstanden. Das Studiendesign beinhaltete eine präoperative Body Mass Index und Knee Score Bestimmung, eine Ganzbeinstandaufnahme und eine 3D-MRT-Bildanalyse. Die präoperative Achseinteilung ergab einen Varuswinkel (Tibiofemoral-Winkel <3 Grad) bei 16 Patienten, einen physikalischen Winkel bei neun Patienten und einen Valguswinkel bei vier Patienten. In der 3D-Bildanalyse wurde die Lage der drei oben genannten Strukturen zu einer virtuellen kernspintomographisch darstellbaren mechanischen Achse verglichen. Diese Analyse zeigt, dass die Sehne des M. tibialis ant. im Mittel die ideale Implantationsachse am ehesten reflektiert (Abstand zur idealen Achse: -1,66 +/-5,73mm), gefolgt von der Tibiavorderkante (-1,87 +/-2,58mm; p=0,859) und dem Intermetatarsalraum I (3,01 +/-8,48mm; p= 0,006). Insgesamt weist die Sehne des M. tibialis ant. die besten Eigenschaften als Landmarke auf, da sie den durchschnittlich kleinsten Abstand zur idealen Implantationsachse bei vergleichsweise geringer Streuung und hoher Intra-Beobachter-Reliabilität zeigt. Eine Ausnahme bilden Patienten mit starker Varusstellung in der präoperativen Beinachse. Die differenzierte Analyse in Abhängigkeit der präoperativen Beinachse legt nahe, dass hier die Tibiavorderkante aufgrund ihrer geringen Streuung im Abstand zur idealen Implantationsachse als Landmarke vorzuziehen ist, obwohl sie eine niedrigere Intra-Beobachter-Reliabilität als die Sehne des M. tibialis ant. hat.
N2  - This prospective radiological-clinical study compares the suitability of three anatomical structures as intraoperative landmarks for the implantation of the tibial component in total knee replacement using bicondylar knee prosthesis with a mobile bearing system: Tendon of the tibialis anterior muscle, anterior edge of the tibia, first intermetatarsal space. According to previous research, a high level of precision in the reconstruction of mechanical alignment will not only contribute to a long life span of the implant, but also enable a quicker rehabilitation and thus a better clinical function of the prosthesis. In this research project, 29 patients awaiting treatment by total knee arthroplasty using the LCS Mobile-Bearing Knee System®, were recruited. In the course of the study, the following data was collected: a preoperative body mass index, clinical knee score, X-Ray a.p. lateral view single leg with patient standing and 3D-MRI analysis of the lower extremity. The recruited patients were then divided into three subgroups for statistical analysis according to their preoperative anatomical alignment: 16 patients with varus knees, 9 patients with physiological knees, 4 patients with valgus knees. In the 3D-MRI analysis, the positions of the three anatomical structures named above were compared to a virtually reconstructed mechanical axis. The analysis demonstrates that the position of the tendon of the tibialis anterior muscle reflects most closely the ideal implantation axis (Distance to mechanical axis: -1,66 +/-5,73mm), followed by the anterior edge of the tibia (-1,87 +/-2,58mm; p=0,859) and the first intermetatarsal space (3,01 +/-8,48mm; p= 0,006). The study concludes that the tendon of tibialis anterior muscle should be considered the best suitable structure of implantation of the tibial component. This is because it is characterized by the shortest mean distance from the mechanical axis, the least spread in the statistical data and high intra-observer reliability. However, the subgroup of patients with distinct varus deformity appears to be an exception. The differentiated analysis that takes the preoperative anatomical alignment into account reveals that the anterior edge of the tibia may be better suited as intraoperative landmark. This structure offers a low spread for this patient group, although its intra-observer reliability is lower than that of the tendon of the tibialis anterior muscle.
KW  - Kniegelenkprothese
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Tibia
KW  - 3D-Bildanalyse
KW  - LCS
KW  - Arthroplasty
KW  - Knee replacement
KW  - MRT
KW  - 3D analysis
KW  - LCS knee system
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72574
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TY  - THES
A1  - Weber, Daniel
T1  - Morphologische und funktionelle MRT-Infarktcharakterisierung und Entwicklung einer diffusionsgewichteten MRT-Methode
T1  - Morphological and functional MRI infarct characterization and development of a diffusion-weighted MRI method
N2  - Diffusionstensorbildgebung im Vergleich zu anderen Parametermethoden für die Infarktcharakterisierung Ziel dieses Teils der Arbeit war die Klärung 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 durchgeführt. 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 Ischämie 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 Darstellungsmöglichkeiten im Postprocessing ein Mehr an Information und zeigt dazu eine Veränderung der Narbe im Zeitverlauf. Oxygenierungsmessung am Mäuseherz in vivo Die Charakterisierung einer Infarktnarbe kann auch über die Darstellung morphologischer Strukturen hinaus erfolgen. Die Oxygenierung ist ein komplexer Parameter, der funktionelle Auskunft über die Vaskularisierung und Viabilität des Gewebes geben kann. Zugang zu diesem Parameter erhält man über 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 Mäusen untersucht. Die Messungen wurden trotz der Schwierigkeiten, die durch die Bewegung durch Atmung und Herzschlag entstehen, in vivo bei 17,6 Tesla implementiert und durchgeführt. Die Auflösung war ausreichend, um auch nach Infarkt extrem ausgedünnte Myokardwände gut auflösen und charakterisieren zu können. 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 darüber hinaus an einem 7,0 Tesla-Magneten zur Verwendung an Ratten implementiert und auf das im Gegensatz zur Maus veränderte 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 größer. 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 völlig neuen Ansatz zur diffusionsgewichteten Bildgebung verfolgt, bei dem die Informationen über die Diffusion unabhängig von der limitierenden T2-Zeit gewonnen werden können. 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 Präparation werden zunächst auf Subvoxel-Niveau Streifen "gebrannt", d.h. die Magnetisierung wird dort gesättigt. Bis zur nächsten Sättigung ist das Verhalten der Magnetisierung abhängig 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 abhängt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Abhängigkeiten verschiedener Sequenzparameter untersucht und diese mittels Simulationen optimiert. Außerdem wurde die Sequenz an einem Scanner implementiert und erste Experimente damit durchgeführt. 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.
N2  - Diffusion tensor imaging for the characterization of myocardial infarction in comparison to other methods The aim of this part of this work was to evaluate the potential of different MR sequences for the characterization of myocardial infarction in both the acute and chronic case. Therefore a study of acute as well as chronic infarcted rat hearts was performed, and the parameters T1, T2, T2* and the parameters ADC, FA, cs, cp and cl calculated from the diffusion tensor images were investigated. It turned out that there is no equivalent to the ischemia. Neither in the acute nor in the chronic case, a notably difference inside the affected area was detectable between different sequences. All in all, for detailed characterization of the infarct scar a T2* or a diffusion tensor sequence are most suitable. The T2* sequence provides a more informative visual image, whereas the more time-consuming diffusion tensor sequence provides a surplus of information due to the multiple display options in post-processing and shows the remodelling of the scar tissue over time. Oxygen level measurements in mouse hearts in vivo The characterization of an infarct scar can also go beyond the representation of morphological structure. The oxygenation is a complex parameter that can provide functional information of the vascularization and viability of the tissue. Access to this parameter is obtained by T2*-measurements, as the parameter T2* is sensitive to chemically bound oxygen. The influence of pure oxygen breathing in contrast to normal room air breathing on the oxygenation level in healthy and infarcted mice have been explored. Despite the difficulties caused by the movement due to respiration and heartbeat the measurements were implemented and carried out at 17.6 Tesla in vivo. The resolution was sufficient to resolve and investigate extremely thinned heart walls after infarction. The effect on the oxygenation level varies considerably between normal and infarcted hearts; that may be caused by a not yet advanced revascularization of the scar. In addition, the method was implemented to a 7.0 Tesla magnet for use in rats and adapted to the respiration of rats, which is different to the respiration of mice. The first reason was that the influence of the higher magnetic field on the measurement of the oxygenation level could be examined. Second, the heart as the examined object is larger in rats. Diffusion weighting using hole burning The MR diffusion method used in this work for the characterization of myocardial infarctions could be limited by extremely short T2 relaxation times. With the strong magnetic fields used here the measurable signal decays very fast due to the relaxation time T2. Therefore, a method for a completely new approach to diffusion-weighted imaging was developed, where the diffusion weighting can be obainted without being limited by the time constant T2. The so-called hole-burning diffusion sequence uses only the longitudinal magnetization for the diffusion weighting in a preliminary experiment. The signal is then acquired with a fast read-out sequence. During the preparation stripes will be "burned" into the magnetization on a subvoxel level, i.e. the magnetization is saturated there. Until the next saturation pulse the behavior of the magnetization depends first on the T1 relaxation time in this area and second on the diffusion. By rapidly repeating the selective pulse train a steady state magnetization dependend on the diffusion constant D and the T1 relaxation time is reached. In this work the dependencies between different sequence parameters were investigated and optimized using simulations. In addition, the sequence was implemented on a MR scanner and first experiments were carried out. With simulated lookup-tables we were able to quantify both the diffusion coefficient D and the T1 relaxation time in the case of not too short relaxation times T1.
KW  - Kernspintomografie
KW  - Infarkt
KW  - MRI
KW  - infarct
KW  - characterization
KW  - diffusion
KW  - hole-burning
KW  - NMR-Tomographie
KW  - Anisotrope Diffusion
KW  - Diffusion
KW  - Spektrales Lochbrennen
KW  - Herzinfarkt
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71157
ER  -