Kim, Kyoung-Nam:

Homogeneous and heterogeneous resonators in ultrahigh field MRI

Duisburg, Essen (2011), 111 Bl.
Dissertation / Fach: Elektrotechnik
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Elektrotechnik und Informationstechnik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2011
Abstract:
Das Hauptziel dieser Arbeit war die Konstruktion, Evaluierung und Verbesserung verschiedener Hochfrequenz (HF) Spulen für Ultra-Hochfeld (UHF) Magnetresonanztomographie (MRT) bei 7T unter Berücksichtigung des Signal-zu-Rauschabstands (SNR), der B1 Homogenität und des effektiven Flip-Winkels (FA). Die besten MR-Bilder erhält man, wenn zwei fundamentale Bedingungen erfüllt sind: das B1 Feld im angeregten Volumen bzw. im betrachteten Bereich (ROI) sollte möglichst homogen und die SNR im Empfangsfall möglichst hoch sein. Dennoch kommt es unter Hochfeld-Bedingungen oft zu verstärkten Bildartefakten durch verkürzte transversale Relaxationszeiten im Gewebe, B1-Feldinhomogenitäten in der ROI und einer erhöhten Energieabsorption im untersuchten Objekt. Obwohl alle HF-Spulen eher durch dielektrische Effekte als durch die Spulengeometrie ein inhomogenes B1-Feld generieren, kann jede Spule spezielle Charakteristiken aufweisen, so dass sie für spezielle Anwendungen optimiert werden kann. Um die gewünschte Feldverteilung zu erhalten, sollte das Design der Spule entsprechend angepasst werden. Die entwickelten UHF HF Spulen unterscheidet man nach homogenen und heterogenen Spulentypen. Es wurden 4 zirkular polarisierte Sende/Empfangsspulen - Hybrid Birdcage (HBC), Hybrid spiral Birdcage (HSBC), dual Helmholtz (DH) und slotted tube (ST) - konstruiert, verglichen und mit Hilfe eines 7T MRT-Systems evaluiert. Für den Vergleich verschiedener Spulen hinsichtlich SNR und B1-Feld wird in dieser Arbeit ein Konzept vorgeschlagen. Für den Vergleich und zur Verbesserung der Kontrastdifferenzen und des örtlich variierenden Bildsignals müssen insbesondere die B1-Feldinhomogenitäten betrachtet und für die verschiedenen Spulen verglichen werden. Heterogene Spulen wie Oberflächenspulen sind gewöhnlich deutlich kleiner als homogene Spulen und sind nahe am Objekt lokalisiert. Daher haben sie in der Regel ein höheres SNR. Andererseits haben sie eine relativ schlechte B1-Feldhomogenität und werden daher in der Regel als reine Empfangsspulen genutzt. In einem weiteren Abschnitt wurde eine 16 Element Parallel-Transmit (pTx) Spule entwickelt, gebaut und evaluiert, mit der Zielstellung, sie als Kopfspule einzusetzen. Die Spule wurde mittels einer 16 × 16 Butler-Matrix an ein 8 Kanal Parallel-Transmit-System angeschlossen, um die Butler-Matrix anzusteuern und die Optimierung der B1 Anregung zu untersuchen. Die Transmit Profile wurden evaluiert für verschiedene CP Moden im Uhrzeigersinn hinsichtlich ihrer Homogenität. Verglichen mit der CP Spulenarchitektur besitzt die 16-Element-pTx-Spule ein höheres Potential bei der Verbesserung der Anregungscharakteristik.