Validierung der raumzeitlichen Genauigkeit von Verfahren der Echtzeit-MRT (PDF)

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Medizin - Biomedizinische Technik, Note: 1,5, Technische Universität Ilmenau (Biomedizinische Technik und Informatik), Sprache: Deutsch, Abstract: Die vorliegende Arbeit verfolgte das Ziel, mithilfe eines experimentellen Aufbaus, der im MRT-System schnelle Rotationsbewegungen kleiner Objekte realisiert, die raumzeitliche Genauigkeit der Echtzeit-MRT zu untersuchen und die Grenzen einer verlässlichen Abbildung festzulegen. Dazu wurden zahlreiche Messreihen durchgeführt, bei denen systematisch verschiedene Parameter der Datenaufnahme und Bildrekonstruktion variiert wurden, um ein weites Spektrum verschiedener Anwendungsbereiche der Echtzeit-MRT abzudecken. Ein zu diesem Zweck implementiertes MATLAB-Programm ermöglichte eine weitgehend automatisierte Auswertung der Messergebnisse.

Die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) ist ein nichtinvasives bildgebendes Verfahren, das klinisch weit verbreitet ist und zur Diagnose zahlreicher Krankheitsbilder genutzt wird. Seit kurzem ermöglicht die Echtzeit-MRT die Aufnahme von MRT-Filmen mit hoher zeitlicher Auflösung. Das Verfahren kombiniert schnelle Gradientenechosequenzen mit stark unter-abgetasteter radialer Ortskodierung und Bildrekonstruktion durch regularisierte nichtlineare Inversion (NLINV). Die Echtzeit-MRT kann erstmalig beliebige bewegte Vorgänge im menschlichen Körper abbilden.

Insgesamt konnte mit Hilfe des Bewegungsphantoms eine hohe raumzeitliche Genauigkeit der durch NLINV rekonstruierten Bilder nachgewiesen werden. In besonderen Fällen wurden die Ergebnisse mit Hilfe einer Computer-Simulation bestätigt, mit der die Bildfehler der Echtzeit-MRT dem Einfluss ausgewählter Sequenzparameter zugewiesen werden konnten.

Im Einzelnen wurde gezeigt, dass eine hohe raumzeitliche Genauigkeit gegeben ist, sofern die Objektverschiebung von Bild zu Bild höchstens 1/3 dessen Grösse beträgt (bei kleinen Objekten relativ zum Messfeld). Diese Genauigkeit wird weder durch eine Variation der zeitlichen oder räumlichen Auflösung der Einzelbilder, noch durch verschieden starke Unterabtastungen beeinflusst. Bei der Untersuchung unterschiedlicher Bildkontraste stellte sich für die balanced SSFP-Variante eine besonders hohe Empfindlichkeit gegenüber Störungen des Gleichgewichtszustandes durch Bewegung heraus. Eine Bewegungskompensation durch Magnetfeldgradienten zeigte sich nur sinnvoll bei Aufnahmen, die längere Echozeiten verlangen. Bessere Ergebnisse konnten grundsätzlich mit sehr kurzen Echozeiten unter Verzicht auf die Bewegungskompensation erreicht werden.