dc.contributor.author
Hezel, Fabian
dc.date.accessioned
2018-06-07T20:58:57Z
dc.date.available
2014-06-13T12:10:32.066Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7219
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-11418
dc.description.abstract
Die Gewebedifferenzierung des Myokards mittels suszeptibilitäts- (T2*)
gewichteter Kartierungstechniken findet in der (prä)-klinischen
kardiovaskulären Magnetresonanzbildgebung steigenden Einsatz. Der Anstieg der
Suszeptibilitätsempfindlichkeit bei steigenden Magnetfeldstärken macht die
myokardiale T2* Kartierung bei hohen Magnetfeldstärken konzeptionell besonders
attraktiv. Die Anwendungsmöglichkeiten der T2* gewichteten Herz MRT sind unter
anderem die Erkennung myokardialer Ischämien, die Charakterisierung der
Sauerstoffversorgung und die Darstellung der Mikrostruktur des Herzmuskels. In
dieser Arbeit werden geeignete Methoden entwickelt um die myokardialen T2*
gewichtete Bildgebung bei hohen (3 T) und ultrahohen (7 T) Magnetfeldstärken
durchzuführen. Zu diesem Zweck werden T2* gewichtete Pulssequenzen an die
Anforderungen der Hochfeld MRT angepasst und Hochfrequenzspulen mit 4, 8, 16
und 32 Sende- und Empfangskanälen für die Herzbildgebung bei 7 T entwickelt
und evaluiert. In Phantomexperimenten werden diese Pulssequenzen, welche eine
dynamische, zeitlich aufgelöste (CINE) Kartierung erlauben mit etablierten
Techniken validiert. In einer Studie mit gesunden Probanden werden zudem B0
Shimming Techniken angewendet um makroskopische Feldinhomogenitäten zu
reduzieren und dadurch die Suszeptibiltätsempfindlichkeit gegenüber
mikroskopischen Effekten zu verstärken. Diese Arbeit liefert erste in-vivo
Normwerte für T2* Zeiten im gesunden humanen Herzmuskel bei 7 T und vergleicht
diese Ergebnisse mit Daten welche bei 1.5 T und 3 T erhoben wurden. Die
maximale B0 Differenz konnte durch einen volumenselektiven Shim von etwa 400
Hz auf etwa 80 Hz für den Vierkammerblick und auf etwa 65 Hz für einen
mitventrikulären Kurzachsenblick des Herzens reduziert werden. Die längsten
T2* -Werte wurden für anteriore (T2* = 14,0 ms), anteroseptale (T2* = 17,2 ms)
und inferoseptale (T2* = 16,5 ms) Myokardsegmenten gefunden. Die kürzesten T2*
-Werte hingegen wurden für beobachtet inferiore (T2* = 10,6 ms) und
inferolaterale (T2* = 11,4 ms) Segmente. Zwischen der end-diastolischen und
end-systolischen Herzphase wurden signifikante Unterschiede (p = 0,002) in den
T2*-Werten beobachtet mit Änderungen von T2* -Werten von bis zu ca. 27% über
den Herzzyklus, welche besonders in der Herzscheidewand ausgeprägt waren. Die
T2* gewichtete Bildgebung bei 7 T bietet die Möglichkeit Änderungen der
Sauerstoffsättigung im Herzmuskel zu visualisieren und zu quantifizieren.
Bestehende Limitationen bezüglich räumlicher und zeitlicher Auflösung der
konventionell eingesetzten Perfusions-Bolusmessungen mit Kontrastmittel
könnten dadurch umgangen werden. Der endogene Kontrast des BOLD Effekts
ermöglicht es, Änderungen im Gleichgewicht zwischen Sauerstoffversorgung und
Sauerstoffnachfrage früh zu erkennen und zu visualisieren. Zusammenfassend
unterstreichen diese Ergebnisse die Herausforderungen des myokardialen T2*
Kartierung bei 7 T, zeigen jedoch, dass diese Probleme durch maßgeschneiderte
B0-Shimming Techniken und angepasste Akquisitionstechniken kompensiert werden
können.
de
dc.description.abstract
Myocardial tissue characterization using T2* relaxation mapping techniques is
an emerging application of (pre)clinical cardiovascular magnetic resonance
imaging. The increase in microscopic susceptibility at higher magnetic field
strengths renders myocardial T2* mapping at ultrahigh magnetic fields
conceptually appealing. Applications of T2* weighted cardiac MR include the
detection of myocardial ischemia, the characterization of oxygen supply and
the microstructure of the cardiac muscle. This work develops methods for
myocardial T2* mapping at high (3 T) and ultrahigh (7 T) magnetic field
strengths. For this reason T2* weighted pulse sequences are adapted to the
requirements of highfield MRI and dedicated RF coils with 4, 8, 16 and 32
transmit and receive channels are developed for cardiac imaging at ultrahigh
field strengths. In phantom experiments the pulse sequences, which provide
dynamic, time resolved maps are benchmarked against conventional techniques.
In a volunteer study B0 shimming techniques are applied to reduce macroscopic
field inhomogeneities and therefore increase the susceptibility sensitivity
for microscopic effects. This work presents the first in-vivo norm values T2*
values in the healthy human cardiac muscle at 7 T and compares it to results
which were collected at 1.5 T and 3 T. for . The peak-to-peak B0 difference
following volume selective shimming was reduced from approximately 400 Hz to
approximately 80 Hz for the four chamber view and mid-ventricular short axis
view of the heart and to 65 Hz for the left ventricle. The longest T2* values
were found for anterior (T2* = 14.0 ms), anteroseptal (T2* = 17.2 ms) and
inferoseptal (T2* = 16.5 ms) myocardial segments. Shorter T2* values were
observed for inferior (T2* = 10.6 ms) and inferolateral (T2* = 11.4 ms)
segments. A significant difference (p = 0.002) in T2* values was observed
between end-diastole and end-systole with T2* changes of up to approximately
27% over the cardiac cycle which were pronounced in the septum. T2* weighted
imaging at 7 T offers the potential to visualize and quantify changes in
oxygen supply in the cardiac muscle. Existing limitations regarding spatial
and temporal resolution of conventional first-pass perfusion imaging with
contrast agents can avoided. The endogenous contrast provided by the BOLD
effect allows the early detection of imbalances in oxygen supply and demand.
To conclude, these results underscore the challenges of myocardial T2* mapping
at 7.0 T but demonstrate that these issues can be offset by using tailored
shimming techniques and dedicated acquisition schemes.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
myocardial tissue characterization
dc.subject
ultrahigh field
dc.subject
susceptibility imaging
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Parametrische suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung des Myokards mittels
Magnetresonanzbildgebung bei hohen Magnetfeldern
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2014-06-22
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000096785-9
dc.title.subtitle
Methodenentwicklung und Anwendung
dc.title.translated
Parametric susceptibility weighted imaging of the myocardium with magnetic
resonance imaging at high magnetic fields
en
dc.title.translatedsubtitle
method development and application
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000096785
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000015265
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access