Homogenisierung des B1+ Feldes mit schneller online-Anpassung von parallelen Sendepulsen

• Antragsteller: Professor Armin Nagel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500888779

Dieses Projekt ist Teil der Forschungsgruppe (FOR) "Schnelle Kartierung von quantitativen MR bio-Signaturen bei ultrahohen Magnetfeldstärken". Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von Hochfrequenz (HF)-Pulsen für die Magnetresonanztomographie (MRT), die eine homogene Anregung/Sättigung bei ultrahohen Magnetfeldstärken wie 7 T ermöglichen. Bei diesen Feldstärken gibt es erhebliche technische Herausforderungen, die überwunden werden müssen, um die Erfassung qualitativ hochwertiger MRT-Daten zu ermöglichen. Insbesondere die räumliche Inhomogenität des Sendefeldes (B1+) führt zu räumlich variierenden Anregungswinkeln, was variierende Signalintensitäten und einen inhomogenen Bildkontrast zur Folge hat. Darüber hinaus können auch Inhomogenitäten des Hauptmagnetfeldes (B0) zu Bildartefakten führen. Um die Datenqualität der Wasserstoff (1H) MRT zu verbessern, werden wir ein paralleles Sendesystem (pTx) verwenden, welches ein simultanes Senden unterschiedlicher HF Felder (B1+) durch verschiedene HF-Spulenelemente ermöglicht. Wir werden speziell angepasste pTx-Anregungs-, Inversions- und Sättigungspulse für die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) und Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST)-MRT, sowie für die klinischen Projekte der FOR entwickeln und evaluieren. Für die CEST-MRT planen wir, ein umfassendes CEST-Sättigungspulsdesign zu entwickeln, das qualitativ hochwertige CEST-Daten liefert, so dass die normalerweise erforderlichen B0- und B1+-Korrekturverfahren entfallen. Die entwickelten HF-Pulse sollen die Datenqualität, Wiederholbarkeit und quantitative Genauigkeit der angewandten bildgebenden Verfahren verbessern und gleichzeitig den Zeitaufwand für Kalibrierverfahren auf ein Minimum (< 1 min) begrenzen. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir unser Konzept der schnellen online-angepassten pTx (FOCUS) Pulse nutzen, das vorberechnete universelle Pulse mit einer schnellen, personalisierten Berechnung der pTx-Pulse kombiniert. Diese Pulse werden für die Bildgebung des Gehirns und der Brust entwickelt, wobei für Letztere eine neue 4-Kanal-Sende-/16-Kanal-Empfangsspule verwendet wird. In enger Zusammenarbeit mit einem anderen Teilprojekt der FOR, welches innovative HF-Spulentechnologie entwickelt, wird die Validierung von HF-Feldsimulationen durchgeführt, um einen sicheren Betrieb im pTx-Modus zu gewährleisten. Darüber hinaus wird das Konzept des FOCUS-Pulsdesigns auch auf die Natrium (23Na)-MRT angewendet, um Einschränkungen durch die spezifische Absorptionsrate (SAR) und B0-Inhomogenitäten zu reduzieren. Zur Beschleunigung der Bildaufnahme werden wir 23Na MRT und 23Na Inversion Recovery MRT in einer Pulssequenz kombinieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir den 180°-Puls in zwei 90°-Pulse aufteilen. Die Dauer des zweiten Pulses wird erhöht, um SAR zu reduzieren. Um entstehende Dephasierungseffekte zu kompensieren und eine hohe Datenqualität zu erreichen, werden Informationen über B0-Inhomogenitäten in das Pulsdesign integriert.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5534: Schnelle Kartierung von quantitativen MR bio-Signaturen bei ultra-hohen Magnetfeldstärken