Neue pTx HF-Antennen für die Kopf/Nacken-Ultrahochfeld-MRT bei 7T, 9,4T und 11,7T.

• Antragsteller: Nikolai Avdievich, Ph.D.; Professor Dr. Harald Quick
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530130666

In der Ultrahochfeld (UHF) Neuro-Magnetresonanztomographie (-MRT) gibt es steigendes Interesse, feinste Strukturen und funktionelle Prozesse jenseits des Gehirns zu untersuchen. Die detaillierte Untersuchung der Verbindungen zwischen Gehirn und Halswirbelsäule gilt als wichtiger nächster Schritt in der UHF Neuro-MRT. Während die UHF MRT ein inhärent hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) für die strukturelle und funktionelle MRT mit hoher Auflösung liefert, ist heute keine Hochfrequenz (HF-)Spule verfügbar, welche die HF-Signalabdeckung der Kopf/Hals-Region ermöglicht. Die meistverwendete kommerzielle 7-Tesla (7T) HF-Kopfspule deckt zwar das Cerebrum ab, zeigt jedoch nur eine limitierte Abdeckung unterhalb des Cerebellums. Gleiche Limitationen gelten für die UHF Neuro-MRT bei 9,4T und 11,7T Magnetfeldstärke, den stärksten verfügbaren MRT-Systemen. In diesem Projekt schließen sich zwei deutsche und eine französische UHF-MRT Forschungsgruppe zusammen, um diese Limitation zu überwinden und drei 16-Kanal (-ch) Sende- (Tx)/64-ch Empfangs- (Rx) HF-Arrayspulen für die Kopf/Nacken UHF Neuro-MRT bei 7T, 9,4T und 11,7T zu entwickeln. Hierbei sollen die Signalabdeckung, die parallele Transmission (pTx) und das SNR optimiert werden. Zudem werden Varianten von 16 Tx-Elementen mit Loops und Dipolen untersucht, die die Kopf/Nacken-Region umschließen. Die Entwicklung der Tx-Arrays beinhaltet einen Vergleich herkömmlicher zweilagiger Tx-only/Rx-only (ToRo) Anordnungen mit einem neuen Hybrid-Array bestehend aus Transceiver (TxRx) und Rx-only Elementen. Das Hybrid-Design kann die Struktur des HF-Arrays vereinfachen und die Zuverlässigkeit und Sicherheit verbessern. Zur Erhöhung des SNRs im Zentrum werden Kombinationen aus Loops und Dipolen als Rx-Elemente berücksichtigt. Um zusätzliches B0-shimming zu ermöglichen, werden lokale B0-Shimspulen in das Spulendesign integriert. Obwohl die HF-Spulen bei drei verschiedenen Feldstärken und Resonanzfrequenzen eingesetzt werden sollen, wird das mechanische und elektrische Design der HF-Arrays weitestgehend vereinheitlicht, um maximale Synergien in diesem Deutsch-Französischem Konsortium auszuschöpfen. Wichtige Grundvoraussetzungen sind, dass alle drei UHF MRT-Systeme vom gleichen Hersteller sind, die neueste Version des pTx-HF-Systems nutzen und über die gleiche Software und Sequenzen verfügen. Die HF-Simulationen, die pTx-Optimierung, das computergestützte Designen der Spulengehäuse, die Sicherheitsprüfungen und die Applikation von pTx-Pulsen werden in interaktiver Kooperation durchgeführt. Alle drei Partner bringen ihre Expertisen synergistisch in dieses Projekt ein und sind gleichzeitig für den Anschluss der HF-Kopf/Nackenspulen an das jeweilige UHF MRT-System verantwortlich. Abschließend werden Probanden auf allen drei MRT-Systemen untersucht, um die UHF Neuro-MRT Leistungsfähigkeit der neuen HF-Kopf/Nackenspulen bei 7T, 9,4T und 11,7T zu untersuchen und einen intraindividuellen Feldstärkenvergleich zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Frank Mauconduit, Ph.D.