Entwicklung, Optimierung und klinische Erprobung von T2-gewichteten Messverfahren mit reduzierter Hochfrequenzleistung (Hyperecho-TSE) für die Hochfeld-Kernspintomographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projektes wurden neue Methoden zur T2-gewichteten Bildgebung mit reduzierter Hochfrequenzleistung entwickelt und optimiert und anhand von Kernindikationsstellungen bei neuroradiologischen und radiologischen Fragestellungen erprobt. Grundlage der methodischen Arbeiten war die Weiterentwicklung des Extended Phase Graph (EPG)-Algorithmus, welcher es erlaubt, die zur Erzeugung eines vorgegebenen Signalverlaufs notwendigen Flipwinkel der Refokussierungspulse in Multi-echoverfahren zu berechnen. Die Berechnung erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Relaxationszeiten des beobachteten Gewebes. Optimierungsparameter sind dabei: - Erzielung eines vorgegebenen T2-Kontrastes mit optimiertem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR). - Realisierung einer optimierten point-spread-function (PSF). - Reduzierung der spezifischen Absorptionsrate SAR. Im Rahmen der Arbeit konnte gezeigt werden, dass mit optimierten HyperTSE-Verfahren eine SAR-Reduktion um einen Faktor 3-5 erzielt werden kann bei gleichzeitiger Erhaltung oder gar Verbesserung von CNR und PSF gegenüber herkömmlichen TSE-Sequenzen. In Bezug auf die klinische Anwendung erlaubt dies die effiziente Durchführung von Mehrschichtaufnahmen mit einer zur vollständigen Abdeckung typischer Zielorgane (Hirn, Leber, Unterbauch) ausreichenden Anzahl von Schichten. In Kombination mit parallel imaging Verfahren konnte gezeigt werden, dass eine SAR-Reduktion bis zu einem Faktor 10 und mehr möglich ist, was insbesondere für den Einsatz bei noch höheren Feldstärken eine sehr wesentliche Verbesserung des methodischen Spektrums ermöglicht, da gerade bei sehr hohen Feldstärken die inhärente Unempfindlichkeit von Spin-Echo Verfahren gegenüber Feldinhomogenitäten und Suzeptibilitätseffekten von wesentlicher Bedeutung ist. Die Messmethode wurde bereits in die Routine-Software von MR-Geräten der Fa.Siemens integriert und wird weltweit von klinischen Anwendern in der täglichen diagnostischen Bildgebung eingesetzt. Die sehr erfolgreichen Arbeiten von M.Weigel, der im Rahmen diese Projektes seine Dissertation durchgeführt hat, wurde 2006 mit dem Gorter-Preis der Deutschen Sektion der ISMRM ausgezeichnet,. Ebenfalls 2006 erhielt er den Toshiba-Preis der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik (DGMP) für diese Arbeiten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Adaptive Slice Shifting for Continuous Moving Table Acquisition Using hyperHASTE. Proc. 12th Ann Meeting ISMRM, Kyoto, #2671 (2004)
Ludwig U, Zaitsev M, Weigel M, Sommer G, Ghanem N, Hennig J
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Calculation of flip angles for echo trains with predefined amplitudes with the extended phase graph (EPG)-algorithm: principles and applications to hyperecho and TRAPS sequences. Magn Reson Med 51(I):68-80. 2004
Hennig J, Weigel M, Scheffler K
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Low SAR Inversion Recovery Weighted TSE Sequences using TRAPS: Parameter Optimization and Examples. Proc. 12th Ann Meeting ISMRM, #694 (2004)
Weigel M, Hennig J
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Neuroradiological Applications of Hyperecho-TSE Sequences at 3T: First Clinical Results. Proc Intl Soc Magn Reson Med 12:76. 2004
Weigel M, Ziyeh S, Mader I, Weber J, Hennig J
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Neuroradiological Applications of Hyperecho-TSE Sequences at 3T: First Clinical Results. Proc. 12th Ann Meeting ISMRM, #76 (2004)
Weigel M, Ziyeh S, Mader I, Weber J, Hennig J
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Optimizing SAR-reduction for High-Field TSE with Asymmetric Hyperechoes Combined with Partial Fourier Parallel Imaging. Proc. 12th Ann Meeting ISMRM, Kyoto, #539 (2004)
Hennig J, Weigel M, Thiel T
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Predicting the contrast with the extended phase graph: a validation study for low flip angle TSE sequences. Proc. 21st Ann Meeting ESMRMB, Copenhagen, MAGMA (2004)
Weigel M, Hennig J
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Signal-to-Noise in TSE-imaging with Incomplete k-Space Coverage: Strategies and Implications for Low-SAR Imaging at High Fields. Proc. 12th Ann Meeting ISMRM, Kyoto, #2142 (2004)
Hennig J, Wieben O, Weigel M
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A new look at an old mechanism: Principles and Applications of Superstimulated Echo TSE. Proc. 13th Ann Meeting ISMRM, Miami, #286 (2005)
Hennig J, Weigel M
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Evaluation of Magnetization Transfer Effects of lower flip angle TSE sequences at 3T. Proc. 13th Ann Meeting ISMRM, Miami, #2222 (2005)
Weigel M, Hennig J
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High Resolution MRI at 3T demonstrates significant change in diameter of the optic nerve during 30° abduction. Proc. 13th Ann Meeting ISMRM, Miami, #70 (2005)
Weigel M, Bley T, Lagreze WA, Lazzaro A, Hennig J
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Predicting the Contrast of Generic Lower Flip Angle TSE Sequences with the Extended Phase Graph and its application. Proc Intl Soc Mag Reson Med 13:2411. 2005
Weigel M, Hennig J
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Contrast behavior and relaxation effects of conventional and hyperecho-turbo spin echo sequences at 1.5 and 3 T. Magn Reson Med 55(4):826-835. 2006
Weigel M, Hennig J
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Fast and Quantitative High-Resolution Magnetic Resonance Imaging of the Optic Nerve at 3.0 Tesla. Invest Radiol 41(2):83-86(2006)
Weigel M, Lagreze WA, Lazzaro A, Hennig J, Bley TA
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Investigation and Modeling of Magnetization Transfer Effects of conventional and hyperecho TSE sequences at 1.5T and 3T. Proceedings XIVth Meeting ISMRM, Seattle 3501. 2006
Weigel M, Hennig J
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Inversion recovery prepared turbo spin echo sequences with reduced SAR using smooth transitions between pseudo steady states. Magn Reson Med 57(3):631-637. 2007
Weigel M, Zaitsev M, Hennig J
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Morphometry of the Retrobulbar Human Optic Nerve: Comparison between Conventional Sonography and Ultrafast Magnetic Resonance Sequences. Invest Ophtalmol Vis Sci 48(5): 1913-1917(2007)
Lagreze WA, Lazzaro A, Weigel M, Hansen HC, Hennig J, Bley TA
