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Über den Einfluß von Inhomogenitäten im Grundmagnetfeld auf die Tripelquantengefilterte Natrium-MR-Spektroskopie und -Bildgebung

Matthies, Christian

English Title: The influence of inhomogeneities in the static magnetic field on triple-quantum filtered sodium MR spectroscopy and imaging

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Abstract

Mit einer tripelquantengefilterten (TQF) Natrium-MR-Messung kann das Signal von Natrium-Ionen isoliert werden, die in ihrer Beweglichkeit durch Wechselwirkung mit makromolekularen Strukturen etwa im intrazellulären Kompartiment eingeschränkt sind. Das TQF-Signal ist jedoch vergleichsweise schwach, und bei Inhomogenitäten im Grundmagnetfeld B0 kann es aufgrund von destruktiver Interferenz der Signalkomponenten zu Auslöschungen kommen, wenn wie in der üblicherweise verwendeten Dreipuls-Sequenz kein zusätzlicher Refokussierungspuls geschaltet wird. In der vorliegenden Arbeit wird die Abhängigkeit der TQF-Signalintensität von den Startphasen des zur Tripelquantenfilterung eingesetzten Phasenzyklus hergeleitet. Eine neue Methode zur Korrektur von Artefakten aufgrund von B0-Inhomogenität wird vorgestellt, die durch eine adäquate Wahl der Startphasen nur zwei TQF-Aufnahmen benötigt, solange die B0-Inhomogenität O nicht zu stark und die Pulsbreiten tp nicht zu lang sind (3 O tp << 1). Verglichen mit einer früheren Methode zur B0-Inhomogenitätskorrektur kann damit entweder die Meßzeit halbiert oder in den korrigierten TQF-Aufnahmen ein bis zu 30% höheres Signalrausch-Verhältnis gemessen werden. Nach dem ersten Puls läßt sich bei einem Spin-3/2-Kern eine Mehrquantenfilterung zwischen geraden und ungeraden Kohärenzordnungen durch die Wahl der Startphasen realisieren, wenn die Bedingung 3 O tp << 1 erfüllt ist. In diesem Fall kann auf einen sonst zusätzlich benötigten Phasenzyklus verzichtet und die Meßzeit halbiert werden. Eine Filterung von Kohärenzordnungen nach dem zweiten Puls ist allerdings allein über die Einstellung der Startphasen nicht möglich.

Translation of abstract (English)

With a triple-quantum-filtered (TQF) sodium acquisition technique, signal can be isolated from sodium ions restricted in their tumbling motion by interaction with macromolecular structures, i.e. in the intracellular compartment. However, the TQF signal is very weak and with inhomogeneities in the static magnetic field B0 extinctions due to destructive interference between the signal components may occur, if no additional refocusing pulse is included in the commonly applied three-pulse sequence. The present thesis deduces the dependence of the TQF signal intensity on the starting phases of the phase cycle used for triple-quantum filtering. A new method for the correction of B0 inhomogeneity artefacts is introduced which by an adequate choice of the starting phases requires only two TQF signal acquisitions as long as the B0 inhomogeneity O and the pulse widths tp are not too large (3 O tp << 1). Compared to a previous method for B0 inhomogeneity correction, either the acquisition time can be halved or the corrected TQF acquisitions show up to 30% higher signal-to-noise ratio. After the first pulse, for a spin-3/2 nucleus multiple-quantum filtering between even and odd coherence orders can be realized by the choice of the starting phases, given that the condition 3 O tp << 1 is fulfilled. In this case, an otherwise required additional phase cycle can be omitted and acquisition time can be halved. However, it is not possible to filter coherence orders after the second pulse by adjustment of the starting phases.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Bachert, Prof. Dr. Peter
Date of thesis defense: 30. June 2010
Date Deposited: 25. Aug 2010 09:44
Date: 2010
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Magnetische Resonanz, Mehrquanten-NMR-Spektroskopie
Uncontrolled Keywords: Natrium MRT , Mehrquantenfilter , Kohärenz , B0 InhomogenitätSodium MRI , Multiple-quantum filter , Coherence , B0 inhomogeneity
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