Directly to content
  1. Publishing |
  2. Search |
  3. Browse |
  4. Recent items rss |
  5. Open Access |
  6. Jur. Issues |
  7. DeutschClear Cookie - decide language by browser settings

Magnetic Resonance Diffusion Weighted Imaging: Flow Compensated Intravoxel Incoherent Motion Imaging as a Tool to Probe Microvasculature

Wetscherek, Andreas

German Title: Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie: Flusskompensierte Bildgebung der Inkohärenten Blutbewegung zur Untersuchung der Mikrogefäße.

[img]
Preview
PDF, English - main document Print-on-Demand-Kopie (epubli)
Download (12MB) | Lizenz: Print on Demand

Citation of documents: Please do not cite the URL that is displayed in your browser location input, instead use the DOI, URN or the persistent URL below, as we can guarantee their long-time accessibility.

Abstract

Flow compensated and monopolar diffusion weighting gradients are employed to determine the characteristic time scale of the incoherent blood motion causing the biexponential signal decay. A pulse sequence for diffusion weighted magnetic resonance imaging is developed, which allows one to suppress velocity encoding of imaging gradients and which is designed such that the influence of concomitant fields is reduced. It is tested with phantoms and healthy volunteers, revealing different signal attenuation curves for flow compensated and monopolar diffusion gradients in liver and pancreas. Furthermore, a dependence on the total duration of the applied diffusion gradient profile is measured. To describe the experimentally observed signal attenuation curves, a model is developed, which allows one to calculate the signal attenuation due to incoherent blood motion for arbitrary diffusion gradient profiles. Precalculated normalized phase distributions allow one to fit the model to the experimental data. For the signal attenuation curves averaged over test subjects, the characteristic timescale of the blood motion is found to be τ = 184±64 ms in pancreas and τ = 156 ± 22 ms in liver. To facilitate a pixel-wise evaluation and the creation of parameter maps, a denoising algorithm based on principal component analysis is implemented. The denoising reduces the effect of pseudo-random signal contributions allowing one to obtain parameter maps from only 33% of the originally acquired data, which are less affected by noise than the original ones.

Translation of abstract (German)

Um die charakteristische Zeitskala der inkohärenten Blutbewegung zu bestimmen, welche eine biexponentielle Abnahme des diffusionsgewichteten Signals verursacht, werden flusskompensierte und monopolare Diffusionsgradienten unterschiedlicher Dauer eingesetzt. Zu diesem Zweck wird eine Pulssequenz für die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie entwickelt, welche es erlaubt, die Flusswichtung der Bildgebungsgradienten zu unterdrücken. Außerdem reduziert das Design der Sequenz den Einfluss zusätzlicher nichtlinearer Maxwellfelder. Die Sequenz wird am Phantom und am gesunden Probanden eingesetzt, wobei in Leber und Bauchspeicheldrüse unterschiedliche Signalverläufe für flusskompensierte und monopolare Diffusionswichtung gemessen werden, sowie eine Abhängigkeit von der Gesamtzeit des Diffusionsexperimentes festgestellt wird. Um die experimentell beobachteten Signalabschwächungen zu beschreiben, wird ein Modell entwickelt, welches es erlaubt, die durch die inkohärente Blutbewegung bedingte Signalabnahme für beliebige Diffusionsgradienten zu beschreiben. Basierend auf normalisierten Phasenverteilungen kann eine Anpassung der Modellparameter an die experimentellen Daten durchgeführt werden. Für die gemittelten Signalkurven der Probanden wird die charakteristische Zeitskala der inkohärenten Blutbewegung zu τ = 184 ± 64 ms für die Bauchspeicheldrüse und zu τ = 156 ± 22 ms für die Leber bestimmt. Um eine pixelweise Auswertung und die Erstellung von Karten der Modellparameter zu ermöglichen, wird eine auf der Hauptachsentransformation basierende Methode zur Rauschunterdrückung implementiert. Diese ermöglicht die Reduzierung des Einflusses von pseudo-zufälligen Signalstörungen, so dass höherwertige Parameterkarten basierend auf nur 33% der ursprünglich aufgenommenen Daten erstellt werden können.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Oelfke, Prof. Dr. Uwe
Date of thesis defense: 10 July 2013
Date Deposited: 18 Jul 2013 08:57
Date: 2013
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
530 Physics
600 Technology (Applied sciences)
Controlled Keywords: NMR-Tomographie, Diffusion, Perfusion, Komprimierte Abtastung, Rauschunterdrückung
Uncontrolled Keywords: IVIM, flow compensated, flusskompensiert
About | FAQ | Contact | Imprint |
OA-LogoDINI certificate 2013Logo der Open-Archives-Initiative