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Entwicklung von Methoden zur Messung der Elastizität von Geweben mittels statischer und dynamischer Magnetresonanz-Elastographie

Siegler, Peter

English Title: Development of methods for the measurement of tissue elasticity using static and dynamic magnetic resonance elastography

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PDF, German
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Abstract

Aufgrund ihres großen Schwankungsbereichs stellt die Gewebeelastizität einen interessanten Parameter für die Medizin da. In der Magnetresonanz-Tomographie (MRT) kann man durch phasensensitive Verschiebungsmessungen die mechanische Antwort eines Objekts auf eine externe Anregung messen und daraus die Elastizität bestimmen. In dieser Arbeit wurden die statische und die dynamische Methode der MR-Elastographie (MRE) in Experimenten mit Agarose-Gel-Phantomen entwickelt und erprobt. Für Verhärtungen in elastischer Umgebung konnte mit der statischen MRE das Verhältnis zwischen den entsprechenden Elastizitätsmodulen gemessen werden. Die in Agarose-Gelen bei einer Untersuchung mit der dynamischen MRE gemessenen Elastizitätsmodule lagen im Bereich von E=(9,6±0,1)�103Nm-2 bis E=(133,9±3,5)�103Nm-2. Erstmalig konnte dabei die Abhängigkeit der Phasenamplitude von der An-/Abstiegszeit der bipolaren Gradienten nachgewiesen werden. Dieser Effekt beeinflusst zwar nicht die Elastizitätsbestimmung, dafür kommt es aber zu einer zusätzlichen Reduzierung der Bewegungssensitivität bei großen Anregungsfrequenzen. So wird z.B. die Phasenamplitude auf dem verwendeten Tomographen bei der schnellst möglichen Gradientenschaltung und f=400Hz bereits um 19,2% reduziert. Anhand von Experimenten an Ex-vivo-Schweine-Muskelgewebe konnte gezeigt werden, dass eine Darstellung von mittels hochfokussierten Ultraschall erzeugten Läsionen mit beiden Methoden der MRE möglich ist. Bei der Aufnahme der radialen Scherwellen, die bei gepulster Beschallung um den Fokus auftreten, wurde ein in der Literatur bisher noch nicht beschriebener Temperatureffekt in den aufgenommenen Bildern beobachtet.

Translation of abstract (English)

Elasticity is an interesting tissue parameter in medicine because of its large range of values. In magnetic resonance imaging (MRI) it is possible to measure the mechanical response of an object after external excitation by phase sensitive measurement of the displacement. This allows the determination of elasticity. In this work the static and dynamic method of MR elastography (MRE) were developed and proved in experiments with agarose gel phantoms. For hard inclusions inside soft environment the static MRE allows the measurement of the corresponding elastic moduli ratio. Inside agarose gels the elastic modulus measured with dynamic MRE were in the range between E=(9.6±0.1)�103Nm-2 and E=(133.9±3.5)�103Nm-2. The dependency of the phase amplitude on the ramp up/down time of the bipolar gradients could be demonstrated for the first time. This effect has no influence on the determination of elasticity, but causes an additional reduction of motion sensitivity at high frequencies. For example, for the used MR system and f=400Hz, the phase amplitude is already reduced by 19.2%. Experiments with ex vivo porcine muscles show that focused ultrasound lesions can be displayed using both methods of MRE. Radial shear waves generated by pulsed focused ultrasound near the focal spot were imaged. In this experiment a temperature effect, which is not described in the literature, was observed in the acquired images.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Cremer, Prof. Dr. Christoph
Date of thesis defense: 23. June 2004
Date Deposited: 05. Jul 2004 11:05
Date: 2004
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: NMR-Tomographie, Elastizitätsmodul
Uncontrolled Keywords: Magnetresonanz-Tomographie , MRT , Elastographie , MRE , Elastizitätmagnetic-resonance-tomography , MRT , elastography , MRE , elasticity
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