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Entwicklung von geräuscharmen Bildgebungstechniken für die funktionelle Magnetresonanztomographie

Schmitter, Sebastian

English Title: Development of silent imaging techniques for functional magnetic resonance imaging

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Abstract

Ein bekanntes Problem in der funktionellen MRI (fMRI) ist, dass der Schalldruckpegel des MR-Scanners, der durch die Schaltung der Gradientenspulen erzeugt wird, ein BOLD-Signal im auditorischen Cortex hervorruft. In dieser Arbeit wird eine neue, geräuscharme echoplanare (EPI) Bildgebungssequenz vorgestellt und für auditorische Messungen optimiert. Durch die Verwendung eines sinusförmigen Auslesegradienten und eines konstanten Phasenkodiergradienten erzeugt die Sequenz ein schmalbandiges akustisches Spektrum. Dessen Frequenz ist an die Frequenzantwortfunktion des Auslesegradienten angepasst. Verglichen mit einer konventionellen EPI-Sequenz des Herstellers ist der Schalldruckpegel um bis zu 29 dBA reduziert. Die Sequenz wird in einem Block-Design-Experiment mit einem sinusförmigen Stimuluston evaluiert und mit der konventionellen EPI-Sequenz verglichen. In der statistischen Auswertung zeigt sich bei Verwendung der geräuscharmen Sequenz ein höheres Signifikanzlevel der auditorischen Aktivierung. Dies deutet stark darauf hin, dass die geräuscharme Sequenz einen höheren auditorischen BOLD-Kontrast erzeugt, als die in der fMRI konventionell eingesetzten EPI-Sequenzen.

Translation of abstract (English)

The effect of the acoustic scanner noise produced by gradient coil switching on the auditory evoked BOLD signal represents a well-known problem in auditory functional MRI (fMRI). In this work, a new low-noise echoplanar imaging (EPI) sequence is presented that is optimized for auditory fMRI measurements. The sequence produces a narrow-band acoustic frequency spectrum by using a sinusoidal readout echo train and a constant phase encoding gradient. This narrow band is adapted to the frequency response function of the MR scanner by varying the frequency of the sinusoidal readout gradient. Compared to a standard manufacturer EPI sequence the acoustic noise reduction amounts up to 29 dBA. Using a simple block designed fMRI experiment with a pure-tone stimulus, the new low-noise sequence is evaluated and compared to the standard EPI sequence. Statistical parametric mapping (SPM) results in higher levels of significance of auditory activation for the low-noise sequence. These findings strongly suggest that the low-noise sequence generates enhanced BOLD contrasts compared to standard EPI sequences commonly used in fMRI.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schad, Prof. Dr. Lothar
Date of thesis defense: 16 January 2008
Date Deposited: 05 Feb 2008 07:05
Date: 2008
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: NMR-Tomographie, NMR-Bildgebung, Schalldruck
Uncontrolled Keywords: funktionelle MRT , leise MR-Bildgebungfunctional MRI , silent MRI
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