English Title: Coil Concepts for Rapid and Motion-Compensated MR-Imaging of Small Animals

Preview

PDF, German Download (10MB) | Terms of use

Abstract

In dieser Arbeit wurden Hochfrequenzspulen für die Bildgebung von Kleintieren an klinischen Ganzkörper-Magnetresonanztomographen entwickelt. Hierzu wurden zunächst Einkanal-Solenoidspulen konzipiert und charakterisiert. Die Solenoide hatten zwei bzw. drei Windungen, die doppelt ausgeführt wurden, um eine bessere Homogenität des Empfangsprofils zu erzielen. Diese Spulen ermöglichen die Akquisition von Ganzkörperaufnahmen von Mäusen mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und Homogenität über eine Länge von mindestens 6,3 cm. Da für viele Bildgebungsexperimente eine schnelle Bildaufnahme essentiell ist, wurde im nächsten Schritt ein neuartiges Spulenkonzept entwickelt, welches durch seine Geometrie die parallele Bildgebung in beliebigen Raumrichtungen ermöglicht. Ein Prototyp wurde aufgebaut und durch Bildgebungsexperimente am Phantom und am Kleintier charakterisiert. Bei Beschleunigungsfaktoren von R = 2 wich das SNR in allen drei Raumrichtungen weniger als 1% vom theoretisch maximalen SNR ab. Zur Kompensation physiologischer Bewegungen durch das Selfgating-Verfahren, wird in dieser Arbeit erstmals eine Spule vorgestellt, die nur das Selfgating-Signal selektiv verstärkt und - durch Einsatz eines optischen Detuning-Verfahrens - gleichzeitig die homogene Ausleuchtung des Bildes erhält. In-vivo-Messungen am Kleintier zeigen eine Verstärkung des Selfgating-Signals um mindestens 40%.

Translation of abstract (English)

In this work radiofrequency-coils for the imaging of small animals in clinical whole-body MRI-systems were developed. Therefore in a first step single-channel solenoids were designed and characterized. The solenoids had two and three windings respectively, which were implemented as double wires to increase the homogeneity of the receive profile. These coils allow the acquisition of whole-body images of mice with high signal-to-noise ratio and homogeneity over a distance of at least 6.3 cm. Since many imaging experiments require rapid image acquisition, in the next step a novel coil concept was developed, which, due to its geometry, enables parallel imaging in arbitrary directions. A prototype was assembled and tested on phantom and small-animal experiments. With an accelerating factor of R = 2, the difference of the SNR in all directions from the theoretical maximum, was less than 1%. In order to compensate physiological motion by the self-gating technique, in this work a coil is presented for the first time, which selectively amplifies the self-gating signal, while - due to a optical detuning technique - preserving the homogeneous illumination of the image. In vivo experiments on a small animal show an amplification of the self-gating signal by at least 40%.