German Title: Entwicklung von Hochfrequenzspulen für die Magnetresonanz-geführte Partikeltherapie

Preview

PDF, English Download (122MB) | Terms of use

Abstract

The aim of this work was to develop radiofrequency coils suitable for magnetic resonance (MR)-guided particle therapy. For two different MR systems (1.5 T, 0.25 T), a transmit/receive body coil and a receive-only calf coil were designed, constructed, optimized and built. The two coils are characterized by a very thin conductor (thickness: 35 μm) and high radiation transparency to enable precise particle therapy with simultaneous MR imaging. A negligible water equivalent thickness (WET) of the conductor (WET: 0.18−0.19 mm) was measured based on the dose distribution in a water column. In addition, both MR coils can be rotated, allowing flexible particle therapy with multi-angle irradiation. A high homogeneity of the transmit (body coil) and receive (both coils) fields was confirmed in homogeneous phantoms for different rotation angles of the MR coils. The body coil also achieved sufficient transmit power efficiency (0.18−0.27 μT/√W) in the central slice for a complete rotation of the phantom. In terms of image quality, the signal-to-noise ratio (SNR) was measured in a homogeneous phantom, where the body coil (SNR: 109−156) and the calf coil (SNR: 74−90) outperformed commercial coils. Furthermore, the functionality of the two coils was demonstrated in an anthropomorphic phantom (body coil) and in vivo (calf coil).

Translation of abstract (German)

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von Hochfrequenzspulen, die für die Magnetresonanz (MR)-geführte Partikeltherapie geeignet sind. Für zwei verschiedene MR-Systeme (1,5 T; 0,25 T) wurde eine Sende-/Empfangs-Körperspule und eine Empfangs-Wadenspule entworfen, konstruiert, optimiert und aufgebaut. Die beiden Spulen zeichnen sich durch einen sehr dünnen Leiter (Dicke: 35 μm) und eine hohe Strahlungstransparenz aus, um eine präzise Partikeltherapie bei gleichzeitiger MR-Bildgebung zu ermöglichen. Eine vernachlässigbare wasseräquivalente Dicke (WET) des Leiters (WET: 0,18−0,19 mm) wurde anhand der Dosisverteilung in einer Wassersäule gemessen. Weiterhin sind beide MR-Spulen drehbar, um eine flexible Partikeltherapie mit Mehrwinkelbestrahlung zu ermöglichen. Eine hohe Homogenität der Sende- (Körperspule) und Empfangsfelder (beide Spulen) wurde in homogenen Phantomen für verschiedene Drehwinkel der MR-Spulen bestätigt. Die Körperspule erreichte zudem eine ausreichende Sendeleistungseffizienz (0,18−0,27 μT/√W) in der zentralen Schicht für eine komplette Rotation des Phantoms. Bezüglich der Bildqualität wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) in einem homogenen Phantom gemessen, wobei die Körperspule (SNR: 109−156) und die Wadenspule (SNR: 74−90) kommerziellen Spulen überlegen waren. Zusätzlich wurde die Funktionalität der beiden Spulen an einem anthropomorphen Phantom (Körperspule) und in vivo (Wadenspule) demonstriert.