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datestamp: 2013-07-18 08:57:00
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status_changed: 2013-07-18 08:57:00
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Wetscherek, Andreas
title: Magnetic Resonance Diffusion Weighted Imaging: Flow Compensated Intravoxel Incoherent Motion Imaging as a Tool to Probe Microvasculature
title_de: Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie: Flusskompensierte Bildgebung der Inkohärenten Blutbewegung zur Untersuchung der Mikrogefäße.
subjects: 500
subjects: 530
subjects: 600
divisions: 850300
adv_faculty: af-13
keywords: IVIM, flow compensated, flusskompensiert
cterms_swd: NMR-Tomographie
cterms_swd: Diffusion
cterms_swd: Perfusion
cterms_swd: Komprimierte Abtastung
cterms_swd: Rauschunterdrückung
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.
abstract_translated_text: 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.
abstract_translated_lang: ger
date: 2013
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00015226
ppn_swb: 1652965602
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-152266
date_accepted: 2013-07-10
advisor: HASH(0x5561208c7ec0)
language: eng
bibsort: WETSCHEREKMAGNETICRE2013
full_text_status: public
citation:   Wetscherek, Andreas  (2013) Magnetic Resonance Diffusion Weighted Imaging: Flow Compensated Intravoxel Incoherent Motion Imaging as a Tool to Probe Microvasculature.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/15226/1/Dissertation_Wetscherek.pdf