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Biomedizinische Magnetresonanz

Fachbereich 8.1

Bachelor und Masterprojekte

MR spektroskopische Messung von Makromolekülen in vivo zur besseren Modellierung und Quantifizierung von Makromolekülen und Metaboliten in MR Spektroskopie Quantifizierung (Masterarbeit)

Wenn mit MR Spektroskopie ein Spektrum der Gehirnmetaboliten gemessen wird, enthält das Spektrum immer auch Signale von Makromolekülen (z.B. Lipide oder Proteine). Diese Makromolekülsignale sind allerdings in den meisten Fällen nicht klar aufgelöste Peaks, wie die der Metaboliten, sondern eher breite „Hügel“ die mit den Peaks der Metaboliten überlagern. Darum müssen sie bei der Quantifizierung berücksichtigt werden. Üblicherweise werden alle Signale von Makromolekülen zusammen modelliert, so dass sich die Verhältnisse zwischen den Makromolekülsignalen nicht ändern können. Dieses Modell ist aber sehr vereinfacht, da sich die Konzentrationen der Makromoleküle in verschiedenen Hirnregionen oder auch in Krankheiten durchaus ändern können. Darum soll in diesem Projekt ein flexibleres Modell für die Makromoleküle entwickelt werden, und dadurch die Quantifizierung von MR Spektroskopiedaten verbessert werden. Für nähere Informationen wenden Sie sich bitte an Opens window for sending emailDr. Ariane Fillmer.

Kompensation von physiologischer Bewegung für MRT (Bachelorarbeit oder Masterarbeit)

Physiologische Bewegung der menschlichen Organe durch z.B. die Atmung oder den Schlag des Herzens können medizinischen MR Bildern stark beeinträchtigen. Wir entwickeln neuen Verfahren, um diese Bewegungsartefakte zu minimieren und eine hohe diagnostische Qualität sicherzustellen. Die Anwendungsgebiete reichen dabei von quantitativer Herzbildgebung bis hin zu multimodalen PET-MR Anwendungen.

Zur Verstärkung unseres Teams suchen wir Studenten aus der Fachrichtung Physik, Elektrotechnik oder einer vergleichbaren Ingenieur- oder Naturwissenschaft, die Interesse an einem herausfordernden Projekt in diesem Bereich haben. Für nähere Informationen wenden Sie sich bitte an Opens window for sending emailDr. Christoph Kolbitsch.

Entwicklung von neuen Anregungs- und Kodiertechniken für die Geschwindigkeitsmessung des Blutflusses am Ultra-Hochfeld MR-Tomographen (Masterarbeit)

Mit Hilfe eines Kernspintomographen (MR-Tomographen) lässt sich neben anatomischen Schnittbildern auch das Geschwindigkeitsvektorfeld des Blutes örtlich und zeitlich aufnehmen und dadurch die komplexe Strömung innerhalb der Gefäße darstellen. In der Arbeitsgruppe Ultrahochfeld-MRT werden dieses Techniken u.a. an einem 7 Tesla Prototyp-Tomographen implementiert und getestet. Der Vorteil dieser Ultra-Hochfeld MR-Tomographen gegenüber klinischen MR-Tomographen von 1,5 Tesla oder 3 Tesla besteht darin, dass sich die Messgenauigkeit bei der Geschwindigkeitsmessung verbessert (höheres Signal-zu-Rausch-Verhältnis) und dadurch insbesondere abgeleitete Größen präziser bestimmt werden können.

Ziel der Masterarbeit ist es, neue Aufnahmetechniken für die Flussbildgebung speziell für die 7T Tomographie zu entwickeln, Testmessungen der entwickelten Methoden durchzuführen und anschließend erste in vivo Messungen durchzuführen.

Durch die Arbeit werden grundlegende Kenntnisse über die MR-Physik und die MR-Flussquantifizierung vermittelt. 

Qualifikationen

  • Student/in der Physik, Ingenieurwissenschaften, Elektrotechnik, Medizintechnik, Informatik oder in einem verwandten Studiengang
  • Programmierkenntnisse (bevorzugt in Matlab oder C/C++)
  • Interesse an MR-Physik, Strömungsmechanik und biomedizinischen Anwendungen

Ansprechpartner: Opens window for sending emailDr. Sebastian Schmitter (+49 030 3481-7767)

Neue Algorithmen für die MR Bildrekonstruktion

Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein vielseitiges Bildgebungsverfahren, das vielfach Anwendung in der Medizin findet. In den letzten Jahren hat sich die Bildrekonstruktion in der MRT von einfacher direkter Rekonstruktion mittels Fast Fourier Transform hin zu neuen Konzepten wie parallele Bildgebung, compressed sensing und maschinelles Lernen entwickelt. Wir entwickeln neue Verfahren, um die MR Bildrekonstruktion unter der Verwendung von z.B. GPU- oder OpenMP-Ansätzen schneller zu machen und kooperieren dazu eng mit Prof. Juurlink (TU Berlin, Embedded Systems Architecture). 

Zur Verstärkung unseres Teams suchen wir Studenten aus der Fachrichtung Physik, Elektrotechnik oder einer vergleichbaren Ingenieur- oder Naturwissenschaft, die Interesse an einem herausfordernden Projekt in diesem Bereich haben. Für nähere Informationen wenden Sie sich bitte an Opens window for sending email Dr. Christoph Kolbitsch.

Simulation based comparison of CP mode and 2-spokes pTx excitation in MRI for implant safety assessment (master thesis/Masterarbeit)

Background:

Wire-like metallic implants (e.g. pacemakers leads) can heat up at their tips during an MRI (magnetic resonance imaging) exam due to the used RF-field. As this can lead to serious injuries, patients with such implant are generally excluded from MRI, even if the imaging could be advantageous. Our group already demonstrated that a 2-spokes pTx (parallel transmission) approach is able to outperform static shimming methods like the common CP (circular polarization) excitation mode or an adjusted implant-friendly mode in terms of B1+ homogeneity and maximum SAR (specific absorption rate) at the implant tip for a PVP/water phantom, see Fig. 1.

Tasks:

Building on the existing simulation workflow consisting of finite difference time domain (FDTD) electromagnetic simulation, co-simulation and 2-spokes optimization, see Fig. 2, the successful applicant will perform simulations with virtual human phantoms at different MRI magnetic field strengths. A region of interest approach will be implemented for the 2-spokes excitation to achieve better selectivity. Finally, thermal simulations will validate whether the orders of magnitude lowered SAR at the implant tip outweigh the cost of increased SAR close to the body's surface.

Requirements:

- master student in physics or comparable
- fluent in English or German
- good programming skills, preferable in Python

Contact:

Johannes Petzold, Opens window for sending emailjohannes.petzold(at)ptb.de, phone: +49 30 3481 7364

Dr. Frank Seifert, Opens window for sending emailfrank.seifert(at)ptb.de, phone: +49 30 3481 7377

Kontakt

Anschrift

Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Abbestraße 2–12
10587 Berlin