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MR-Messtechnik

Arbeitsgruppe 8.11

Paralleles Senden

Unter parallelem Senden (parallel transmission - pTx) versteht man die Anregung des Kernspinsystems mit parallel angesteuerten mehrkanaligen Sendespulen.

Ziel ist es, durch Ansteuerung der einzelnen Elemente eines Spulen-Arrays  mit individuell gewählten Amplituden und Phasen die Feldverteilungen der magnetischen und elektrischen Hochfrequenzfelder (B1 bzw. E1) für die jeweilige Anwendung zu optimieren.

Neben Verfahren zur statischen Homogenisierung (B1+-Shimming) sind pTx-Verfahren zur gezielten Anregung von Magnetisierungsmustern mit frei wählbarer räumlicher Verteilung von zunehmender Bedeutung (Abb.1,2). Diese Techniken basieren auf dem gleichzeitigen "Abspielen" individueller HF-Verläufe auf den einzelnen Spulen-Elementen, während das Gradientensystem eine 2- oder 3-dimensionale k-Raum-Trajektorie erzeugt. Diese Verfahren sind von Bedeutung insbesondere für die Hoch- und Ultrahochfeld-MRT sowie für die aktive E-Feld Steuerung im MRT zur Reduzierung der HF-Erwärmung von metallischen Implantaten (Abb.3).

 

Abb.1: 2D selektive Anregung bei 7T: Auswahl der abzubildenden Region (links), Abbildung der ausgewählten Region mit niedriger Auflösung (mitte), 'gezoomte' MR-Abbildung mit hoher Auflösung bei reduziertem Field-Of-View (rechts)  

Abb.2: pTx-MR-Spektroskopie im Gehirn: MR-Spektrum bei 3T nach selektiver Anregung eines unregelmäßig geformten Voxels (A)

Abb.3: Reduktion der Implantat bedingten Gewebeerwärmung am Beispiel einer DBS-Elektrode, relative |B1+|-Verteilung (oben), simulierte Gewebetemperaturen in °C (unten).

Links: pTx-Ansteuerung im CP-Mode mit signifikanten Erwärmungen und B1+-Artefakten (Aufhellungen) im Bereich der Elektrode.

Rechts:  pTx-Ansteuerung in einem modifizierten CP-Mode mit unterdrückter HF-Absorption der Elektrode. Die Implantat bedingte Gewebeerwärmung sowie die B1+-Artefakte sind komplett unterdrückt, während die |B1+|-Verteilung weiterhin für die MR Bildgebung brauchbar ist.   

Bei den allermeisten heute existierenden Kernspintomographen ist für die Anregung des Kernspinsystems nur eine einkanalige Körperspule vorgesehen. Im Gegensatz dazu sind das 3T und 7T MRT der PTB pTx fähig, d.h. mit einem jeweils 8-kanaligen HF-Sendesystem ausgestattet. Entscheidend für den Einsatz pTx-basierter MR-Messverfahren ist die Verfügbarkeit effizienter mehrkanaliger Sende/Empfangs-Spulensysteme sowie die Gewährleistung der Patientensicherheit bei diesem wesentlich komplexeren MR-Messverfahren. Die Arbeiten der AG 8.11 zum parallelen Senden stehen daher auch in einem engem Zusammenhang mit der Weiterentwicklung der Norm IEC 60601-2-33.

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Ausgewählte Literatur

G. Weidemann, F. Seifert, W. Hoffmann, H. Pfeiffer, R. Seemann, B. Ittermann
Measurements of RF power reflected and radiated by multichannel transmit MR coils at 7T
Opens external link in new windowMagn Reson Mater Phy DOI 10.1007/s10334-016-0551-6.

F. Seifert, G. Weidemann, B. Ittermann
Correlation of psSAR and tissue specific temperature for 7T pTx head coils - a large scale simulation study
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 23, 380 (2015).

F. Seifert, G. Weidemann, B. Ittermann
Q matrix approach to control implant heating by transmit array coils
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 23, 3212 (2015).

A. Kuehne, P. Waxmann, W. Hoffmann, H. Pfeiffer, R. Seemann, F. Seifert, B. Ittermann
Parallel transmission experiments using an extensible RF pulse generator
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 21, 4404 (2013).

T. D. Lindel, A. Kuehne, P. Waxmann, F. Seifert, T. Niendorf, B. Ittermann
Spatially Selective Excitation (SSE) for Brain Imaging at 7 T
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 20, 1061 (2012).

P. Waxmann, T. D. Lindel, F. Schubert, B. Ittermann, R. Mekle
Combination of SPECIAL and 2D SSE Parallel Transmit Pulses for Volume Selection in MR Spectroscopy
Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 20, 1729 (2012).

A. Kühne, S. Goluch, P. Waxmann, F. Seifert, B. Ittermann, E. Moser, E. Laistler
Power balance and loss mechanism analysis in RF transmit coil arrays
Opens external link in new windowMagn Reson Med 74, 1165-76 (2012).

F. Seifert, E. Kirilina, T. Riemer
Transmitter/receiver antenna for MR with improved decoupling between antenna elements
United States Patent US 7,916,920 B2.

E. Kirilina, A. Kühne, T. Lindel, W. Hoffmann, K. H. Rhein, T. Riemer & F. Seifert
Current CONtrolled Transmit And Receive Coil Elements (C2ONTAR) for Parallel Acquisition and Parallel Excitation Techniques at High-Field MRI
Opens external link in new windowAppl Magn Reson 41, 507-23 (2011).

F. Seifert, G. Wübbeler, S. Junge, B. Ittermann, H. Rinneberg
Patient safety concept for multichannel transmit coils
J Magn Reson Imaging 26, 1315-21 (2007)

P. Ullmann,S. Junge, M. Wick, F. Seifert, W. Ruhm, J. Hennig
Experimental analysis of parallel excitation using dedicated coil setups and simultaneous RF transmission on multiple channels
Magn Reson Med 54, 994-1001 (2005)

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