Realisierung und Anwendung der diffusionsgewichteten Bildgebung im Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographen bei 7 Tesla

Abstract

Die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie hat eine hohe Bedeutung in der medizinischen Diagnostik bei der Früherkennung von ischämischen Schlaganfällen. Die Weiterentwicklung zur Diffusions-Tensor-Bildgebung und zum sogenannten high angular resolution diffusion imaging ermöglicht zusätzlich den nicht invasiven Nachweis von Faserverbindungen im Gehirn durch Aufnahme von mehr als 256 Richtungen der Diffusion. Dies ist nicht nur für neue diagnostische Anwendungen, sondern auch für spezielle Operationsplanungen sowie für die Forschung von großem Nutzen. Neue Magnetresonanztomographen mit höheren Feldstärken, wie 3 Tesla und zunehmend 7 Tesla, bieten zusammen mit stärkeren Gradienten eine verbesserte Bildauflösung, führen jedoch zu vermehrten Artefakten, die durch höhere Wirbelströme und Magnetfeld-Inhomogenitäten verursacht werden. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Optimierung der Bildgebung bei 7 T und den Vergleich mit 3 T (unter Berücksichtigung verbesserter Hardware) von der Datenerfassung über die Vorverarbeitung und Nachauswertung bis zur Visualisierung der Ergebnisse. Durch den Einsatz von Multicore-Prozessoren und paralleler Verarbeitung kann die Datenauswertung beschleunigt werden. Die Optimierung der Methodik bei Hardware, Software, Auswertung und Visualisierung führte zu neuen Resultaten, darunter als wichtiges Ergebnis die Differenzierung des Nervus trigeminus im Hirnstamm und der Nachweis radialer Diffusion in der Grauen Substanz beim Menschen mittels sogenannten fiber Orientation Distribution Functions. Die Auflösung konnte bei 7 T bei gutem Kontrast auf maximal 1,0 mm isotrop erhöht werden, sodass auch sehr kleine Strukturen erkennbar sind.