Masterarbeit_Modellbasierte Herz MR

Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie
Abteilung für Experimentelle Radiologie
Masterarbeit: Modellbasierte MR-Bildgebung des menschlichen Herzens
Die kardiale Magnetresonanz(MR)-Tomographie ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren, mit
dem das gesamte Herz sowie die großen Gefäße hoch aufgelöst dargestellt werden können. Sie
ermöglicht sowohl eine exakte Beurteilung der Anatomie des Herzens, als auch eine umfassende
Analyse der Pumpfunktion. Weiterhin lassen sich die Vitalität und die Durchblutung (Perfusion) des
Herzmuskels untersuchen. Einzigartig ist die Möglichkeit, Veränderungen im Gewebe des
Herzmuskels – wie z. B. die Vernarbung des Herzmuskels nach einem Herzinfarkt – mit hohem
Kontrast und hoher räumlicher Auflösung darzustellen.
Kommt es nach Gabe eines geeigneten MR-Kontrastmittels im zeitlichen Verlauf zu einer
Kontrastmittel-Anreicherung im Herzmuskel, so kann dies mit geeigneten Mess-Sequenzen sichtbar
gemacht
werden.
Dabei
wird
die
durch
das
Grundmagnetfeld
induzierte
Gleichgewichtsmagnetisierung invertiert und der darauffolgende Relaxationsprozess zurück in das
thermodynamische Gleichgewicht ausgenutzt, um das Signal im nichtanreichernden (gesunden)
Gewebe zu unterdrücken (grüner Pfeil in Abb. 1). Das anreichernde (kranke) Gewebe hingegen bleibt
signalstark (roter Pfeil in Abb. 1). Dabei wird ausgenutzt, dass die beiden Gewebetypen
(krank/gesund) eine spezifische Relaxationszeitkonstante besitzen, die den Verlauf der Relaxation
bestimmt. Wird das Bild zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs des gesunden Gewebes aufgenommen
(gestrichelte Linie in Abb. 2), so ist im kranken Gewebe trotzdem noch Signal vorhanden. Der
resultierende hohe Kontrast zwischen Infarkt- und vitalem Gewebe ermöglicht schließlich eine
präzise Diagnostik. Da der maximale Effekt 10-15 Minuten nach der Kontrastmittelgabe erreicht wird,
spricht man von einer „späten Signalerhebung“ oder einem „Late Enhancement“ (LE). Eine
Anpassung der Messparameter für eine maximale Signalunterdrückung im gesunden Gewebe ist
jedoch zeitlich sehr zeitaufwendig und eine Beschleunigung dieses Verfahrens wäre für die klinische
Anwendung wünschenswert.
gesundes
Gewebe
Infarkt
Ein aktuelles Forschungsgebiet ist die Beschleunigung von MR-Aufnahmen durch modellbasierte
Rekonstruktionsverfahren unter Ausnutzung von Vorwissen über das zu messende Objekt. In der
Abteilung für Experimentelle Radiologie (Prof. Dr. Herbert Köstler) des Instituts Diagnostische und
Interventionelle Radiologie am Universitätsklinikum Würzburg wurde in den letzten Jahren ein
Rekonstruktionsalgorithmus entwickelt, der die exponentielle Gestalt des Relaxationsprozesses nach
einer Magnetisierungs-Inversion als Vorwissen verwendet und damit eine Beschleunigung der
Datenakquisition ermöglicht.
Ziel der durchzuführenden Diplom- bzw. Masterarbeit ist die Anwendung dieses
Rekonstruktionsverfahrens auf die oben beschriebenen LE-Messungen. Die Arbeit beinhaltet die
Implementierung / Programmierung der MR-Pulssequenzen an Siemens-Tomographen (in C++),
sowie die Rekonstruktion der Bilder (in Matlab).
Kontakt:
Dipl.-Phys. Johannes Tran-Gia: [email protected]
Prof. Dr. Herbert Köstler: [email protected]
http://www.radiologie.ukw.de/experimentelle-radiologie.html