| Article ID | Journal | Published Year | Pages | File Type |
|---|---|---|---|---|
| 1894903 | Zeitschrift für Medizinische Physik | 2016 | 6 Pages |
Sodium magnetic resonance imaging (23Na MRI) is a unique and non-invasive imaging technique which provides important information on cellular level about the tissue of the human body. Several applications for 23Na MRI were investigated with regard to the examination of the tissue viability and functionality for example in the brain, the heart or the breast. The 23Na MRI technique can also be integrated as a potential monitoring instrument after radiotherapy or chemotherapy. The main contribution in this work was the adaptation of 23Na MRI for spine imaging, which can provide essential information on the integrity of the intervertebral disks with respect to the early detection of disk degeneration.In this work, a transmit-only receive-only dual resonator system was designed and developed to cover the whole human spine using 23Na MRI and increase the receive sensitivity. The resonator system consisted of an already presented 23Na whole-body resonator and a newly developed 5-channel receive-only phased-array. The resonator system was first validated using bench top and phantom measurements. A threefold SNR improvement at the depth of the spine (∼7 cm) over the whole-body resonator was achieved using the spine array. 23Na MR measurements of the human spine using the transmit-only receive-only resonator system were performed on a healthy volunteer within an acquisition time of 10 minutes. A density adapted 3D radial sequence was chosen with 6 mm isotropic resolution, 49 ms repetition time and a short echo time of 540 μs. Furthermore, it was possible to quantify the tissue sodium concentration in the intervertebral discs in the lumbar region (120 ms repetition time) using this setup.
ZusammenfassungNatrium-Magnet-Resonanz-Tomographie (23Na-MRT) ist eine einzigartige Bildgebungsmodalität, welche nicht invasiv wichtige Informationen auf zellulärer Ebene im Gewebe des menschlichen Körpers bereitstellt. Es wurden verschiedene Anwendungen für 23Na-MRT erforscht in Hinblick auf die Untersuchung von Lebensfähigkeit und Funktionsfähigkeit von Gewebe, zum Beispiel im Gehirn, im Herz oder in der Brust. 23Na-MRT stellt außerdem eine Überwachungsmöglichkeit nach einer Strahlen- oder Chemotherapie dar. Der Hauptaspekt dieser Arbeit war die Anwendung der 23Na-MRT zur Bildgebung der Wirbelsäule, wodurch wichtige Informationen über die Unversehrtheit der Bandscheiben zur Verfügung gestellt werden können. Dadurch kann eine Degeneration der Bandscheiben in einem frühen Stadium festgestellt werden.In dieser Arbeit wurde ein Sende-Empfang-Resonatorsystem entworfen und entwickelt, um die komplette menschliche Wirbelsäule mit 23Na-MRT darzustellen und die Signalsensitivität zu erhöhen. Das Resonatorsystem bestand aus einem bereits präsentierten 23Na-Ganzkörperresonator und einer neu entwickelten 5-Kanal-Empfangsspule. Das Resonatorsystem wurde zunächst mit Hilfe von Labor- und Phantommessungen validiert. Durch die Verwendung der Empfangsspule wurde eine dreifache SNR-Verbesserung gegenüber dem Ganzkörperresonator in der Tiefe der Wirbelsäule (∼7 cm) erreicht. 23Na-MR-Messungen der Wirbelsäule wurden an einer gesunden Freiwilligen vorgenommen mit einer Messzeit von 10 Minuten. Es wurde eine dichtegewichtete 3D-radiale Sequenz ausgewählt mit einer isotropen Auflösung von 6 mm, Repetitionszeit von 49 ms und einer kurzen Echozeit von 540 μs. Des Weiteren war es möglich, mittels dieses Systems die Natriumkonzentration in Bandscheiben der Lendenwirbelsäule zu bestimmen (120 ms Repetitionszeit).
