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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-6141
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/614/


Ludwig, Ute Ariane

Entwicklung und Optimierung leiser Magnetresonanz-Methoden für funktionelle Untersuchungen

Development and optimisation of quiet magnetic resonance methods for functional studies

Dokument1.pdf (3.600 KB) (md5sum: fd22511944a93447a07cf2efc10bc6e5)

Kurzfassung in Deutsch

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Optimierung einer leisen Gradientenechosequenz für funktionelle Magnetresonanz-Experimente. Durch Modifikation der Gradientenformen wurde die Repetitionszeit einer ursprünglich von Hennel vorgeschlagenen Gradientenechosequenz um 28 verkürzt. Mit dieser verbesserten Methode wurde der Geräuschpegel im Vergleich zu einer konventionellen Gradientenechosequenz um bis zu 35dB(A) reduziert.
Ein Problem von Gradientenechosequenzen ist die Empfindlichkeit gegenüber Phasenschwankungen, die hauptsächlich durch physiologisches Rauschen des Probanden verursacht werden. Um die Signalinstabilitäten zu reduzieren, wurde der mittlere k-Raumbereich mehrmals aufgenommen und gemittelt. In Vorversuchen an Probanden wurde die optimale Anzahl an mittleren k-Raumzeilen und Mittelungen bestimmt.
Diese Parameter wurden zum einen auf Computersimulationen übertragen, um die Art des Rauschens zu klassifizieren. Es hat sich gezeigt, daß physiologisches Rauschen durch rosa Rauschen beschrieben werden kann. Zum anderen wurde die k-raumgewichtete Bildaufnahme auf visuelle Untersuchungen übertragen. Hierbei konnte das Kontrast-Rausch-Verhältnis um mehr als 30 im Vergleich zu einer konventionellen Mittelungsmethode gesteigert werden.
Ein weiteres Ziel war es, den Einfluß von Gradientenlärm auf visuelle bzw. auditorische Experimente zu bestimmen. Zum Vergleich wurden bei beiden Studien funktionelle Datensätze unter lauten Bedingungen, d.h. mit zusätzlichem Gradientenlärm, aufgenommen. Bei der visuellen Stimulation wurde in lauter Umgebung eine Erniedrigung sowohl in der Anzahl der aktivierten Pixel als auch in der relativen Signaländerung im visuellen Cortex festgestellt. Der gleiche Effekt wurde auch bei den akustischen Experimenten beobachtet. Als Ursache wird vermutet, daß durch den fortdauernden Gradientenlärm ein erhöhter Aktivierungsgrundzustand aufgrund von Sättigung in der neuronalen 'Feuerungsrate' oder in der hämodynamischen Antwort entsteht.


Kurzfassung in Englisch

The main goal of this work was the development and optimisation of a quiet gradientecho sequence for functional experiments. By modification of the gradient shapes the repetition time of a gradientecho sequence originally proposed by Hennel was reduced by 28 The noise level of this improved quiet method could be reduced by 35dB(A) compared to a conventional gradientecho sequence.
One problem of gradientecho sequences is the sensitivity to temporal phase fluctuations mainly caused by physiological noise of the volunteer. To reduce the signal instabilities, the middle of k-space was therefore averaged several times. The optimum number of k-space lines and averages was determined in a pilot study with healthy volunteers.
These parameters were on one hand used for computer simulations to classify the type of noise. As a result non-gaussian pink noise turned out to be a good model for the description of physiological noise. On the other hand the k-space centered averaging was applied to visual experiments and compared with a conventional averaging method. With the k-space centered method the contrast-to-noise ratio could be increased by more than 30 compared to the conventional method.
Another goal was to determine the influence of gradient noise on visual and auditory experiments. For comparison functional data sets were acquired in both studies during noisy conditions, i.e. with additional scanner noise. A reduction of both the number of activated pixel and relative signal change was observed during visual stimulation. The same effect was found during the auditory studies. Possible mechanisms include background activation levels differing with scanner sound levels as a result of saturation in the neuronal 'firing rate' or in the hemodynamic response.


SWD-Schlagwörter: Magnetische Resonanz , NMR-Bildgebung
Freie Schlagwörter (deutsch): Gradientenlärm , Gradientenformen , funktionelle Experimente , BOLD-Effekt
Freie Schlagwörter (englisch): Magnetic Resonance Imaging , Scanner Noise , Gradient Shapes, Functional Studies , BOLD-Effect
Institut: Institut für Physikalische Chemie
Fakultät: Fakultät für Chemie und Pharmazie (bis Sept. 2002)
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Gräber, Peter (Prof., Dr. rer. nat.)
Quelle: Silent BOLD Imaging, MAGMA, 2001, 13, 76-81
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 17.12.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 13.01.2003
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