Fraktionierte Magnetresonanzelastographie am menschlichen Herzen
Creators: name: Rump, Jens
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Year: 2008
Subjects: subject: Herz-MRE
subject: Elastographie
subject: Fraktionierte Kodierung
subject: Steady-State-MRE
subject: Herzbildgebung
subject: Phasenpräparation
subject: MRE
subject: heart-MRE
subject: elastography
subject: fraktional encoding
subject: steady-state MRE
subject: heart-imaging
subject: phasepräparation
subject: 530 Physik
subject: 29 Physik, Astronomie

description: Zu den wichtigsten Werkzeugen in der medizinischen Diagnostik gehören bildgebende Verfahren, wie die Magnetresonanztomographie. Ein weiteres diagnostisches Hilfsmittel ist die Palpation, die es erlaubt, Veränderungen oberflächennaher Organe qualitativ zu erfassen. Die Magnetresonanzelastographie (MRE) stellt eine Kombination dieser Techniken dar. Das Prinzip der MRE besteht darin Gewebedeformationen aufgrund extern induzierter Scherwellen mittels bewegungssensitiver MR-Bildgebung darzustellen und über die Art der Deformation auf die Elastizität des Gewebes zu schließen. Einen großen Anteil schwerwiegender Erkrankungen bilden Störungen des Herz-Kreislaufsystems. Das Ziel dieser Arbeit war es, eine Methode zu entwickeln, die in-vivo MRE am menschlichen Herzen ermöglicht. Die Weiterentwicklung der mechanischen Anregungseinheit ergab mit Einführung eines Audio-Lautsprechers das nötige Instrument, Vibrationen in innere Organe zu übertragen. Der entscheidende Faktor bei der Herz-MRE war die Geschwindigkeit der Aufnahme, die zur Entwicklung der ''fraktionierten MRE'' führte. Die Basis waren schnelle Herzbildgebungstechniken, wie die balancierte Steady-State- (bSSFP) und Spoiled Steady-State-Technik (SPGRE). Die Einführung eines unbalancierten Phasenpräparationsgradienten in der bSSFP-Aufnahmetechnik lieferte ein verbessertes SNR und zusammen mit der SPGRE-MRE-Aufnahmetechnik ließen sich damit MRE-Studien auch am menschlichen Herzen durchführen. Es gelang erstmals, extern induzierte mechanische Schwingungen in das Herz zu koppeln und mittels fraktionierter MRE mit hoher zeitlicher Auflösung zu detektieren. Die in 6 gesunden Probanden beobachtete Modulation der Scherwellenamplituden innerhalb des Myokards korrelierte sehr gut mit den Kontraktionszuständen des Herzens. Die entwickelten Techniken und Methoden sind ein Schritt hin zur routinemäßigen klinischen Anwendung der MRE am Herzen und deuten auf ein hohes Potential im Bereich der Diagnostik kardialer Erkrankungen hin.
description: Imaging techniques, including magnetic resonance imaging, belong to the most important tools in modern medical diagnostics. Another diagnostic aid is palpation, which is suitable for the qualitative characterization of pathological changes in organs near the surface. Magnetic resonance elastography (MRE) is a combination of these techniques. In principle, MRE uses motion-sensitive MR-imaging to depict tissue deformation caused by externally induced shear waves. The type of deformation supply useful information about the elasticity of the tissue. Cardiac disorders are among the most common diseases. The goal of this study was to develop a method of applying in-vivo MRE to the human heart. The development of the mechanical stimulus, ultimately resulting in the introduction of an audio speaker as the source of vibration, provided the necessary means to introduce vibrations into inner organs. A crucial factor in applying MRE to the heart is the speed of the recording, which led to the development of "fractional MRE". The currently conventional fast heart imaging techniques were used as a starting point. The use of an unbalanced phase preparation gradient in the balanced steady-state imaging technique resulted in an improved phase-to-noise ratio. Along with the spoiled steady-state MRE imaging technique, initial MRE-studies on the human heart were performed. For the first time, externally induced mechanical vibrations were successfully introduced into the heart and were detected using fractional MRE with a high temporal resolution. The modulation of the shear wave amplitudes observed in the myocard of 6 healthy subjects correlated with the phases of the cardiac cycle. The techniques and methods developed here are a step toward routine clinical application of MRE of the heart and indicate high potential in the area of early diagnosis of cardiac disease.