Susceptibility weighted imaging and quantitative susceptibility mapping at 3 Tesla and beyond : new approaches and applications Die nicht invasive detaillierte anatomische und morphologische Darstellung des menschlichen Gehirns ist von großer Bedeutung für die Beurteilung und Differenzierung zwischen normalem und pathologischem Gewebe. Die vorliegende Arbeit untersucht das Potential und die Möglichkeiten von neuen Gradientenecho basierten magnetresonanztomographischen (MRT) Methoden um Hirnstrukturen und Hirngefäße mit hoher räumlicher Auflösung bei unterschiedlichen magnetischen Feldstärken von 3T bis 9.4T unter Ausnutzung der intrinsischen magnetischen Gewebesuszeptibilität qualitativ darzustellen und quantitativ zu charakterisieren. Die in dieser Arbeit angewandten neuen MRT Methoden sind die suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung (SWI) und die quantitative Suszeptibilitätskartierung (QSM). Nach einer kurzen Beschreibung der Grundlagen dieser beiden Methoden sowie der Magnetresonanztomographie beschäftigt sich der erste Teil dieser Arbeit mit der Optimierung der SWI zur Darstellung des venösen zerebralen Gefäßsystems bei ultrahohen Magnetfeldstärken. Dies erfolgt durch Einsatz numerischer Simulationen sowie anhand von Phantom und Probandenuntersuchungen. Des Weiteren wird eine neue Doppelecho MRT Sequenz die während der Arbeit entwickelt und implementiert wurde vorgestellt. Diese Sequenz ermöglicht die simultane Akquisition von Daten zur nichtinvasiven Darstellung sowohl des arteriellen als auch des venösen zerebralen Gefäßsystems. Der zweite Teil der Arbeit widmet sich der quantitativen Suszeptibilitätskartierung (QSM) des Gehirns von Probanden bei der ultrahohen Feldstärke von 7T um (Sub )Strukturen der tiefen und kortikalen grauen sowie weißen Hirnsubstanz darzustellen die teilweise nicht auf konventionellen Betrags und Phasenbildern oder auf Karten der effektiven transversalen Relaxationsrate (R2*) sichtbar sind. Es wird gezeigt dass QSM in der Lage ist unterschiedliche Hirnstrukturen anhand ihrer magnetischen Suszeptibilität zu identifizieren und zu charakterisieren. Der dritte Teil der Arbeit sondiert anhand erster Studien die Möglichkeiten mit Hilfe der quantitativen Suszeptibilitätskartierung pathologische Veränderungen von Hirngewebe zu detektieren und zu charakterisieren. Diese vorläufigen Untersuchungen wurden an Patienten mit Glioblastom sowie an einem präklinischen Mausmodell der zerebralen Amyloidangiopathie und Alzheimer Krankheit durchgeführt. Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend da gezeigt werden konnte dass QSM die einmalige Möglichkeit bietet mit Hilfe der MRT Blutabbauprodukte und Kalziumeinlagerungen nicht invasiv zu unterscheiden und dass beim Mausmodell die unterschiedlichen Gradientenecho Kontraste empfindlich gegenüber zerebralen Mikroblutungen nicht aber gegenüber Amyloid [Beta] Ablagerungen sind. Die Anwendung von Gradientenecho basierter MR Bildgebung bei ultrahohen Magnetfeldstärken unter Anwendung neuer Nachverarbeitungsstrategien zur Ausnutzung bzw. Extraktion der magnetischen Gewebesuszeptibilität ermöglicht die Darstellung und Charakterisierung von gesundem und pathologischem Gewebe auf einzigartige Weise. Sowohl die suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung als auch die quantitative Suszeptibilitätskartierung eröffnen ein großes Potential für weitere klinische Anwendungen indem sie nicht nur qualitative sondern auch quantitative Information liefern die möglicherweise als Biomarker bei der Beurteilung von Hirnerkrankungen dienen kann.