Title (eng)
Increasing the signal to noise ratio in MR spectroscopic imaging by coil combination at 7T
Parallel title (deu)
Erhöhen des Signal zu Rausch Verhältnisses in der MR Spektroskopiebildgebung durch Spulenkombination bei 7T
Author
Bernhard Strasser
Advisor
Wilfried Schranz
Assessor
Wilfried Schranz
Abstract (deu)
Das Ziel dieser Diplomarbeit war es das Signal zu Rausch Verhältnis (SNR) in der Magnetresonanz-Spektroskopiebildgebung (MRSI) bei 7 T durch die Benutzung von Mehrkanalspulen (AC) zu erhöhen. Mithilfe dieser Spulen kann das SNR stark verbessert werden, indem die einzelnen Kanäle der Spule aufsummiert werden. Es zeigt sich allerdings, dass diese Kanalkombination im Falle von spektroskopischen Daten problematisch ist, da das einfache Aufsummieren zu einer Signalauslöschung aufgrund von Phasendifferenzen der einzelnen Kanäle führt. Die Spektren der einzelnen Kanäle müssen daher vorher phasiert werden. Die gängige Methode um dies zu Erreichen benutzt den ersten Datenpunkt der FIDs, was bei guter Wasserunterdrückung aber zu unzuverlässigen Ergebnissen führen kann. Daher wurde die Phase mithilfe von schnellen Gradientenecho Bildgebungssequenzen (GRE) bestimmt. Mit deren Hilfe wurde jedes Voxel und jeder Kanal der MRSI Daten phasiert und gewichtet. Dies führt zu einer geringeren Signalauslöschung im Vergleich zur gängigen Methode.
Die Realisierbarkeit der neuen Methode wurde durch das Messen der Gehirne von 7 gesunden Probanden und 3 Phantommessungen gezeigt. Dafür wurde im ersten Schritt nachgewiesen, dass das Phasieren von MRSI-Daten mithilfe von GRE-Daten grundsätzlich möglich ist. Im nachfolgenden zweiten Schritt wurde ein Algorithmus programmiert, mit dessen Hilfe spektroskopische Daten von AC-Kanälen mit oben genannter neuen Methode kombiniert werden können. Daraufhin wurde der SNR-Gewinn durch diese Methode im Vergleich zu einer Volumsspule mit den Messdaten ermittelt. Im letzten Schritt
wurde gezeigt, dass diese neu entwickelte Methode zur Kanalkombination zu besseren Ergebnissen in Bezug auf SNR und Reproduzierbarkeit führt als die gängige Methode, insbesondere nahe der Oberfläche des Gehirns.
Abstract (eng)
The aim of this diploma thesis was to increase the Signal to Noise Ratio (SNR) in Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging (MRSI) at 7 T by deploying Array Coils (AC). ACs can highly increase the SNR when summing up the individual channels. Yet, the combination of spectroscopic data is problematic due to phase differences between
the channels, leading to signal cancellations if the channels are naively summed up. To prevent this, the signal of each channel has to be phased prior to summing. The phase information is typically obtained by the first FID data point. However, for good water suppression, this method can be unreliable. Therefore, a method is proposed with which
the phase is estimated from fast Gradient Echo (GRE) imaging sequences. Each voxel and each channel is phased and weighted with these additional GRE data, leading to less signal cancellations in comparison to the conventional method.
In order to show the feasibility of this method and its superiority over the established method, MRSI and GRE data of 7 healthy volunteers and 3 phantoms were measured. Thus, in the first step the possibility to phase MRSI data with GRE data was proven. In the subsequent step, an algorithm for combining the MRSI data of the AC-channels with the above mentioned new method was written. Then, the gain in the SNR using this method in comparison with the data of a Volume Coil was estimated using the measured data. Finally, the superiority of the new coil combination method over the established one was shown in terms of SNR and reproducibility, particularly at the surface of the brain.
Keywords (eng)
NMRMRSICSISpectroscopyHighfield
Keywords (deu)
NMRMRSICSISpektroskopieHochfeld
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
109 S. : Ill., graph. Darst.
Number of pages
112
Association (deu)
Title (eng)
Increasing the signal to noise ratio in MR spectroscopic imaging by coil combination at 7T
Parallel title (deu)
Erhöhen des Signal zu Rausch Verhältnisses in der MR Spektroskopiebildgebung durch Spulenkombination bei 7T
Author
Bernhard Strasser
Abstract (deu)
Das Ziel dieser Diplomarbeit war es das Signal zu Rausch Verhältnis (SNR) in der Magnetresonanz-Spektroskopiebildgebung (MRSI) bei 7 T durch die Benutzung von Mehrkanalspulen (AC) zu erhöhen. Mithilfe dieser Spulen kann das SNR stark verbessert werden, indem die einzelnen Kanäle der Spule aufsummiert werden. Es zeigt sich allerdings, dass diese Kanalkombination im Falle von spektroskopischen Daten problematisch ist, da das einfache Aufsummieren zu einer Signalauslöschung aufgrund von Phasendifferenzen der einzelnen Kanäle führt. Die Spektren der einzelnen Kanäle müssen daher vorher phasiert werden. Die gängige Methode um dies zu Erreichen benutzt den ersten Datenpunkt der FIDs, was bei guter Wasserunterdrückung aber zu unzuverlässigen Ergebnissen führen kann. Daher wurde die Phase mithilfe von schnellen Gradientenecho Bildgebungssequenzen (GRE) bestimmt. Mit deren Hilfe wurde jedes Voxel und jeder Kanal der MRSI Daten phasiert und gewichtet. Dies führt zu einer geringeren Signalauslöschung im Vergleich zur gängigen Methode.
Die Realisierbarkeit der neuen Methode wurde durch das Messen der Gehirne von 7 gesunden Probanden und 3 Phantommessungen gezeigt. Dafür wurde im ersten Schritt nachgewiesen, dass das Phasieren von MRSI-Daten mithilfe von GRE-Daten grundsätzlich möglich ist. Im nachfolgenden zweiten Schritt wurde ein Algorithmus programmiert, mit dessen Hilfe spektroskopische Daten von AC-Kanälen mit oben genannter neuen Methode kombiniert werden können. Daraufhin wurde der SNR-Gewinn durch diese Methode im Vergleich zu einer Volumsspule mit den Messdaten ermittelt. Im letzten Schritt
wurde gezeigt, dass diese neu entwickelte Methode zur Kanalkombination zu besseren Ergebnissen in Bezug auf SNR und Reproduzierbarkeit führt als die gängige Methode, insbesondere nahe der Oberfläche des Gehirns.
Abstract (eng)
The aim of this diploma thesis was to increase the Signal to Noise Ratio (SNR) in Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging (MRSI) at 7 T by deploying Array Coils (AC). ACs can highly increase the SNR when summing up the individual channels. Yet, the combination of spectroscopic data is problematic due to phase differences between
the channels, leading to signal cancellations if the channels are naively summed up. To prevent this, the signal of each channel has to be phased prior to summing. The phase information is typically obtained by the first FID data point. However, for good water suppression, this method can be unreliable. Therefore, a method is proposed with which
the phase is estimated from fast Gradient Echo (GRE) imaging sequences. Each voxel and each channel is phased and weighted with these additional GRE data, leading to less signal cancellations in comparison to the conventional method.
In order to show the feasibility of this method and its superiority over the established method, MRSI and GRE data of 7 healthy volunteers and 3 phantoms were measured. Thus, in the first step the possibility to phase MRSI data with GRE data was proven. In the subsequent step, an algorithm for combining the MRSI data of the AC-channels with the above mentioned new method was written. Then, the gain in the SNR using this method in comparison with the data of a Volume Coil was estimated using the measured data. Finally, the superiority of the new coil combination method over the established one was shown in terms of SNR and reproducibility, particularly at the surface of the brain.
Keywords (eng)
NMRMRSICSISpectroscopyHighfield
Keywords (deu)
NMRMRSICSISpektroskopieHochfeld
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
112
Association (deu)
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