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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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SPRITE Bildgebung

In-Vivo-Natriumbildgebung ist sehr anspruchsvoll wegen der geringen MR-Sensitivität und des schnellen, biexponentiellen Signalabfalls dieses Kerns. Eine Reihe von Studien haben gezeigt, dass Sequenzen mit ultrakurzen Echozeiten (TE <0,5 ms) unerlässlich sind, um das gesamte Natriumsignal von Gewebe zu detektieren. Zu diesen zaehlen Twisted-Projection-Imaging (TPI) und radiale Bildgebungsmethoden, welche von ultrakurzen Echozeiten Gebrauch machen. Verwendet wurden diese Sequenzen schon, um Natriumkonzentrationen bei Muskel-Skelett-Erkrankungen im Herzen und Gehirn zu messen. Ein neuartiger Ansatz für die in-Vivo-Messung von Natrium ist die Nutzung von der SPRITE (Single Point Imaging Ramped with T1 Enhancement) Sequenz: eine MRT-Technik, welche auf reiner Phasenkodierung beruht und zuerst entwickelt wurde, um MR-Bilder von Systemen mit extrem kurzen Signalabfällen (<100us) zu erhalten. Im Fall von SPRITE wird in Anwesenheit von Phasenkodierungsgradienten ein kurzer, breitbandiger RF-Puls ausgespielt und ein einzelner Punkt im k-Raum mit ultrakurzer Echozeit aufgenommen. Der k-Raum wird dann Punkt für Punkt auf einem vordefinierten kartesischen Gitter durch Ändern der Gradientenamplitude für jede Repetitionszeit abgefahren. Das Bild wird letztlich durch die Anwendung einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) auf die aufgenommenen k-Raum-Daten erhalten.

Mit SPRITE erzeugte Bilder sind frei von Artefakten, die aus B0-Inhomogenitäten und chemischen Verschiebungen herrühren und leiden auch nicht unter der Unschärfe, die sonst durch die Faltung mit dem Signalabfall hervorgerufen wird. Durch die schrittweise Erhöhung der Gradientenamplituden ist dieses Verfahren praktisch geräuschlos und daher besonders angenehm für Probanden und Patienten. Die Bildgebung mit SPRITE erfordert jedoch lange Messzeiten, hohe Gradientenauslastungen (insbesondere im Falle von Natrium) und kann zu hohen spezifischen Absorptionsraten (SAR) führen.

Für die in-Vivo-Anwendung der ursprünglichen SPRITE-Sequenz wurde eine Reihe von neuartigen Methoden in unserem Labor entwickelt, wie z.B. die Verwendung von zentrischen Trajektorien, die Variation der Repetitionzeit TR als Funktion der k-Raum-Position und die Aufnahme von mehreren Punkten bei jeder k-Raum-Postition.

SPRITE Bildgebung

Natrium SPRITE Bildgebung eines gesunden Probanden

Die drei Abbildungen zeigen (von oben nach unten): ein Standard 1H 3D anatomisches Bild, ein 23Na 3D SPRITE Bild, und die Überlagerung der beiden Datensätze eines gesunden Probanden. Die Signalintensität des Natrium-Bildes ist direkt proportional zu dem Gesamtnatriumgehalt in jedem Voxel. Wie zu erwarten, ist die durchschnittliche Konzentration von Natrium in Regionen, welche mit Rückenmarksflüssigkeit (Liquor) gefüllt sind, hoch und eher gering und homogen im Hirnparenchym.

Zusatzinformationen

Ansprechpartner

Dr. Sandro Romanzetti (Teamleiter)


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