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Institut für Neurowissenschaften und Medizin
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MRT-Simulationen

MRT-Computersimulationen liefern in vielen Fällen Vorteile und neue Einblicke im Vergleich zum realen Experiment. Einerseits legen die enormen Kosten von MRT-Systemen nahe, neue Entwicklungen zuvor mittels geeigneter Simulationen zu testen. Andererseits ist die Entwicklung neuer Ideen oder die Optimierung bekannter Abläufe oft nur mithilfe aufwendiger Simulationen möglich. Aus diesen Gründen wurde das open-source Softwarepaket jemris entwickelt.

Elemente der jemris BenutzeroberflächeAbbildung 1: Links: interaktive MRT Sequenzentwicklung. Rechts: Visualisierung der Sensitivität einer Mehrkanalspule.

jemris stellt eine komplette Sequenzentwicklungs- sowie Simulationsumgebung für die MRT-Forschung bereit. Der Wunsch, 3D-MRT-Experimente in zumutbaren Rechenzeiten allgemeingültig zu simulieren - und dabei auch die aktuellen Entwicklungen neuester MRT-Systeme zu berücksichtigen - hat das Projekt 2006 ins Leben berufen. Die hohe Rechenlast wird durch eine geeignete Parallelisierung der Software erreicht. Mittlerweile ermöglicht jemris die Simulation einer Vielzahl von physikalischen Phänomenen, die bisher nicht gleichzeitig in Simulationen berücksichtigt wurden, wie unter anderem paralleler Empfang und Anregung des MR-Signals mittels einer Vielzahl von Hochfrequenzspulen, die wichtigsten Effekte der Resonanzverschiebung, nichtlineare Gradienten zur Ortskodierung sowie die beliebige zeitliche und räumliche Variation aller beteiligten Parameter in der Simulation (z.B. zur Simulation von Bewegungsartefakten). Die graphische Benutzeroberfläche von jemris ist denkbar einfach zu bedienen, ohne dabei die Möglichkeiten einzuschränken (siehe Abbildung 1). So können insbesondere MRT Sequenzen mit beliebigen Pulsformen sowie komplexen internen Modulabhängigkeiten graphisch modelliert werden, ohne dass dafür zusätzlicher Programmieraufwand notwendig ist. Beispielsimulationen bekannter MRT Artefakte sind in Abbildung 2 dargestellt.

Beispielsimulationen bekannter MRT Artefakte. Abbildung 2: Die Rechenzeiten auf einem Standard-PC sind auf jedem Bild links unten angegeben. In allen Beispielen wurden 1.4*10^5 Spins simuliert. a) Räumliche Verschiebung des Fettsignals in einer EPI-Messung. b) Bildverzerrung aufgrund eines nichtlinearen Feldes zur Ortskodierung. c) Typische Streifenartefakte aufgrund von Änderungen der magnetischen Suszeptibilität. d) Spinecho-Bildgebung mit einem langen Refokussierungspuls (in der Größenordung von T2).

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