Diffusionstensor - Magnetresonanztomographie : Phantomentwicklung und Optimierung der Messtechnik für Anwendungen am Rückenmark

In dieser Arbeit werden quantitative DTI-Messungen mit maschinell hergestellten, einfach reproduzierbaren, kostengünstigen DTI-Phantomen aus Polyamidfäden und Plexiglasspindeln oder Schrumpfschläuchen vorgestellt. Die Phantome haben ähnliche MR- und Diffusionseigenschaften (FA > 0.7, ADC etwa 1 µm²/ms, T2 > 300 ms) wie neuronales Gewebe in vivo. Mit Hilfe der Phantome werden Messfehler untersucht die durch den Bias diffusionsgewichteter Magnitudenbilder, aber nicht durch Streuung der Daten entstehen. Es wird gezeigt dass es eine systematische Eigenvektorverschiebung in Richtung 'attraktiver' Orientierungen gibt und dass Eigenwerte des Diffusionstensors überschätzt werden können wenn die Diffusion unterschätzt wird. Die Orientierungsabhängigkeit der FA und des ADC wird mit den Phantomen und in vivo demonstriert, die verwendeten Bildgebungsparameter sind dabei im Bereich klinisch eingesetzter Diffusionssequenzen. Die gemessene FA des Corpus Callosum variiert zwischen 0.74 und 0.81 wenn das Gradientenschema rotiert wird. Desweiteren wird die DTI-Bildgebung für das Rückenmark optimiert. Es wird gezeigt, dass echoplanare Bildgebungssequenzen signaleffzienter sind als Turbo-Spin-Echo und stimulierte Echo Sequenzen. Eine verbesserte Methode der Magnetisierungsrückgewinnung bei Inner-Volume-Sequenzen mit doppelt refokussierender Spin-Echo Diffusionswichtung wird vorgestellt. Trotzdem bleibt die Verkürzung des Echozugs mit paralleler Bildgebung zeiteffizienter als Inner-Volume-Techniken. Quantitative Diffusionwerte werden mit einer probabilistischen Voxelklassiffikation bestimmt um benutzerbedingte Variationen zu minimieren. Im Bereich der Halswirbelsäule liegen die ermittelten quantitative Werte des ADC zwischen 0,993 und 1,071 µm²/ms und der FA zwischen 0,624 und 0,646. Die Standardabweichung in fünf Messungen war für beide Werte kleiner als 3,5% des Messwertes