Design und Konstruktion einer PET-kompatiblen doppelt abgestimmten 1H/31P MR-Kopfspule
2. April 2021
A. Avdo Celik, Chang-Hoon Choi, Lutz Tellmann, Claire Rick, N. Jon Shah, and Jörg Felder
Die Möglichkeit, Informationen über Stoffwechselvorgänge im Körper mit Hilfe von PET zu gewinnen, während gleichzeitig MRT verwendet wird, um anatomische/funktionelle Informationen zu erhalten, ist äußerst vorteilhaft, da es die diagnostische Genauigkeit verbessert, Zeit und Unannehmlichkeiten für den Patienten spart und zum Verständnis der funktionellen, hämodynamischen und metabolischen Wechselwirkungen innerhalb verschiedener neurologischer Erkrankungen beiträgt.
Die Informationstiefe, die durch die simultane MR-PET gewonnen wird, kann durch den Einsatz einer doppelt abgestimmten MR-Spule weiter optimiert werden, die in der Lage ist, neben der traditionellen 1H-Protonen-Bildgebung auch ein Signal von verschiedenen "X-Kernen" zu erhalten, die als potenzielle Biomarker bekannt sind, wie Natrium-23 (23Na) oder Phosphor-31 (31P).
Während die Vorteile eines solchen umfassenden und dynamischen Bildgebungssystems klar sind, müssen jedoch eine Reihe von Kompromissen zwischen den Modalitäten in Einklang gebracht werden. Dazu gehören die Verwendung von Abschirmungen und speziellen Komponenten, um die Auswirkungen des starken Magnetfelds auf das PET-System zu begrenzen sowie um elektromagnetische Störung in den MR-Bilder durch die PET-Signalverarbeitungselektronik zu unterdrücken. Darüber hinaus führt die Doppelresonanz der Spule potentiell zu einer Kopplung zwischen dem 1H und X-Kern Systemen, was die Aufnahmequalität der MR-Messungen negativ beeinflussen würde.
Als Antwort auf diese technologischen Herausforderungen verbindet diese Forschung die Vorteile der simultanen MR-PET-Bildgebung mit den zusätzlichen Vorteilen der multinuklearen MRT mit der Entwicklung einer PET-transparenten doppelt abgestimmten 1H/31P-Kopfspule, die für den Einsatz in einem MR-PET-System bei 3T geeignet ist. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Spule bei beiden Resonanzfrequenzen und mit nur einem vernachlässigbaren Verlust der PET-Zählrate betrieben werden kann.
Die wesentlichen Vorteile der Spule sind das Ergebnis eines optimierten geometrischen Layouts, der Wahl geeigneter Gehäusematerialien und der sorgfältigen Auswahl der Spulenleitermaterialien und -dicken. Durch die Anwendung der oben genannten Prinzipien zeigen die durchgeführten Untersuchungen, dass die Spule gut für ein MR-PET-System geeignet ist, ohne signifikante Leistungseinbußen in einer der beiden Modalitäten zu verursachen. Darüber hinaus bietet sie im MR-Betrieb ein hohes SNR für beide Kerne, was ein entscheidendes Designziel auch in dem Bau nur für die MRT ausgelegter doppelt-resonanter Spulen ist.
Nachdem die gute Leistung in Phantomuntersuchungen nachgewiesen wurde, ist der nächste Schritt die Freigabe für In-vivo-Untersuchungen.
Origionalpublikation:
Design and Construction of a PET-Compatible Double-Tuned 1H/31P MR Head Coil