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Arbeitsgruppe 7 Tesla: HF- Systeme und Konzepte

Leiter: Dr. Stephan Orzada

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Dr. Stephan Orzada
Medizinische Physik in der Radiologie
Arbeitsgruppe 7 Tesla: HF- Systeme und Konzepte

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Seit der Einführung der Magnetresonanztomografie (MRT) gibt es eine ständige Entwicklung hin zu höheren Magnetfeldstärken. Der Grund hierfür sind das gesteigerte Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) und veränderte Kontraste, die der Anstieg der Magnetfeldstärke mit sich bringt. Während 1,5 Tesla und 3 Tesla klinischer Standard sind, werden höhere Feldstärken für wissenschaftliche Anwendungen verwendet und Geräte mit 7 Tesla haben auch schon ihren Weg in die klinische Praxis gefunden.
Obwohl ein Anstieg des SNR und verbesserte Kontraste durch höhere Feldstärken potentiell den diagnostischen Wert der Bilder steigern können, bringen diese hohen Feldstärken auch Herausforderungen mit sich. Die Hochfrequenzfelder (HF-Felder), die zur Anregung der Spins im Körper verwendet werden, müssen die gleiche Frequenz wie die Spins haben. Diese nennt man Larmorfrequenz und sie ist proportional zur Stärke des Hauptmagnetfeldes. Da die Wellenlänge von elektromagnetischen Wellen anti-proportional zu ihrer Frequenz ist, sind diese Wellen bei den hohen Feldstärken deutlich kürzer. Zum Beispiel ist die Wellenlänge in menschlichem Gewebe bei 7 Tesla bei Larmorfrequenz mit 11-13cm deutlich kleiner als der Durchmesser des Körpers und sogar des Kopfes. Dies führt zu Welleneffekten mit helleren und dunkleren Bereichen, die die Qualität der aufgenommenen Bilder schwer beeinträchtigen. Um dem zu begegnen, können Mehrkanalsendeverfahren verwendet werden, bei denen eine Vielzahl von Sendeantennen von einer Vielzahl von Verstärkern eines Mehrkanalsendesystems mit Leistung versorgt werden. Mit einem solchen System können nicht nur die negativen Effekte der verkürzten Wellenlänge auf die Bildqualität reduziert werden, es können auch anspruchsvollere Sendeverfahren wie zum Beispiel ortsselektive Anregungen verbessert werden. Des Weiteren erlaubt die erhöhte Zahl von Freiheitsgraden, die das Mehrkanalsystem bietet, eine verbesserte Steuerung der spezifischen Absorptionsrate (SAR), was wiederrum kürzere Repetitionszeiten und höhere Flipwinkel erlaubt.
Das Ziel unsere Gruppe ist die Verbesserung von Mehrkanalsendesystemen für Ultra-Hochfeld-MRT-Systeme. Das 7 Tesla Ganzkörper-MRT-System des DKFZ wurde bereits mit einem selbstentwickelten 32-Kanalsystem mit 2kW Sendeleistung pro Kanal und einer integrierten 32-Kanalspule ausgestattet. Alle Komponenten werden durchgehend getestet und weiterentwickelt.


Wichtige Themenbereiche:


- HF-Spulen für 7T MRI
      o Reine Sendespulen
      o Reine Empfangsspulen
- Komponenten für die Sendekette
      o HF-Verstärker
      o Modulatoren
      o HF-Schalter
- Sicherheitsüberwachung
      o SAR-Kompressionsalgorithmen
      o SAR-Überwachungshardware


Bachelor- und Masterarbeiten


Wir suchen motivierte Kandidat*innen für Bachelor- und Masterarbeiten in unserer Gruppe. Sollten Sie Interesse haben in unserer Gruppe zu arbeiten, freuen wir uns auf Ihre Anfrage. Gerne besprechen wir mögliche Projekte mit Ihnen.

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