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Projekt Titel
Ganzkörper Magnetic-Particle-Imaging Messsequenzen
Förderkennzeichen
KN 1108/2-1
Startdatum
September 1, 2016
Enddatum
September 30, 2020
Gepris ID
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Magnetic-Particle-Imaging (MPI) ist ein bildgebendes Verfahren für die Darstellung superparamagnetischer Nanopartikel. Derzeit befindet sich MPI im präklinischen Forschungsstadium bei dem Experimente am Kleintiermodel durchgeführt werden können. Da das bei MPI angelegt Magnetfeld physiologische Nebenwirkungen wie Gewebeerwärmung und Nervenstimulation verursachen kann, ist die Messfeldgröße in der Praxis limitiert. Für typische Scanner- und Sequenzparameter ist das Messfeld auf 1-3 cm Seitenlänge beschränkt. Da dies weder für eine Ganzkörpermessung einer Maus noch für anvisierte Humananwendungen reicht, benötigt MPI eine Komponente zum verschieben des Messfeldes. Dies funktioniert mit dem sogenannten Fokusfeld, welches entweder diskret oder kontinuierlich mit niedriger Frequenz angelegt wird. Folglich können deutlich höhere Feldamplituden verwendet werden ohne das Tier / den Patienten zu belasten. Dieses Projekt hat zum Ziel eine MPI-Messsequenz zu entwickeln mit der das Messen großer Messvolumina möglich ist. Hierzu wird das angestrebte Messfeld in mehrere Teilbereiche - sogenannte Patches - unterteilt. Diese können mit dem schnellen Anregungsfeld abgetastet werden. Die einzelnen Patches werden sukzessive gemessen wobei die Patchposition nach jeder Messung durch das Fokusfeld verschoben wird. In dem Projekt wird neben einer effizienten Implementierung untersucht, wie viele Patches benötigt werden, um ein vordefiniertes Messvolumen so schnell wie möglich zu vermessen. Neben der Entwicklung der Messsequenz liegt der Schwerpunkt des Projektes auf der Rekonstruktion von Multi-Patch-Messdaten. Da die Messsignale der einzelnen Patches in der Praxis nicht voneinander unabhängig sind, werden die Daten in einem gemeinsamen Schritt rekonstruiert. Diese Rekonstruktion ist mit hohem zeitlichen Aufwand verbunden und daher nur bei einer geringen Anzahl an Patches praktisch durchführbar. Ziel dieses Projektes ist eine deutliche Beschleunigung der Rekonstruktion von Multi-Patch-MPI-Daten. Hierzu werden Matrixkompressionstechniken genutzt, um effiziente Algorithmen herzuleiten, die schon mit wenigen arithmetischen Operationen ein zufriedenstellendes Rekonstruktionsergebnis liefern. Die entwickelte Messsequenz und Datenrekonstruktion wird zunächst anhand von Phantomen getestet und validiert. Im letzten Schritt werden in-vivo Messdaten erhoben, um zu zeigen, dass mit der Multi-Patch-Messsequenz eine Verfolgung einer Tracerinjektion im ganzen Körper einer Maus möglich ist.