Kurzfassung

Die dynamische 3He-MRT ermöglicht die Bestimmung der regionalen Verteilung der Ventilation. In dieser Studie wird eine Methodik vorgestellt, um das Signal in der Lunge unabhängig von der Dauer des applizierten 3He-Bolus mittels Entfaltung zu berechnen.
Die Signal-Zeit-Kurve (SZK) in der Lunge stellt sich als Faltung einer Gewebefunktion (Tissue Response Curve, TRC) mit einer Trachea-Inputfunktion (TIF) dar. Somit kann aus der SZK die TRC mittels Entfaltung berechnet werden. Die TRC wird...Die dynamische 3He-MRT ermöglicht die Bestimmung der regionalen Verteilung der Ventilation. In dieser Studie wird eine Methodik vorgestellt, um das Signal in der Lunge unabhängig von der Dauer des applizierten 3He-Bolus mittels Entfaltung zu berechnen.
Die Signal-Zeit-Kurve (SZK) in der Lunge stellt sich als Faltung einer Gewebefunktion (Tissue Response Curve, TRC) mit einer Trachea-Inputfunktion (TIF) dar. Somit kann aus der SZK die TRC mittels Entfaltung berechnet werden. Die TRC wird zunächst mit B-Splines modelliert. Mittels Tikhonov-Regularisierung und dem L-Kurve-Kriterium wird dann die TRC aus der SZK und der TIF berechnet. Um die Methode zu testen, wurden in Simulationen TRCs durch Fermi-Funktionen modelliert (zeitliche Auflösung 128ms). Durch numerische Faltung mit einer repräsentativen TIF wurden dann die entsprechenden SZK bestimmt. Nach Addition von Rice-verteiltem Rauschen (SNR=20, 10, 8) wurden die Kurven auf ganzzahlige Werte gerundet und rauschkorrigiert. Schliesslich wurden diese SZKs entfaltet und die resultierenden TRCs mit den ursprünglichen TRCs verglichen. Bei einem Probanden wurden nach Applikation eines Bolus aus hochpolarisiertem 3He unter Spontanatmung über mehrere Atemzyklen Projektionsaufnahmen mit einer 2D-FLASH-Sequenz aufgenommen. In jedem Bildpunkt wurden die SZK berechnet. Diese Kurven wurden nach Bewegungskorrektur entfaltet. Nachfolgend wurden bildpunktweise Karten der jeweiligen Werte des maximalen 3He-Flusses berechnet.
Die Simulationen zeigten, dass die Entfaltung mittels Tikhonov-Regularisierung und der L-Kurve in allen Fällen durchgeführt werden konnte. Dabei zeigten die berechnete STCs mit den ursprünglichen STCs eine sehr grosse Übereinstimmung. Bei dem Probanden konnte die TRC in allen Bildpunkten mit ausreichendem 3He-Signal berechnet werden. Dabei wurden nach Entfaltung wesentlich kleinere PFs gefunden. Es konnte gezeigt werden, dass die entwickelte Methodik eine bolusunabhängige Analyse der Lungenventilation in-vivo erlaubt.
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