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P. Schennach:
"Suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung des Knies";
Betreuer/in(nen): G. Badurek, K. Poljanc, S. Robinson; Atominstitut und Med. Univ. Wien, 2016; Abschlussprüfung: 11.01.2016.

Die suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung (SWI) [1] ist eine Magnetresonanz (MR)- Bildgebungsmethode, welche die Phase des MR-Signals verwendet, um den Kontrast zwischen Geweben unterschiedlicher Suszeptibilität zu verstärken. Aufgrund von nicht-lokalen Effekten stellt die Phase allerdings keine genaue Abbildung der zugrunde liegenden Suszeptibilität dar. Aus diesem Grund wurden aufwendige Algorithmen entwickelt, welche die Suszeptibilitätsverteilung aus der Phaseninformation extrahieren - ein Prozess der quantitative Suszeptibilitätsabbildung (QSM) genannt wird. Durch die Verwendung der Suszeptibilität, anstelle der Phase für SWI, werden Artefakte vermieden sowie die Visualisierung unterschiedlicher Gewebe verbessert. Bisher wurden SWI und QSM fast ausschließlich für die Neurobildgebung verwendet, wobei beide Verfahren auch großes Potential für die Bildgebung von Gelenksknorpel bergen. Die Visualisierung des venösen Gefäßsystems im kindlichen Knieknorpel könnte zum Verständnis der Entwicklung von Ossifikationsstörungen, wie beispielsweise der Osteochondritis Dissecans (OD), beitragen und eine frühere Erkennung dieser ermöglichen. Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, die erste in vivo SWIBildgebung am wachsenden menschlichen Knieknorpel bei ultra-hoher Feldstärke zu entwickeln. Hierfür wurde einerseits die Datenaufnahme mithilfe einer Gradientenecho (GE)-Sequenz für eine Mehrkanalspule optimiert, und andererseits mehrere Verfahren zur Kombination der Mehrkanal-Einzelbilder implementiert und evaluiert, um die optimale Datenverarbeitung für SWI am Kniegelenk zu bestimmen. Venen und Wachstumszonen im kindlichen Knieknorpel konnten mithilfe von SWI und QSM visualisiert werden, was ein vielversprechendes Resultat für zukünftige MRStudien zu Ossifikationsstörungen darstellt.

[1] E. M. Haacke, Y. Xu, Y.-C. N. Cheng, and J. R. Reichenbach, 2Susceptibility weighted imaging (SWI), "Magnetic Resonance in Medicine, vol. 52, no. 3, pp. 612-618, 2004.

Susceptibility weighted imaging (SWI) [1] is a magnetic resonance imaging (MRI) method which utilizes the phase part of the MR signal to increase contrast for tissues of different susceptibility. However, phase is not an accurate map of the underlying susceptibility, due to non-local effects. Therefore dedicated algorithms have been established which recover susceptibility from phase - a process known as quantitative susceptibility mapping (QSM). Employing susceptibility instead of phase for the use in SWI avoids artefacts and improves visualization of different tissues. To date, SWI and QSM have been predominantly used for neuroimaging, but there is also high potential for imaging cartilage in joints. Visualizing veins and the multizonal structure within the infantile knee cartilage could help to understand and diagnose the development of ossification disorders like osteochondritis dissecans (OD). This project aimed to generate the first in vivo SWI of growing human knee cartilage at ultra-high field (UHF). For data acquisition a gradient echo (GE) sequence was optimized using a phased array of multiple coils. The quality of SWI relies on the correct reconstruction of individual phase images from multiple coils. Therefore numerous approaches to combine data from a phased array have been implemented and assessed, in order to obtain the optimum reconstruction pipeline for high-quality SWI of the human knee cartilage. Venous vasculature and zones within infantile knee cartilage was visualized in vivo using SWI and QSM, which constitutes a promising finding for future MRI-studies on ossiffication disorders.

[1] E. M. Haacke, Y. Xu, Y.-C. N. Cheng, and J. R. Reichenbach, 2Susceptibility weighted imaging (SWI), "Magnetic Resonance in Medicine, vol. 52, no. 3, pp. 612-618, 2004.

NMR / Suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung / Knie / Susceptibility Weighted Imaging / Knee