Title: Creating an RF Pulse Simulation Model for Whole-Brain MRSI at 7T
Language: English
Authors: Lazen, Philipp 
Keywords: Magnetresonanzspektroskopie-Bildgebung (MRSI); Hamming filters
magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI); Hamming filters
Advisor: Badurek, Gerald 
Assisting Advisor: Poljanc, Karin 
Issue Date: 2020
Number of Pages: 67
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Diese Diplomarbeit befasst sich damit, wie man Magnetresonanzspektroskopie-Bildgebung (MRSI) durch optimierte Radio-Frequenz-Anregungspulse (RF Pulse) verbessern kann. Im Rahmen der Arbeit wurde ein Simulationsmodell programmiert und verwendet, um verschiedene RF Pulse zu simulieren und zu bewerten. Insbesondere wurden realistische Pulse, welche auf einem sinc-Profil basieren, mit idealen Anregungspulsen mit binären Profilen verglichen. In diesem Modell wurde in einem ersten Schritt ein Puls simuliert und ein numerisches Hirnphantom generiert. Das Phantom bestand aus einer Hirnregion und einer sie umschließenden Lipidregion; seine Form basierte auf Masken aus einer Probandenmessung. In einem zweiten Schritt wurde der simulierte Puls verwendet, um ein Volumen im Phantom anzuregen. Verschiedene Volumenspositionen, -orientierungen und -ausdehnungen wurden simuliert. Eine Messung der angeregten Regionen wurde als Aufnahme eines zentralen Ausschnitts des Ortsfrequenzraums (k-Raum) modelliert, wodurch wie bei einer richtigen MRSI-Messung Artefakte entstanden. Schließlich wurden die simulierten Signale in ausgewählten räumlichen und spektralen Regionen ausgewertet. Verschiedene Pulse wurden im Hinblick auf die Menge an Signal im Hirn, die durch die außerhalb befindlichen Lipide verursacht worden sind, verglichen. Ein Puls, der beispielsweise verhindert, dass Lipide in Lipidregionen im Hirn angeregt werden, sodass ihr Signal ins Hirn einstreut, könnte eine Verbesserung zu derzeit verwendeten Pulsen bedeuten.

This Master’s thesis covers ways to improve magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) by optimizing radio frequency excitation pulses (RF pulses). Over the course of this thesis a simulation model was programmed and used to simulate and evaluate different pulses. Specifically, realistic RF pulse shapes based on sinc profiles were compared with ideal excitation pulses with binary profiles. As a first step, this model simulated an RF pulse and created a numerical brain phantom. The phantom consisted of a brain region and a surrounding lipid region and its shape was based on masks of a volunteer measurement. As a second step, using the simulated pulse a slab was excited inside the phantom. Different slab positions, orientations and sizes were simulated. An MRSI measurement was simulated by extracting the central part of the spatial frequency space (k-space), causing artifacts analogously to a real measurement. Finally, the resulting simulated signals were analyzed in specific spatial and spectral regions of interest. Different pulses were compared with regards to the amount of signal inside the brain which can be attributed to the lipid regions outside. For example, a pulse that reduces the excitation of lipid regions in the head and thereby limits the creation of lipid artifacts in the brain signal may be an improvement to existing pulses.
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2020.62612
http://hdl.handle.net/20.500.12708/16202
DOI: 10.34726/hss.2020.62612
Library ID: AC16072855
Organisation: E141 - Atominstitut 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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