Advances in compact magnetic resonance : devices, methodologies, and investigations

• Fortschritte in der Kompakt Magnetischen Resonanz : Geräte, Methoden, und Messungen

Zia, Wasif; Blümich, Bernhard (Thesis advisor); Liauw, Marcel (Thesis advisor)

Aachen (2016)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2016

Kurzfassung

Magnetic Resonance Imaging (MRI) und Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) sind die am weitesten entwickelten und allgemein bekannten Facetten im Bereich Magnitc Resonance (MR). In dieser Arbeit werden neue Strategien für die Anwendung "Compact MR" ausgekundschaftet um eine zukünftige Weiterentwicklung der oben genannten Methoden einzuleiten. Diese Arbeit ist in drei Abschnitte unterteilt: Geräte, Methoden und Herangehensweisen. Zehn Geräte zur Relaxationsmessung wurden im ersten Teil gebaut, davon drei "single sided" und sieben "closed". Unter den "single sided" Geräten befindet sich auch der weltweit kleinste Gerät, genannt S$^4$~MOUSE, welches vergleichbar mit der älteren Generation der NMR-MOUSE ist, nur über 126 mal kleiner. Andere "single sided" sind zum Bespiel die $^{23}$Na-NMR MOUSE und eine Fourier NMR-MOUSE der nächsten Generation. Unter den "closed" Geräten befindet sich der mit $0,6$~cm$^3$ kleinste NMR fähige Gerät, mit Magneten, Rauschunterdrückung, NMR Spule und Probeneinlass. Weitere Geräte sind der $1,6$~cm$^3$ 1T NMR mit Magneten und "palm top" $^2$H Sensor. Neue Geometrien und verschiedene Shimming Strategien wurden entwickled um Relaxometrie durchzuführen; Eine dieser Methoden wurde patentiert. Der zweite Teil der Arbeit handelt über die Simulation von 1D NMR Signalen auf der Basis von gestreckten Exponentialfunktionen und eine 2D Korrelationsmethode "CPMG SWIET" zur Messung von $D$-$T_2$ Karten bei schlechten Signal-zu-Rausch Verhältnissen. Der zweite Teil endet mit einem Kapitel über zukünftige Methoden, Prozeduren und Strategien um Spektroskopie zu betreiben und beinhaltet einen Vorschlag für eine Geometrie mit Imaging tauglicher Homogenität ohne vorheriges Shimmen. Simulationen eines 10 Tesla, ananasförmigen Magneten und 2D polarisierten Magnetausrichtung sowie die Idee beweglicher Magnete zur Homogenisierung des Feldes als auch weitere sind Schlüsselelemente der zukünftigen Entwicklung der "Compact NMR".Teil drei handelt von Ergbnissen erhalten durch das Messen mit der NMR MOUSE und den Vergleich dieser mit THz Bildgebung und evanecent field diectrometrie.