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Dirk Meister

• Ziel der Arbeit war die Verifizierung der MR-Thermometrie mit verschiedenen MR Sequenzen für die laserinduzierte Thermotherapie mittels fluoroptischer Temperaturmessung bei 0,2 und 1,5 Tesla, bei Temperaturen bis 80 Grad Celsius. Bei ex-vivo Schweineleber und Agarose-Phantomen wurde unter MR-Bildgebung eine laserinduzierte Thermotherapie (LITT) durchgeführt. Die Messungen erfolgten pro Tomograph mit zwei verschiedenen Empfangsspulen. Die Temperaturdarstellung basierte auf der Änderung der Protonenresonanzfrequenz (PRF) und der longitudinalen Relaxationszeit (T1). Die PRF wurde mit vier verschiedenen MR-Sequenzen gemessen: zwei Gradientenecho-Sequenzen (FLASH), einer TurboFLASH- und einer Multiecho-TRUFI-Sequenz. Bei der T1-Methode wurden ebenfalls vier verschiedene MR-Sequenzen eingesetzt: eine konventionelle Gradientenecho-Sequenz (FLASH), eine TrueFISP-Sequenz (TRUFI), eine Saturation Recovery Turbo-FLASH-Sequenz (SRTF) und eine Inversion Recovery Turbo-FLASH-Sequenz (IRTF). Die Temperatur wurde mit einem faseroptischen Thermometer kontrolliert und mit der MRT-Temperatur korreliert. Es wurde eine gute lineare Korrelation zwischen der am MRT geschätzten und der faseroptisch gemessenen Temperatur erreicht. Bei 1,5 Tesla unter Einsatz einer Kopfspule erwies sich bei Messungen an der Schweineleberprobe PRF-FLASH von Siemens mit einer mittleren Temperaturabweichung von 5,09°C als optimal. Mit einem Bodyarray ergab hier IRTF die präzisesten Temperaturbestimmungen mit einer mittleren Abweichung von 8,02°C. Die Genauigkeiten und die Linearitäten von SRTF und PRF-TFL unterschieden sich davon nur geringfügig, sie können also als gleichwertig betrachtet werden. Bei 0,2 Tesla mit einer Kopfspule ergab die Messung mit SRTF mit 6,4°C die geringste mittlere Temperaturabweichung, mit einer Multipurpose-Coil erwiesen sich TRUFI und FLASH als optimal mit einer mittleren Temperaturabweichung von 15,62°C. bzw. 14,48°C. Mit den erreichten Temperaturgenauigkeiten kann der Thermoeffekt der LITT in Echtzeitnähe kontrolliert werden. Bei 1,5 T sind PRF-FLASH oder TFL aufgrund der Exaktheit und der Gewebeunabhängigkeit vorzuziehen. PRF-TRUFI mit einer Akquisitionszeit von 1,09 s ist die schnellste implementierte Sequenz. Bei 0,2 T sind die T1-Sequenzen genauer.
• The purpose of this work was the evaluation of thermometry with fast MR sequences for the laser induced interstitial laser therapy (LITT) and verification of the thermometric results with a fiber-optic thermometer. The methods were evaluated at 0.2 and 1.5 Tesla with two MR-coils for each scanner. In vitro experiments were performed by use of an agarose gel mixture and lobes of pig liver. Thermometry was performed by the means of longitudinal relaxation time T1 and the proton resonance frequency shift (PRF) methods under acquisition of amplitude and phase shift images. PRF was measured with four sequences: two fast spoiled GRE sequences, a TurboFLASH sequence and a multiecho TrueFisp sequence. Four different sequences were used for T1 thermometry: a gradient echo (GE), a TrueFISP (TRUFI), a Saturation Recovery Turbo-FLASH (SRTF) and a Inversion Recovery Turbo-FLASH (IRTF) sequence. Temperature was controlled using a fiber-optic Luxtron device and correlated with the MR-temperature. The temperature dependence showed a good linear relationship. The following results were achieved with porcine liver samples: At 1.5 T PRF-FLASH showed to be most accurate (deviation 5.09°C) when using the headcoil. With the body array the IRTF sequence was most accurate with a temperature deviation of 8.02°C. SRTF and PRF-TFL were very similar in accuracy. The prf-TRUFI Sequence was the fastest one with an acquisition time of 1.09 s. At 0.2 T with a headcoil the SRTF sequence was superior with a temperature deviation of 6.4°C. With a multipurpose coil accuracy was best when using the TRUFI or SRTF sequence (deviation 15.62 and 14.48°C). The accuracy and the speed of the temperature measurements are sufficient for controlling the coagulation of tumours. For 1.5 T PRF-FLASH or RPF-TFL are the methods of choice as they show the best linear correlations with fiber-optic temperature. At 0.2 T the $T_1$ sequences are to be preferred.