This work deals with the acceleration of cardiovascular MRI for the assessment
of functional information in steady-state contrast and for viability assessment
during the inversion recovery of the magnetization. Two approaches
are introduced and discussed in detail. MOCO-MAP uses an exponential
model to recover dynamic image data, IR-CRISPI, with its low-rank plus
sparse reconstruction, is related to compressed sensing.
MOCO-MAP is a successor to model-based acceleration of parametermapping
(MAP) for the application in the myocardial region. To this end, it
was augmented with a motion correction (MOCO) step to allow exponential
fitting the signal of a still object in temporal direction. Iteratively, this
introduction of prior physical knowledge together with the enforcement of
consistency with the measured data can be used to reconstruct an image
series from distinctly shorter sampling time than the standard exam (< 3 s
opposed to about 10 s). Results show feasibility of the method as well as
detectability of delayed enhancement in the myocardium, but also significant
discrepancies when imaging cardiac function and artifacts caused already by
minor inaccuracy of the motion correction.
IR-CRISPI was developed from CRISPI, which is a real-time protocol
specifically designed for functional evaluation of image data in steady-state
contrast. With a reconstruction based on the separate calculation of low-rank
and sparse part, it employs a softer constraint than the strict exponential
model, which was possible due to sufficient temporal sampling density via
spiral acquisition. The low-rank plus sparse reconstruction is fit for the use on
dynamic and on inversion recovery data. Thus, motion correction is rendered
unnecessary with it.
IR-CRISPI was equipped with noise suppression via spatial wavelet filtering.
A study comprising 10 patients with cardiac disease show medical
applicability. A comparison with performed traditional reference exams offer
insight into diagnostic benefits. Especially regarding patients with difficulty
to hold their breath, the real-time manner of the IR-CRISPI acquisition provides
a valuable alternative and an increase in robustness.
In conclusion, especially with IR-CRISPI in free breathing, a major acceleration
of the cardiovascular MR exam could be realized. In an acquisition
of less than 100 s, it not only includes the information of two traditional
protocols (cine and LGE), which take up more than 9.6 min, but also allows
adjustment of TI in retrospect and yields lower artifact level with similar
image quality. / Diese Arbeit behandelt die Beschleunigung der kardiovaskulären MRT zum
Erfassen funktioneller Information bei Steady-State-Kontrast und zur Unter-
suchung der Vitalität bei Wiederherstellung der Magnetisierung nach ihrer
Inversion. Zwei Ansätze werden eingeführt und im Detail diskutiert: MOCO-
MAP, welches ein exponentielles Modell nutzt, um dynamische Daten zu
rekonstruieren, und IR-CRISPI, welches mit seinem “low-rank plus sparse"-
Algorithmus mit Compressed Sensing verwandt ist.
MOCO-MAP ist der Nachfolger der modellbasierten Beschleunigung des
Parameter-Mappings (MAP) für die Anwendung im Bereich des Myokards.
Hierzu wurde es mit einer Bewegungskorrektur (MOCO) versehen, um expo-
nentielles Fitten eines unbewegten Objects in Zeitrichtung zu ermöglichen.
Das Einbringen dieses physikalischen Vorwissens zusammen mit dem Erzwin-
gen von Konsistenz mit den Messdaten wird dazu genutzt, iterativ eine
Bildfolge aus Daten einer deutlich kürzeren Messung als herkömmlich zu
rekonstruieren (< 3 s gegenüber ca. 10 s). Die Ergebnisse zeigen die Umsetz-
barkeit der Methode sowie die Nachweisbarkeit von Delayed Enhancements
im Myokard, aber deutliche funktionelle Abweichungen und Artefakte bereits
aufgrund von kleinen Ungenauigkeiten der Bewegungskorrektur.
IR-CRISPI geht aus CRISPI hervor, welches zur Auswertung von funk-
tionellen Echtzeitdaten bei konstantem Kontrast dient. Mit der Rekon-
struktion durch getrennte Berechnung von niedrigrangigem und dünnbe-
setztem Matrixanteil wird hier bei der Datenrekonstruktion weniger stark
eingeschränkt als bei einem strikten exponentiellen Modell. Die pirale Auf-
nahmeweise erlaubt hierzu ausreichend effiziente k-Raumabdeckung. Die
“low-rank plus sparse"-Rekonstruktion ist kompatibel mit dynamischen und
mit Inversion-Recovery-Daten. Eine Bewegungskorrektur ist folglich nicht
nötig.
IR-CRISPI wurde mit einer Rauschunterdrückung durch räumliche Wavelet-
Filterung versehen. Eine Studie, die 10 Patienten einschließt, zeigt die
Eignung für die medizinische Anwendung. Der Vergleich mit herkömm-
lichen Aufnahmetechniken lässt auf den gewonnenen diagnostischen Nutzen
schließen. Besonders für Patienten, die Schwierigkeiten mit dem Luftanhal-
ten haben, eröffnet diese Echtzeitaufnahmemethode eine wertvolle Alterna-
tive und erhöhte Stabilität.
Am Ende konnte gerade mittels IR-CRISPI eine bemerkenswerte Beschleu-
nigung der kardiovaskulären MR-Untersuchung verwirklicht werden. Trotz
der kurzen Aufnahmezeit von weniger als 100 s für den kompletten linken Ven-
trikel schließt es nicht nur die Information zweier herkömmlicher Protokolle
mit ein (Cine und LGE), die zusammen mehr als 9,6 min dauern, sondern es
erlaubt zusätzlich auch das Einstellen der TI-Zeit im Nachhinein und liefert
Ergebnisse mit geringerem Artefaktlevel bei ähnlicher Bildqualität
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:30282 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Portmann, Johannes |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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