Phantome

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Ein Phantom für den Bauchraum, welches kostengünstig reproduziert werden kann, wurde am Zentrum entworfen, hergestellt und eingehend getestet. Es entspricht in Größe und Form dem menschlichen Abodmen und enthält sieben unterschliedliche Flüssigkeiten, welche den verschiedenen Geweben bei 3 Tesla nachempfunden wurden. Die elektrische und dieelektrische wurde an die durschnittlichen Bedingungen im Bauchraum und den Nieren angepasst und die T₁ und T₂ Relaxationszeiten decken den gleichen Bereich des gesunden Gewebes ab und waren über mindestens 73 Wochen stabil. Das Phantom eignet sich deshalb für mono- und multizentrische Qualitätssicherungsstudien, welche sich verschiedenstens Herausforderungen in der Bildgebung des Bauchraumes und der Nieren widmen.

Eine Formel für die Herstellung von Phantomen mit beliebigen Relaxationszeiten bei zwei unterschiedlichen Feldstärken (3 & 7 Tesla) wurde entwickelt. Ausgehend von klinisch verfügbaren Materialien können so die wichtigsten Eigenschaften in der Megnetresonanz Bildgebung der meisten im Körper vorhandenen Gewebe reproduziert werden.

Zur Qualitätsprüfung in der hochauflösenden Bildgebung wird zumeist das Kontrast-Rauschverhältnis, sowie die räumliche Auflösung herangezogen. Ultra Hoch-Feld (UHF) Magnetresonanz Scanner (≥ 7 T)…

The most important assessed quality-control (QC) criteria for improvements in high-resolution imaging are represented by the contrast-to-noise-ratio and spatial resolution. Ultra-High-Field (UHF) Magnetic-Resonance scanners (≥ 7 T) for medical research already allowed for the improvement in spatial resolution up to the microimaging and nominal microscopy range (pixel size < (100μm)²), even in vivo on humans just recently. Preclinical MRI- and dedicated MR-microscopy (MRM) scanners offer even smaller voxels in the microscopy range (1-100μm) but lack a sensible spatial resolution phantom for QC and performance improvements in hardware, pulse-sequencing and MR-protocols. 

We developed a phantom consisting of several sets of fine grids, specifically featuring high structural anisotropy for optimum SNR and CNR, with different spatial periods ranging from 256 μm down to 2 μm. The challenging demands on the manufacturing technology especially with regard to the aspect-ratio are approached using Deep-X-Ray-Lithography (A) relying on the high brilliance of synchrotron radiation. Smallest grid plates with width of 4 μm corresponding to 125 line pairs/mm at a plate depth of 100μm were achieved (B). In-plane high resolution MR-images (D) allow for qualitative and quantitative determination of the spatial resolution and the modulation transfer function (E) in frequency and phase encoding direction (C).

In principle the phantom can also be used for other microscopic imaging modalities as, for instance, μCT and Optical-Coherence-Tomography (OCT). Prototype samples can be borrowed from the Center 

Mittels der Magnetresonanz-Tomographie kann auch die Diffusion von Wasser und deren Orientierung im Gewebe bestimmt werden. Dies ist vor allem im Muskel und insbesondere im Gehirn von Interesse, wodurch strukturelle Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Gehirnregionen bestimmt werden können. Nachdem die Größe der relevanten Zellen unter der Auflösung der Bildgebung ist können nicht alle Konfigurationen, wie sich kreuzende Verbindungen klar unterschieden werden. Um die Entwicklung neuer Methoden auf diesem Gebiet zu ermöglichen haben wir in Zusammenarbeit mit der TU Wien neueste, hochauflösende 3D Druck Methoden eingesetzt um eine Technik zur Herstellung neuer Phantome für die Diffusionsbildgebung entwickelt.