Optimierte selektive Anregung von Metabolitensignalen mit der Magnetresonanz-Spektroskopie

Abstract

Die Magnetresonanz-Spektroskopie ist eine nicht-invasive Methode zur Messung biochemischer Informationen im lebenden Organismus. Diese detaillierten Informationen über den Stoffwechsel haben einen sehr großen diagnostischen Wert in der Medizin. Gemessen wird jeweils der Gehalt bestimmter, im Stoffwechsel vorkommender Moleküle (Metabolite). Im Fall von schwach konzentrierten Metaboliten mit sich gegenseitig überlappenden Signalen werden zur eindeutigen Quantifizierung selektive Anregungstechniken benötigt. Hierzu können sogenannte Multiquantenfilter verwendet werden. In dieser Arbeit wird die selektive Anregung des Metaboliten Laktat untersucht. Unter realen experimentellen Bedingungen treten neben den Vorteilen von Multiquantenfiltern jedoch auch erhebliche Nachteile, wie z. B. ein großer Signalverlust, auf. Die Funktionsweise eines herkömmlichen Multiquantenfilters wird hier quantitativ untersucht. Weiterhin werden Optimierungen vorgestellt, die die Effizienz der Methode deutlich erhöhen. Die Optimierungen basieren auf der Anwendung der Optimal Control Theorie zur Entwicklung optimierter Anregungspulse in einer NMR-Pulssequenz. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine robustere, effizientere Laktatanregung bei gleichzeitiger sehr guter Unterdrückung unerwünschter Signale unter in-vivo Bedingungen mit der optimierten Methode möglich ist.