Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

386 C. Rumpf
Unter der Annahme einer linearen Abhängigkeit von T1 mit der Temperatur
T1(T0 + ∆T )=T1(T0)+m∆T0 ist die Signalintensität gegenen durch
1
S(t0 + ∆T )=S∞(T0) ·
·
1+∆T/T0
� �� �
I
1 − exp{−Trec/(T1(T0)+m∆T )}
.
1 − exp{−Trec/T1(T0)}
� �� �
II
(17.3)
Ausdruck I zeigt die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtszustandsmagnetisierung.
Die Temperaturabhängigkeit der Relaxationszeit ist gegeben
durch Ausdruck II. Die Wiederherstellungszeit Trec wird gewählt, um eine
maximale Temperatursensitivität zu erreichen. Die gewebeabhängigen Parameter
T1(T0) und m = dT1/dT0 müssen aus Kalibriermessungen berechnet
werden. Verschiedene SRTF-Sequenzen mit unterschiedlichem Trec müssen
für jedes Gewebe gemessen werden. Vergleicht man Trec mit der Signalamplitude
nach (17.1) mit einem Least-square-Algorithmus, so erhält man den
Mittelwert von T1. Bei Wiederholung bei verschiedenen Temperaturen erhält
man die Parameter T1(T0) und m = dT1/dT0 und dadurch einen Werrt für
T1(T ).
Vor dem Beginn der Messung wird eine Temperaturtabelle von einem
Referenzbild mit (17.3) bestimmt. Die aktuelle Temperatur wird dann online
mit Update-Zeiten von 2–3 s berechnet. Dadurch wird eine quasi Echtzeittemperaturkontrolle
erreicht.
Während des Experiments wurden SRFT-Bilder für die T1-Relaxationstemperatur
mit folgenden Parametern aufgenommen: TR=10,2 ms, TE=4 ms,
Trec = 1100 ms, Flip-Winkel=12 ◦ , MA=128×128 bei einer gesamten Aufnahmezeit
von 1.5 s. Die räumliche Auflösung war 1,95 × 1,95 mm 2 .Diefarbkodierten
Bilder zeigen, dass die Temperatur gegenüber der Laserfaser 100 ◦ C
überstieg. Dies stimmt mit den faseroptischen Messungen überein, wobei die
maximale Temperatur 130 ◦ C erreichte. Das farbkodierte Bild wurde mit einer
Kalibrierung für Fettgewebe berechnet und dann dem anatomischen Bild mit
einem 3 × 3 Pixelfilter überlagert. Es gibt jedoch ein Problem bei Kalibriertemperaturen
jenseits von 65 ◦ C, denn Temperaturänderungen korrelieren
nicht länger linear mit Änderungen der T1-Relaxationszeit.
Zusammenfassung
Drei unterschiedliche Lasersysteme (Ho:YAG, Nd:YAG und Laserdiode) wurden
getestet. Die thermische Koagulation der Knochentumoren war für Tumoren
bis zu 2 cm im Durchmesser möglich. Der Diodenlaser zeigte sich als
am besten geeignet für zukünftige In-vivo-Untersuchungen aufgrund der effektiven
Koagulation und der einfachen Handhabung im MRT.
Temperaturmessungen während der Laserkoagulation des kortikalen Knochengewebes
mittels Ho:YAG-Laser zeigten, dass wegen seiner hohen Im-