Implementing slice-wise shimming for 7T MRI

Abstract

For å oppnå bilder av høy kvalitet og med godt signal i magnetisk resonansavbildning er homogeniteten til det statiske magnetfeltet avgjørende. Når et legeme introduseres i magneten induseres forvrengninger i feltet på grunn av lokale variasjoner i magnetisk susceptibilitet som fører til bildeforvrengning og signaltap. Shimming er en metode der inhomogeniteter er kompensert for ved å bruke spesielle spoler som speiler sfæriske harmoniske funksjoner og opponere feltet. Kompleksiteten til feltene man kan shimme er relatert til ordenen av sfæriske harmoniske som er tilgjengelig. Målet med denne masteroppgaven var å utvikle og implementere en dynamisk, snittvis metode på en gradient echo sekvens. Ved å oppdatere 1. ordens shims hvert snitt, kan kompensasjonen muligens følge en mer kompleks inhomogenitet enn standard lavordens shims. Funksjonaliteten til metoden ble validert ved å kjøre flere målinger på et fantom. For å undersøke effekten, ble in vivo målinger av hjernen til en frisk frivillig tatt. Det ble gjort sammenligninger mellom målinger med og uten metoden anvendt. Resultatene viser at snittvis shimming kan forbedre signalet til hjernen både som en frittstående metode og som et supplement til statisk shimming. Allikevel kan vrengninger i feltkartet oppstå og passende kompensasjon er nødvendig for å oppnå gode resultater.

To achieve high-quality images and good signal in Magnetic Resonance Imaging, the homogeneity of the static magnetic field is vital. Introducing a subject into the magnet induces distortions to the field due to local variations in magnetic susceptibility which produces image distortion and signal loss. Shimming is the method in which inhomogeneities are compensated for by using special coils that mirrors spherical harmonic functions to oppose the field. The complexity of fields one can shim is relatable to the order of spherical harmonics available. The aim of this master thesis was to develop and implement a dynamic slice-wise method on a gradient echo sequence. By updating the 1st-order shims for every slice, the compensation can possibly follow a more complex inhomogeneity than standard low-order shims. The functionality of the method was validated by running several measurements on a phantom. In vivo brain measurements of a healthy volunteer was also acquired to investigate the effect of the method. Comparisons were made between measurements with and without the method applied. The results show that slice-wise shimming can improve the signal of the brain both as a stand-alone method and as a supplement to static shimming. However, wrapping in the field map can occur and would need proper compensation to achieve good results.