Effiziente Rekonstruktion Und Alternative Spulentopologien F r Magnetic-Particle-Imaging

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem bildgebenden Verfahren Magnetic-Particle-Imaging (MPI), das es ermöglicht, die örtliche Verteilung super-paramagnetischer Eisenoxid-Nanopartikel mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu bestimmen. Die Arbeit unterteilt sich thematisch in zwei Gebiete. §Der erste Teil beschäftigt sich mit der Rekonstruktion von MPI-Daten. Es wird eine effiziente Methode zur Bestimmung der Systemfunktion vorgestellt, bei der ein Modell der Signalkette genutzt wird. Der modellbasierte Ansatz zur Bestimmung der Systemfunktion benötigt gegenüber der bei MPI bislang zum Einsatz kommenden Kalibrierungsmessung nur einen Bruchteil der Zeit. Nachdem die Systemfunktion bestimmt wurde, muss ein lineares Gleichungssystem gelöst werden, um die Partikelverteilung zu rekonstruieren. Hierzu wird in dieser Arbeit ein gewichteter, regularisierter Kleinste-Quadrate-Ansatz genutzt. Durch die Verwendung iterativer Algorithmen, wie dem CGNR-Verfahren und dem Kaczmarz-Verfahren, wird die Rekonstruktionszeit im Vergleich zu der bei MPI bislang genutzten Singulärwertzerlegung deutlich verkürzt. §Im zweiten Teil der Arbeit werden verschiedene neuartige Spulentopologien vorgestellt. Zum einen wird eine Spulenanordnung vorgestellt, bei der alle felderzeugenden Elemente von nur einer Seite an das Messobjekt herangeführt werden, so dass ein offener Zugang zu dem Messobjekt entsteht. Zum anderen wird eine effiziente Spulentopologie für die Generierung einer sich drehenden feldfreien Linie vorgestellt. Mit dieser kann die Sensitivität von MPI durch eine vollkommen neue Form der Bildkodierung deutlich verbessert werden.