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Keywords
Purpose:
MRI plays a leading diagnostic role in assessing the musculoskeletal (MSK) system and is well established for most questions at clinically used field strengths (up to 3 T). However, there are still limitations in imaging early stages of cartilage degeneration, very fine tendons and ligaments, or in locating nerve lesions, for example. 7 T MRI of the knee has already received increasing attention in the current published literature, but there is a strong need to develop new radiofrequency (RF) coils to assess more regions of the MSK system. In this work, an eight-channel transmit/receive RF array was built as a multipurpose coil for imaging some of the thus far neglected regions. An extensive coil characterization protocol and first in vivo results of the human wrist, shoulder, elbow, knee, and ankle imaged at 7 T will be presented.
Methods:
Eight surface loop coils with a dimension ofurn:x-wiley:00942405:media:mp7176:mp7176-math-0001 were machined from FR4 circuit board material. To facilitate easy positioning, two coil clusters, each with four loop elements, were combined to one RF transmit/receive array. An overlapped and shifted arrangement of the coil elements was chosen to reduce the mutual inductance between neighboring coils. A phantom made of body-simulating liquid was used for tuning and matching on the bench. Afterward, the S-parameters were verified on a human wrist, elbow, and shoulder. For safety validation, a detailed compliance test was performed including full wave simulations of the RF field distribution and the corresponding specific absorption rate (SAR) for all joints. In vivo images of four volunteers were assessed with gradient echo and spin echo sequences modified to obtain optimal image contrast, full anatomic coverage, and the highest spatial resolution within a reasonable acquisition time. The performance of the RF coil was additionally evaluated by in vivo B1 mapping.
Results:
A comparison of B1 per unit power, flip angle distribution, and anatomic images showed a fairly homogeneous excitation for the smaller joints (elbow, wrist, and ankle), while for the larger joints, the shoulder and especially the knee, B1 inhomogeneities and limited penetration depth were more pronounced. However, the greater part of the shoulder joint could be imaged.In vivo images rendered very fine anatomic details such as fascicles of the median nerve and the branching of the nerve bundles. High-resolution images of cartilage, labrum, and tendons could be acquired. Additionally, turbo spin echo (TSE) and inversion recovery sequences performed very well.
Conclusions:
This study demonstrates that the concept of two four-channel transmit/receive RF arrays can be used as a multipurpose coil for high-resolutionin vivo MR imaging of the musculoskeletal system at 7 T. Not only gradient echo but also typical clinical and SAR-intensive sequences such as STIR and TSE performed well. Imaging of small structures and peripheral nerves could in particular benefit from this technique.
b-Lactame gehören zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im wässrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU geförderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-flüssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess möglich. Zusätzlich kommt es zur Einsparung an Lösungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in ökologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Trägermaterial für die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivität in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zusätzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage über die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu können. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erhältlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbrühe erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gewährleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filamentöse Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix.
Eine SPS im Kraftfahrzeug? Das geht ja gar nicht – da gibt es doch all die Hersteller für Kfz-Steuergeräte, die konfigurierbare Hardware anbieten. Im Prinzip ja, aber leider sind gerade die Sensoren oder Aktoren nicht ansteuerbar, die der Entwickler genau für sein aktuelles Projekt benötigt. Dieser Beitrag gibt einen kleinen Einblick in neue Möglichkeiten des Rapid Prototyping für mechatronische Systeme auf der Basis von Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS).