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Merhof, Dorit

Biomedical Engineering / Biomedizinische Technik

Joint Journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering and the German Society of Biomaterials

Editor-in-Chief: Dössel, Olaf

Editorial Board: Augat, Peter / Habibović, Pamela / Haueisen, Jens / Jahnen-Dechent, Wilhelm / Jockenhoevel, Stefan / Knaup-Gregori, Petra / Leonhardt, Steffen / Plank, Gernot / Radermacher, Klaus M. / Schkommodau, Erik / Stieglitz, Thomas / Boenick, Ulrich / Jaramaz, Branislav / Kraft, Marc / Lenarz, Thomas / Lenthe, Harry / Lo, Benny / Mainardi, Luca / Micera, Silvestro / Penzel, Thomas / Robitzki, Andrea A. / Schaeffter, Tobias / Snedeker, Jess G. / Sörnmo, Leif / Sugano, Nobuhiko / Werner, Jürgen /


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ISSN
1862-278X
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Volume 53, Issue 3

Issues

Volume 57 (2012)

A robust optical respiratory trigger for small rodents in clinical whole-body MR systems / Ein robuster optischer Atemtrigger für Kleinsäuger in klinischen Ganzkörper-MR-Scannern

Karl-Heinz Herrmann
  • 1AG Medizinische Physik, Institut für interventionelle und diagnostische Radiologie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Germany
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/ Enrico Wagner
  • 2AG Medizinische Physik, Institut für interventionelle und diagnostische Radiologie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Germany
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/ Andreas Deistung
  • 3AG Medizinische Physik, Institut für interventionelle und diagnostische Radiologie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Germany
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/ Ingrid Hilger
  • 4AG Experimentelle Radiologie, Institut für interventionelle und diagnostische Radiologie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Germany
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/ Jürgen R. Reichenbach
  • 5AG Medizinische Physik, Institut für interventionelle und diagnostische Radiologie, Universitätsklinikum Jena, Jena, Germany
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Published Online: 2008-06-11 | DOI: https://doi.org/10.1515/BMT.2008.020

Abstract

An increasing number of animal experiments are currently conducted on clinical MR systems. Motion artefacts due to breathing can become quite apparent, in particular with abdominal examinations. These artefacts can be reduced by using a triggered acquisition. However, the built-in detectors in human whole-body scanners are usually not sensitive enough to detect the tiny movements of small rodents. Therefore, a sensitive optical motion detector was developed together with a simple, robust analogue circuit. This circuit converts the original optical signal into an electrical one, compensates slow drifts and offsets, and finally generates a transistor-transistor logic trigger signal as input for the clinical whole-body magnetic resonance scanner. The trigger was successfully applied in mouse experiments.

Zusammenfassung

Tierexperimente werden immer häufiger auch an klinischen Ganzkörper-Magnetresonanz (MR)-Systemen durchgeführt. Gerade bei abdominellen Untersuchungen verursacht die Atembewegung der Kleinsäuger jedoch oft Bewegungsartefakte in den MR-Bildern. Diese Bewegungsartefakte können durch Triggerung der MR-Messung auf die Atembewegung deutlich reduziert werden. Allerdings sind die in den Scannern integrierten Atemdetektorsysteme in der Regel zu unempfindlich für Kleinsäuger, wie Mäuse oder Ratten. Daher wurde ein empfindlicher optischer Bewegungssensor zusammen mit einer einfachen, robusten Analogschaltung entwickelt. Diese Schaltung wandelt das optische Signal in ein elektrisches um, kompensiert langsame Drifts und Offsetspannungen und generiert ein Transistor-Transistor-Logic-Signal zur Triggerung des MR-Scanners. Der Trigger wurde erfolgreich an Mäusen getestet.

Keywords: animal MRI; optical trigger; physiological monitoring; respiratory gating; Atemtrigger; MR-Bildgebung an Tieren; optischer Trigger; physiologische Überwachung

About the article

Corresponding author: Dr. Karl-Heinz Herrmann, AG Medizinische Physik, Institut für interventionelle und diagnostische Radiologie, Universitätsklinikum Jena, Philosophenweg 3, 07743 Jena, Germany Phone: +49-3641-935365 Fax: +49-3641-935081


Received: 2007-08-10

Accepted: 2008-02-25

Published Online: 2008-06-11

Published in Print: 2008-06-01


Citation Information: Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering, Volume 53, Issue 3, Pages 138–144, ISSN (Online) 1862-278X, ISSN (Print) 0013-5585, DOI: https://doi.org/10.1515/BMT.2008.020.

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[1]
Karl-Heinz Herrmann, Norman Pfeiffer, Ines Krumbein, Lutz Herrmann, and Jürgen R. Reichenbach
Zeitschrift für Medizinische Physik, 2014, Volume 24, Number 1, Page 55
[2]
Karl-Heinz Herrmann, Silvio Schmidt, Alexandra Kretz, Ronny Haenold, Ines Krumbein, Martin Metzler, Christian Gaser, Otto W. Witte, and Jürgen R. Reichenbach
Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine, 2012, Volume 25, Number 3, Page 233
[3]
Shreyas S. Vasanawala and Ethan Jackson
Pediatric Radiology, 2010, Volume 40, Number 10, Page 1690

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