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W.GRÜNDER Methoden der MR-Bildgebung. W.GRÜNDER Nur zur internen Verwendung durch Teilnehmer an der Wahlfachvorlesung 1 Methoden der NMR-Bildgebung und.

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Präsentation zum Thema: "W.GRÜNDER Methoden der MR-Bildgebung. W.GRÜNDER Nur zur internen Verwendung durch Teilnehmer an der Wahlfachvorlesung 1 Methoden der NMR-Bildgebung und."—  Präsentation transkript:

1 W.GRÜNDER Methoden der MR-Bildgebung

2 W.GRÜNDER Nur zur internen Verwendung durch Teilnehmer an der Wahlfachvorlesung 1 Methoden der NMR-Bildgebung und Spektroskopieder Universität Leipzig im WS 2004/2005 Enthält nur einige Basis-Folien der im Rahmen des Vorlesungszyklus erstellten Powerpoint –Präsentationen und ist lediglich zur Wiederholung bzw. Vertiefung des in den Vorlesungen vermittelten Wissens und zur Vorbereitung der Abschlußprüfung gedacht. Änderungen, Ergänzungen, Kopien, anderweitige (auch teilweise) Veröffentlichung sowie Weitergabe an Dritte nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Autors ! Hinweise/ Kritiken zu Inhalt und Gestaltung an: Prof. Dr. W. Gründer, Institut für Medizinische Physik und Biophysik, Stand: Januar 2005

3 W.GRÜNDER T ac = TR N Ph AC TR:Repetitions Zeit N Ph : Anzahl der Phasenkodierschritte = Matrix Größe AC:Anzahl der Akquisitionen (zur Verbesserung des S/N) Meßzeit einer Spin Echo Sequenz

4 W.GRÜNDER Weitere Sequenz Entwicklungen Scanzeit-Verkürzung Gradienten-Echo Sequenzen Hybrid Sequenzen Kontrast Variationen Gradient Echo Sequenzen Verbesserte 3D Gradient Echo Sequenzen räumliche Auflösung

5 W.GRÜNDER Schnelle Bildgebung

6 W.GRÜNDER Verkürzung der Aufnahmezeit T ac = TR x N Ph x AC Minimum = 0.5 (Half Fourier) Minimum = 0.5 (Half Fourier) Gradienten Echo : FLASH FISP PSIF DESS CISS Gradienten Echo : FLASH FISP PSIF DESS CISS mehr Linien pro TR: Turbo Spin Echo Hybrid Sequenzen (Multi Shot Sequenzen) Single Shot Sequenzen mehr Linien pro TR: Turbo Spin Echo Hybrid Sequenzen (Multi Shot Sequenzen) Single Shot Sequenzen

7 W.GRÜNDER G slice GzGz G phase GyGy G read GxGx HF B1B1 TETE t Acqusition 2D-Fourier-Imaging-SE-Experiment 90° T E /2 180° Daten Sampling

8 W.GRÜNDER Single Echo Multi-Slice TE G slice GzGz G phase GyGy G read GxGx t 90 o 180 o TR 180 o 90 o 180 o 90 o 180 o 90 o TE

9 W.GRÜNDER Multi-Spin-Echo: Multi Echo Single Slice TR TE G slice GzGz G phase GyGy G read GxGx t 90 o 180 o

10 W.GRÜNDER Multi-Echo-Techniken Verwendung mehrerer Echos mit verschiedenen Phasen- kodierschritten zur Füllung des k-Raums ursprüngliche Idee von Hennig et al. (Freiburg), bekannt als RARE = "Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement" späte Echos bewirken Kontrasterhöhung aufgrund von T 2 -Relaxation modifiziert heute bekannt als: - FSE (Fast Spin Echo) -> General Electric - TSE (Turbo Spin Echo) -> Siemens, Philips

11 W.GRÜNDER Fast(Turbo) Spin-Echo (FSE) TR TE TE eff = 3xTE (=Echo zum Phasengradienten 0) G slice GzGz G phase GyGy G read GxGx t 90 o 180 o k-Raum

12 W.GRÜNDER Fast Spin-Echo SE: 500/40FSE: 3000/64/16/8 alter Infarkt TE eff =64/; InterEchoTime=16; EchoTrainLänge=8

13 W.GRÜNDER Gradientenecho Sequenz HF Signal GxGx t TE

14 W.GRÜNDER Knee sagittal, 2D FLASH, 512 2, TA = 7:12 min MR Myelography, 3D FISP, 1.5 mm, TA = 6:41 min Gradientenecho Sequenzen

15 W.GRÜNDER o kürzere Messdauer (TR< T 1 ) o besseres Signal–zu–Rausch-Verhältnis pro Zeiteinheit o effektive 3D-Bildgebung möglich o kleinere SAR-Werte ( <90°: geringere HF-Belastung ) o starker T 1 - und/oder T 2 *-gewichteter Kontrast o Einfluß von magnetischer Suszeptibilität o und Inhomogenitäten des B 0 -Felds Gradienten-Echo / Spin-Echo Nachteile Vorteile

16 W.GRÜNDER Δφ=ω(x)Δt ω(x)= * B ges (x) B ges = B 0 +G x * x+B inh B B grad B ges B0B0 B grad =G x * x B ges = B 0 +G x * x B B0B0 B grad =G x * x B inh 0231x0231x B ges = B 0 - G x * x+B inh B grad = -G x * x B inh 0231x B Δt=TE/2:Δt=TE: homogenes Feldinhomogenes Feld Gradientenecho - Einfluß von Inhomogenitäten

17 W.GRÜNDER konventionelle Gradientenecho-Sequenzen ( FLASH / SP GRE / SSI ) FLASH = Fast Low Angle Shot - 180° Refokussierungs-Impuls fehlt Reduktion der HF-Belastunng, TE-,TR-Reduktion - T 2 *- Wichtung (keine Korrektur statischer Feldinhomogenitäten wie im SE-Experiment Einfluß von Suszeptibilitätsunterschieden) CSE (li.) -> T 2 -Wichtung FLASH -> T 2 *-Wichtung Signalverlust in Regionen mit Suszeptibilitätssprüngen

18 W.GRÜNDER refokussiertes Gradienten-Echo Refoc.GE: TR/TE/ : 100/10/30 Refoc.GE: TR/TE/ : 100/10/60

19 W.GRÜNDER C ontrast E nhanced - Gradient-Echo CE-GE: TR/TE/ : 30/6/30CE-GE: TR/TE/ : 100/6/30

20 W.GRÜNDER GsGs t 90°180° GrGr t Echo-Planar-Bildgebung (Spin-Echo-EPI) z.B. 64 Echos pro 90° Puls: 1 Spinecho + 63 Gradientenechos t GpGp effektive Echozeit MR Signal

21 W.GRÜNDER Visualisierung der relativen Beweglichkeit endogener Wassermoleküle im Gewebe (Intensitäten) Grundlage: Brownsche Molekularbewegung Diffusion der Wassermoleküle im Gewebe D = SelbstDiffusionsKoeffizient (SDK) ADC = Apparent Diffusion Coefficient freies Wasser: D = 2 x m 2 /s = 2 x mm 2 /s Diffusionsgewichtete Bildgebung 2 = 2 Dt (eindimensional) r... mittlere freie Weglänge t... Zeit

22 W.GRÜNDER 180° GS GR GP 90° Zeit GG Diffusionsgewichtete EPI-Bildgebung S = S 0 exp ( -( G ) 2 D

23 W.GRÜNDER Schalten zusätzlicher Diffusionsgradienten sensitiv gegenüber molekularer Bewegung, d.h. Selbstdiffusion von Wasser in Gewebe wird "sichtbar" Vorteil ultraschneller EPI-Messung: "Einfrieren" von Körperbewegungen, welche bei konventionellen Sequenzen Artefakte erzeugen würden, die den Diffusionskontrast überblenden EPI-Diffusionssequenzen

24 W.GRÜNDER aus Vektorfeld wird Verlauf der Faserbahnen berechnet Annahme Hauptdiffusionsrichtung liegt entlang der Oberfläche der Faserbahnen (max. Diffusion) z. Vgl.: graue Hirnsubstanz isotrope Diffusion treshold-Werte: - minimaler FA-Wert - maximale Krümmung - Schrittweite f. Berechnung

25 W.GRÜNDER Limitationen: Qualität der Ausgangsdatensätze ( Matrix) Nachweisgrenze für kleine Diffusionskoeffizienten Berechnungsprobleme im Kreuzungsbereich von Fasern Diffusions-Tensor-Imaging (DTI)

26 W.GRÜNDER MR-Kontrastmittel Magn.Feld des Elektrons ist wesentlich stärker als Feld des Protons Ungepaarte Elekrtonen paramagnetischer Substanzen ( Gd 3+, Mn 2+, Dy 3+, Fe 3+ ) beeinflussen Relaxationszeiten starke T1-Verkürzung (paramagn.Substanzen) Aufhellung im T1-gewichteten Bild (geringe) T2/T2*-Verkürzung (superparamagn.;ferromagn.Substanzen) Signalverlust im T2-gewichteten Bild

27 W.GRÜNDER ohne Kontrastmittelnach Kontrastmittel Paramagnetische Kontrastmittel Meningiom

28 W.GRÜNDER MR-Angiographie (MRA) SE-Sequenzen Zunehmender Signalverlust durch Abfließen der angeregten Spins Signal V=0 V langsam V mittel V=schnell Zeit t: 90°-Puls stationär Fluß: langsam Fluß: mittel schnell Zeit t+TE/2: 180°-Puls Δz V=Δz/(TE/2)

29 W.GRÜNDER MR-Angiographie (MRA) SE-Sequenzen Zunehmender Signalverlust durch Abfließen der angeregten Spins Signal V=0 V langsam V mittel V=schnell Zeit t: 90°-Puls stationär Fluß: langsam Fluß: mittel schnell Zeit t+TE/2: 180°-Puls Δz V=Δz/(TE/2)

30 W.GRÜNDER TOF-Bildgebung

31 W.GRÜNDER TOF-Bild


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