Magnetresonanz-Tomographie (MRT) Magnetic resonance imaging (MRI)

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1 Magnetresonanz-Tomographie (MRT) Magnetic resonance imaging (MRI)
MRT beruht auf dem Effekt der Magnetischen Kernspinresonanz (Nuclear magnetic resonance – NMR). Dieser Effekt tritt bei einigen Atomkernen auf; für die medizinische Bildgebung ist aber bis heute vor allem das Wasserstoffatom wichtig.

2 Wasserstoff Das einfache Wasserstoffatom (H) besteht aus dem Atomkern (= 1 Proton, p+) und der Hülle (= 1 Elektron, e-) Proton H-Atom (Größenverhältnisse stimmen nicht!) Eigendrehimpuls = Spin  Magnet (magnetisches Moment) N S  Mechanischer Kreisel  N S p+ p+ e- Jedes Proton verhält sich wie ein kleiner Magnet und mechanisch wie ein Kreisel.

3 Wirkung eines magnetischen Feldes
Wie reagiert ein Proton, wenn ein magnetisches Feld eingeschaltet wird? Mechanischer Kreisel Proton (= Magnet und Kreisel) + Schwerkraft + Magnetfeld  Präzessionsbewegung  Präzessionsbewegung des Protons N S Das Proton versucht sich in Feldrichtung auszurichten

4 Larmor-Frequenz 0 = 2.f0 = .B0
Die Anzahl der Rotationen/sek in der Präzessionsbewegung nennt man Larmor-Frequenz 0 : 0 = 2.f0 = .B0 : gyromagnetisches Verhältnis (Protonen: 42,58 MHz/Tesla) B0: Stärke des Magnetfeldes (in Tesla) Die Larmor-Frequenz ist der magnetischen Feldstärke proportional.

5 Magnetisierung des Gewebes
Das äußere Magnetfeld B0 richtet die Protonen (wie Kompassnadeln) aus und erzeugt eine geringfügige Magnetisierung des Gewebes B0 Magnetisierung des Gewebes

6 Magnetisierung des Gewebes
Hochfrequenzwelle Durch eine elektromagnetische Welle (Radiowelle) mit der Larmor-Frequenz kann dem Proton Energie zugeführt werden  Übergang von der parallelen Ausrichtung in antiparallel (Resonanz). B0 Magnetisierung des Gewebes  Tatsächlich verschiebt sich ein dynamisches Gleichgewicht

7 Synchronisierung der Präzession
Während der Einstrahlung der HF-Welle werden die Präzessions-bewegungen der Protonen synchronisiert (gleiche Phasenlage). Klappt man Längsmagnetisierung um 90° (Mz=0), rotiert ein resultierender magnetischer Vektor in x-y-Ebene  Quermagnetisierung

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12 Beispiel Aufnahme eines Kopfes (coronar) mit starker T2-Gewichtung (TE=60 ms) und hochaufgelöster Bildmatrix (390 x 512). Flüssigkeiten (CSF, Ödem, etc.) zeigen hohe Signalintensität, im Gegensatz zum Gewebe (grau) oder Festkörper (Knochen = schwarz).

13 Bildkontrast Bildkontrast bei Protonendichte, T1-, und T2-gewichteter Bildgebungsequenz. Man erkennt deutlich die unterschiedlichen Kontraste und Signalintensitäten. Empirisch wurden für bestimmte Untersuchungen optimierte Meßprotokolle entwickelt. PD-gew., TR=2200 ms; TE=20 ms T1-gew., TR=570 ms; TE=15 ms T2-gew., TR=2200 ms; TE=80 ms

14 Bildvergleich Knochen Ödem (Flüssigkeit) Ewing-Sarkom CT PD T1 T2

15 Kontrastmittel Zur besseren Darstellung werden in der MRT auch Kontrastmittel eingesetzt, z.B. Gadolinium-Verbindungen (Paramagnetisches Gd3+). T1-gew. T1-gew. nach Kontrastmittel Leberhämangiom