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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.

Magnetresonanz-Tomographie (MRT) Magnetic resonance imaging (MRI) MRT beruht auf dem Effekt der Magnetischen Kernspinresonanz (Nuclear magnetic resonance

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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.

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.

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Wasserstoff

Das einfache Wasserstoffatom (H) besteht aus dem Atomkern (= 1 Proton, p+) und der Hülle (= 1 Elektron, e-)

Das einfache Wasserstoffatom (H) besteht aus dem Atomkern (= 1 Proton, p+) und der Hülle (= 1 Elektron, e-)

H-Atom (Größenverhältnisse stimmen nicht!)

p+

e-

p+

Proton

Eigendrehimpuls = Spin

Magnet (magnetisches Moment)

N

S

Mechanischer Kreisel

N

S

Jedes Proton verhält sich wie ein kleiner Magnet und mechanisch wie ein Kreisel.

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Wirkung eines magnetischen FeldesWie reagiert ein Proton, wenn ein magnetisches Feld eingeschaltet wird?Wie reagiert ein Proton, wenn ein magnetisches Feld eingeschaltet wird?

Proton (= Magnet und Kreisel)

N

S

Mechanischer Kreisel

+ Schwerkraft

Präzessionsbewegung des Protons Präzessionsbewegung

+ Magnetfeld

Das Proton versucht sich in Feldrichtung auszurichten

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Larmor-Frequenz

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.

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.

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Magnetisierung des Gewebes

B0

Magnetisierung des Gewebes

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

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HochfrequenzwelleDurch eine elektromagnetische Welle (Radiowelle) mit der Larmor-Frequenz kann dem Proton Energie zugeführt werden Übergang von der parallelen Ausrichtung in antiparallel (Resonanz).

B0

Tatsächlich verschiebt sich ein dynamisches Gleichgewicht

Magnetisierung des Gewebes

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Synchronisierung der PräzessionWährend 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

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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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).

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BildkontrastBildkontrast bei Protonendichte, T1-, und T2-

gewichteter Bildgebungsequenz. Man erkennt deutlich die unterschiedlichen Kontraste und Signalintensitäten. Empirisch wurden für bestimmte Untersuchungen optimierte Meßprotokolle entwickelt.

T1-gew., TR=570 ms; TE=15 ms T2-gew., TR=2200 ms; TE=80 ms

PD-gew., TR=2200 ms;

TE=20 ms

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Bildvergleich

PD T1 T2

CT

Knochen

Ödem (Flüssigkeit)

Ewing-Sarkom

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KontrastmittelZur besseren Darstellung werden in der MRT auch Kontrastmittel eingesetzt, z.B. Gadolinium-Verbindungen (Paramagnetisches Gd3+).

T1-gew. T1-gew. nach Kontrastmittel

Leberhämangiom