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Bildgebende Verfahren in der Medizin (Subject) / 1_MRT (Lesson)
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- Wichtigsten Persönlichkeiten bei der Entwicklung des MRT? Fourier (Fourier Transformation) Richard Ernst (NMR-Fourierspektoskropie) Nikola Tesla (Enstehung und Beschreibung von Magnetfeldern) Felix Bloch, Edward Purcell (Entdeckung des Kernspin) Mansfiel, Ian R. Young
- Welche Protonen sind für die MRT am besten geeignet und warum? Wasserstoffprotonen: Häufigkeit (elementarer Bestandteil von Wasser und Fett -> häufigstes Element im Körper) höchste Sensivität gegenüber Resonanz im Körper
- Was ist der Spin? quantenmechanische Eigenschaft atomarer Teilchen Rotation um eigene Achse (Bsp. Billiardkugel, Erde)
- Welche Eigenschaften beinhaltet der Spin? Maß für quantenmechanischen Zustand rechte Hand-Regel nie null immer gleich (abhängig von Magnetfeldstärke) variiert in der Achse verhält sich (quasi) wie Stabmagnet
- Was ist die Vorraussetzung für einen resultierenden Kernspin eines Atoms? Ordnungs- und/oder Massenzahl muss ungerade sein, sonst heben sich Spins gegenseitig auf, da sie sich parallel und antiparallel paarweise Ausrichten -> magnetisch neutral (kein resultierender Kernspin) (2/3 der natürlichen Isotope sind resonanzfähig)
- Wie verhalten sich die Spins innerhalb eines Voxels ohne angelegtes Feld? die Magnetisierung M des Voxels ist null, da sich die Spinvektoren gegenseitig aufheben
- Wie verhalten sich die Spins innerhalb eines Voxels bei angelegtem Magnetfeld? parallele und antiparallele Ausrichtung (Gegensatz zu Stabmagnet) Überschuss an parallelen Spins (6 ppm bei 1 T) -> Magnetisierung -> Gesamtenergie sinkt (Spinensemble 'kühlt ab')
- Wie stehen die Energieniveaus 'parallel' und 'antiparallel' zueinander und wie lässt sich die Verteilung im Magnetfeld bestimmen? antiparallel ist energiereicher als parallel (um Magnet gegen das Feld zu drehen muss Arbeit aufgewendet werden) Besetzung lässt sich nach Boltzmann-Statistik berechnen (Abhängigkeit von Temperatur und Magnetfeldstärke)
- Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Verteilung der Energieniveaus der Spins? thermische Energie arbeitet gegen parallele Ausrichtung -> am absoluten Nullpunkt wären alle Spins in Feldrichtung bei Raumtemperatur herrscht energetisches (dynamisches) Gleichgewicht zwischen thermischer und magnetischer Energie
- Was ist die Spinpräzession? Kreiselbewegung (Kegel) des Spins um die Achse des angelegten Magnetfeldes
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- Mit welcher Frequenz präzdiert der Spin und wovon ist diese Abhängig? Präzession mit Larmorfrequenz Larmorfrequenz ist abhängig vom gyromagnetischen Verhältnis der Atomkerne γ und dem Magnetfeld B: ω=γ*B
- Was ist die Larmorfrequenz von Wasserstoffprotonen bei 1 Tesla? 42,6 MHz
- Welche Quermagnetisierung ergibt sich innerhalb eines Voxels bei angelegtem Magnetfeld ohne HF-Puls? die xy-Komponenten der Spins heben sich gegenseitig auf, da die verschiedenen Spins nicht in Phase präzedieren-> keine Quermagnetisierung
- Wie entsteht das MR-Signal? zirkular pulsierender 90°-Impuls mit Resonanzfrequenz kippt Spins in xy-Ebene rotierende Spins induzieren eine messbare Spannung in Empfängerspule (vgl. Dynamo)
- Wie heisst der Winkel um den die Längsmagnetisierung kippt und wovon ist dieser abhängig? Flipwinkel: abhängig von Energie des HF-Pulses
- Wie wird das MR-Signal genannt und wie kommt der Name zustande? FID-Signal (free induction decay) frei rotierendes, Signal induzierende, abfallende Quermagnetisierung
- Was passiert nach der HF-Anregung mit der Spins? Längsmagnetisierung baut sich wieder auf (Längsrelaxation bzw. T1-Relaxation bzw. Spin-Gitter-Relaxation) Quermagnetisierung verschwindet (Querrelaxation bzw. T2-Relaxation bzw. Spin-Spin-Relaxation)
- Wie kommt die Längsrelaxation zustande? aufgrund von Wechselwirkungen mit benachbarten Atomen
- Wie kommt die Querrelaxation zustande? Wechselwirkung mit benachbarten Spins
- Wie unterscheiden sich die T1 Zeiten von Fett und Wasser? Fett hat kurzes T1 (240ms), Wasser langes T1 (2500ms) (bei 1 Tesla)