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Medizin_Gehirn (Fach) / Gehirn_mrt (Lektion)

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• Grundlage des Magnetresonanz (MR)-Signals ist... der Kernspin des Wasserstoffatoms (H)
• Das H-Atom besteht aus... nur einem Proton im Atomkern und einem Elektron
• Das H-Atom ist elektrisch neutral, da das Proton positiv und das Elektron negativ geladen ist
• Spin = rotierende Masse mit einem Drehimpuls (Schwung, Drall)
• rotierende Ladung --> magnetisches Moment --> Spannung wird induziert in Empfangsspule
• Wirkt auf einen Kreisel eine äußere Kraft ein,... macht die Achse eine kreisförmige Ausgleichsbewegung – Präzessionsbewegung
• Präzessionsbewegung: Kreisförige Ausgleichsbewegung der Achse, wenn auf einen Kreisel eine äußere Kraft einwirkt --> passiert auch, wenn ein Atom mit Spin sich in einem Magnetfeld befindet.
• Die Frequenz der Präzessionsbewegung in einem Magnetfeld nennt man... Larmorfrequenz (w 0 , angegeben in Megahertz - MHz)
• Lamorfrequenz: (w 0 , angegeben in Megahertz - MHz) Die Frequenz der Präzessionsbewegung in einem Magnetfeld
• γ gyromagnetisches Verhältnis – Konstante in MHz/Tesla (T)
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• B 0 Magnetfeldstärke in Tesla
• Formel der Lamorfrequenz: W 0 = γ x B 0 γ – gyromagnetisches Verhältnis – Konstante in MHz/Tesla (T) B 0 – Magnetfeldstärke in Tesla
• Spins streben einen stabilen Zustand an und richten sich entlang der magnetischen Achse aus.
• Die entstehende „Längsmagnetisierung“ (......) Die entstehende „Längsmagnetisierung“ (Mz) wird meist in Z-Richtung in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt
• Mz ist stärker,... Längsmagnetisierung ist stärker, je stärker das Magnetfeld ist
• Der stabile Zustand des „....“ kann wodurch gestört werden? Spin-Feldes kann durch die Energie eineshochfrequenten elektromagnetischen Impulses gestört werden
• Resonanzbedingung: Frequenz des eingestrahlten Signals entspricht der Larmorfrequenz. Dies führt zur „Anregung“ des Spin-Feldes.
• Durch so genannte 90°-Impulse kann eine Auslenkung genau in.... die XY-Richtung erfolgen (Quer- bzw. Transversalmagnetisierung Mxy)
• Anregung des Spin-Feldes ---- Der Impuls wird mit Hilfe eines... starken Radiosenders und einer geeigneten Spule auf das Gehirn gerichtet
• Die Bewegung des magnetischen Summenvektors induziert.... eine Wechselspannung in der Empfängerspule (Frequenz = Larmorfrequenz) ---> MR-Signal
• Nach der Anregung: Die Magnetisierung bleibt nicht in der XY-Ebene, sondern kippt langsam zurück in die Z-Ebene – das MR-Signal verschwindet
• Spin-Gitter Wechselwirkung (T1- oder longitudinale Relaxation)
• (T1- oder longitudinale Relaxation) Spin-Gitter Wechselwirkung
• Spin-Spin-Wechselwirkung (T2- oder transversale Relaxation)
• (T2- oder transversale Relaxation) Spin-Spin-Wechselwirkung
• Die Magnetisierung bleibt nicht in der XY-Ebene, sondern kippt langsam zurück in die Z-Ebene – das MR-Signal verschwindet. Verantwortlich dafür sind zwei unabhängige Vorgänge: Spin-Gitter Wechselwirkung (T1- oder longitudinale Relaxation) Spin-Spin-Wechselwirkung (T2- oder transversale Relaxation)
• T1-Relaxationszeit ist die Zeit,... nach der die Längsmagnetisierung in Z-Richtung 63% ihres Ausgangswerts erreicht hat.
• T1 Relaxationszeit hängt ab, .... von der Stärke des angelegten Magnetfelds und der Bewegung der Moleküle
• T1 Relaxationszeit für Gewebe liegt zwischen 0.5 s und mehreren Sekunden
• longitudinale Relaxation: Mit der Zeit „klappt“ die Magnetisierung aus der transversalen Ebene aufgrund des äußeren Magnetfeldes zurück in die transversale Z-Ebene Die Magnetisierung in XY-Richtung geht immer weiter zurück
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• T1-Relaxation: ---- vorher eingestrahlte Energie.... wird an die Umgebung zurückgegeben die Umgebung wird auch „Gitter“ genannt – Spin-Gitter Wechselwirkung
• T2-Relaxation: --- Nach dem Umklappen in die XY-Ebene sind die Spins zunächst.. „in Phase“ und addieren sich somit (Phasenkohärenz)
• Phasenkohärenz Nach dem Umklappen in die XY-Ebene sind die Spins zunächst „in Phase“ und addieren sich somit (Phasenkohärenz)
• Ursache für die T2- oder transversale Relaxation ist die Dephasierung der Spins
• Bei der T2-Rlaxation - auch .... Relaxation wird .... transversale Relaxation... wird keine Energie abgegeben
• zwei Komponenten der T2-Relaxation Energieaustausch der Spins untereinander durch lokal sich verändernde Magnetfelder – Spins beschleunigen und bremsen sich gegenseitig und geraten dadurch außer Phase(Zeitkonstante T2, unabhängig von Stärke des Magnetfelds) zeitlich konstante Inhomogenitäten des Magnetfelds führen zu einer zusätzlichen Dephasierung, verursacht durch den MR- Tomographen oder den Körper der untersuchten Person, z.B. am Übergang Gewebe/Luft, – T2*-Relaxationszeit
• T2: Zeit bis.. zum Absinken der Transversalmagnetisierung auf 37% ihres Ursprungswerts kürzer als T1, meist zwischen 100 und 300 ms
• Sinn der Bildgebung ist es, unterschiedliche Gewebe voneinander unterscheiden zu können – hoher Bildkontrast erwünscht
• Der Bildkontrast hängt ab von der Protonendichte T1-Zeit – wie schnell erholen sich die Spins von der Anregung? T2-Zeit – wie schnell zerfällt das Signal?
• Bei der Messung werden... einzelne „Schichten“ des Gehirns mehrmals angeregt
• Gewebe unterscheiden sich hinsichtlich der drei Parameter Protonendichte T1-Zeit - wie schnell erholen sich die Spins von der Anregung T2-Zeit - wie schnell zerfällt das signal z.T. sehr stark
• Je nach dem, welcher Kontrast betont werden soll wählt man ein T1-Gewichtes T2-Gewichtetes "proton-density weighted" Bild

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