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.

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.

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

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.

Magnetisierung des Gewebes

B0

Magnetisierung des Gewebes

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

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

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

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).

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

Bildvergleich

PD T1 T2

CT

Knochen

Ödem (Flüssigkeit)

Ewing-Sarkom

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

T1-gew. T1-gew. nach Kontrastmittel

Leberhämangiom