MRT

Einführung in die Kernspintomographie

darmal 11 Oct, 2018 00:00

Bei der Magnetresonanztomographie handelt es sich um ein Schnittbildverfahren, welches auf dem sogenannten Resonanzphänomen basiert. Die  Grundlagenforschungen auf diesem Gebiet wurden von Felix Bloch und Edward Purcell durchgeführt. (1952 Nobelpreis für Physik).

Voneinander unabhängig, fanden beide heraus, dass eine Hochfrequenzwelle geeigneter Frequenz von einem elektrisch geladenem Teilchen absorbiert und anschließend ausgesendet werden kann. Dieses Phänomen bezeichnet man in der Physik als Resonanz. Die für die Kernspintomographie in Frage kommendes Isotop, ist der H1 - Wassersoff, mit einem Proton im Kern und einem Elektron in der Atomhülle. Aufgrund höchster Konzentration vom H1 - Wasserstoff in unserem Körper, ist sein Proton unser bildgebendes Element.

Das Proton ist ein positiv geladenes Kernteilchen mit einer Masse von ungefähr 1,6*10-27kg. Es rotiert um die eigene Achse, und besitzt somit einen " Spin " . Das Proton baut durch seine Eigenschaften ein elektromagentisches Feld auf, ähnlich dem eines kleinen Magneten. Durch äußere Einflüsse, wie das eletromagnetische Feld eines Magneten, reagiert das Proton mit einer Ausweichbewegung, das man in der Fachsprache als Präzession bezeichnet. Um ein besseres Verständnis für die Präzession zu erhalten, wird in der Literatur der Kreißel als Analogie benutzt.

Nun muss auf unser Proton Energie in Form einer hochfrequenten Radiowelle übertragen werden, um später ein meßbares Signal zu erhalten, welches man als den freien Induktionszerfall (FID) bezeichnet. Das meßbare Signal ist sehr schwach, und muss entsprechend verstärkt werden. Es wird von sogenannten Spulen empfangen, die im Prinzip wie eine Antenne funktionieren. Der Radiowellenimpuls darf nicht eine beliebige Frequenz sein, er muss mit der Larmorfrequenz des Spinsystem übereinstimmen. In unserem Fall sind es die Protonen des Wasserstoffs (H1- Wasserstoff).

Präzession um die Senkrechte bei einem Gyroskop

Graphik von Wikipedia

Die Larmorfrequenz wird durch die Larmorgleichung genau definiert - und lautet: ω = γ * B0

Die beiden Faktoren der Larmorgleichung [ γ] & [ B0] definieren die genaue Frequenz des Hochfrequenzimpulses. Bei [ γ] handelt es sich um die gyromagnetische Konstante, die elementspezifisch ist. Sie beträgt für Wasserstoffprotonen 42,58 Mhz/Tesla. Die magnetische Felddichte des äußeren Magnetfeldes wird durch das B0 beschrieben. Die Einheit für das B0 ist Tesla. Bei einem B0 von 1,5 T müßte ein Hochfrequenzimpuls von etwa 64 Mhz appliziert werden, um Energie auf die Wasserstoffprotonen zu übertragen.

Neben dem äußeren starken Magnefeld( B0), beinhaltet ein Kernspintomograph sogenannte Gradienten. Bei den Gradienten handelt es sich um inhomogene Magnetfelder, welche das äußere Magnetfeld überlagern. Sie verschieben die Larmorfrequenz im Kilohertzbereich.

Das Gradientensystem eines Kernspintomographen deckt alle drei Raumrichtungen ab ( x,y,z), und übernimmt eins der wichtigsten Aufgaben, die Ortskodierung. Somit ist im Vergleich zu einem Computertomographen eine direkte Schichtwahl möglich. Neben einer möglichen Erwärmung des Patienten durch Einstrahlen von Radiowellen, können Nervenreizungen durch schnelles Schalten von Gradientenfeldern auftreten. Der Patient erfährt keine Strahlenbelastung, die aus der Röntgendiagnostik bekannt ist, da Radiowellen in einem anderen Frequenzbereich liegen als Röngenstrahlen.

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Kommentare

Sebastian Preisner vor 7 Jahre

Hallo Vanessa, vielen dank für das Feedback. Wir bemühen uns natürlich deinem Wunsch nachzukommen und hoffen bald weitere Artikel und Hilfestellungen im Bereich MRT liefern zu können. Dies ist nicht nur für Schüler sondern auch für erfahrene MTRA ein sehr schweres Gebiet. Vor allem beim richtigen verstehen der Technik hapert es oft.Grüße, Sebastian Preisner

Vanessa vor 7 Jahre

Ich finds voll gut, dass MRT erklärt wird. ich bin zur Zeit noch Schülerin im 5. Semester an der MTA-Schule Offenbach. und dieses Thema fällt mir irgendwie sehr schwer. ich weiss aber nicht warum. geht aber meinen Mitschülern genauso.würde mich freuen noch mehr über dieses Thema lesen zu können