Magnetresonanztomographie (MRT) Flashcards
Was ist ein magnetisches Kernmoment?
- Atomkerne mit ungerader Ordnungszahl besitzen einen Drehimpuls S
- Infolge der bewegten Ladung weisen Atomkerne bei ungerader Anzahl von Protonen oder Neutronen ein magnetisches Moment μ auf (stellen also magn. Dipole dar)
- Isotope, mit dieser Eigenschaft sind z.B.: Wasserstoff (1H), Kohlenstoff (13C), Natrium (23Na), Phosphor (31P)
- Wegen des hohen Wassergehalts menschlichen Gewebes wird die Eigenschaft des Wasserstoffs für die medizinische MRT genutzt
Was messe ich im Körper? Warum kann man da was messen?
- Besonders gut lassen sich mit einer MRT weiche Gewebe wie Gehirn, Herz, Brüste oder Bauchorgane darstellen. Aber auch Bandscheiben, Gelenke, Muskeln oder Blutgefäße können mit dem Verfahren untersucht werden.
- Ausgenutzt wird hierbei die Tatsache, dass der Wassergehalts des menschlichen Gewebes vergleichsweise hoch ist, und so die Eigenschaft des Wasserstoffs für die medizinische MRT genutzt werden kann
Was ist die Präzessionsfrequenz?
Präzessionsfrequenz = Larmorfrequenz (abhängig von Stärke des Magnetfeldes): w = y*B0, mit: w(Omega): Larmorfrequenz y(Gamma): gyromagnetisches Verhältnis B0 : magnetische Flußdichte (magnetische Induktion)
In einem 1,5T MR-Systems befinden sich verschiedene Spulensysteme. Welche
Spulensysteme sind dies und wozu sind sie da?
- Supraleitende Feldspule für stationäres (Haupt-)Magnetfeld
- Gradientenspulen für Ortskodierung
- HF-Spulen für (a) Sendeimpuls und (b) als Empfängerspulen
- Shimspulen zur Hauptfeldkalibrierung
Was versteht man unter T1 und T2?
- T1: Die Zeit T1 wird als Spin-Gitter-Relaxationszeit bezeichnet. Sie hat ihre Ursache in der Abstrahlung der bei dem HF-Puls aufgenommenen Energie. Diese Relaxation der angeregten Kerne geschieht durch Wechselwirkung mit der Kernumgebung (“Gitter”)
- T2: Die Zeit T2 wird als Spin-Spin-Relaxationszeitbezeichnet. Sie hat ihre Ursache im Auseinanderlaufen der im Ausgangszustand parallelen Spins
Erklären Sie die Effekte, die zur Schwächung der Querrelaxation führen? Unterscheiden
Sie dabei zwischen reversiblen und irreversiblen Prozessen.
-> Querrelaxation beruht auf zwei Schwächungseffekten:
- Irreversibel:
o Mechanische Wechselwirkung mit Umgebung und
Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme
o Nichtkompensierbare Phasenunterschiede der Spins - Reversibel (dominant):
Dephasierung durch kleine Unterschiede in der Larmorfrequenz
o Bandbreite der HF-Anregung
o Magnetfeldinhomogenitäten durch Gewebe
o Magnetfeldinhomogenitäten des statischen Grundfeldes
Was versteht man unter Dephasierung und welchen Effekt hat sie auf das messbare
Signal? Ist dieser Effekt reversibel?
Nach Einstrahlung eines 90°-Pulses in die Probe wird in der Fourier-Transform-Variante der NMR-Spektroskopie zunächst eine so genannte transversale Magnetisierung in Richtung der y-Achse beobachtet. Anschließend zerfällt dieses Signal jedoch mit der charakteristischen Zeit T2. Dieser Vorgang wird als Dephasierung der Magnetisierung bezeichnet, da die individuellen Kernspins in der x-y-Ebene auffächern und unterschiedliche Resonanzfrequenzen annehmen
- Dephasierung hat stärkere Signalverluste zur Folge.
Wozu wird die Rephasierung genutzt?
Durch dieselben Inhomogenitäten des statischen Felds „laufen“ die Spins wiederzusammen
Wozu wird die Rephasierung genutzt?
Durch dieselben Inhomogenitäten des statischen Felds „laufen“ die Spins wieder zusammen
Wie kann man T2 messen?
- Mxy(t) = Mxy0 * e^(-t/T2)
- > umstellen nach T2
Wie kann man T1 messen?
- Mz(t) = M0 * (1-e^(-t/T1))
- > umstellen nach T1
- > Mz(T1) = M0 * 1-e^-1) = M0 * (1-0,368)
- > Mz(T1) = 63% * M0
-> T1 umgebungs-/gewebeabhängig
Was ist TE und TR?
Eine MR-Pulssequenz wird z.B. definiert durch
o Repetitionszeit TR
o Echozeit TE
Was wird als Doppelkontrasttechnik bezeichnet und wie entsteht sie?
-> Doppelkontrasttechnik
(T2 und Protonen-gewichtete Bilder in einer Sequenz)
- T2 Wichtung und Protonendichte Wichtung haben ein langes TR gemeinsam.
Führt man bei einer Sequenz mit langem TR eine frühe Messung (kurzes TE) und eine spätere Messung (langes TE) durch, ergibt sich aus der ersten
Messung ein PD-gewichtetes aus der zweiten Messung ein T2-gewichtetes
Bild.
Bei der MRT lassen sich unterschiedliche Gewebeeigenschaften durch bestimmte
Parameter der Pulssequenzen hervorheben. Vergleich der Repetitionszeit (TR) mit T1 in den Bereichen
1) protonengewichtet
2) T1 -gewichtet
3) T2 -gewichtet
1) protonengewichtet: sehr lang im Vergleich zu T1
2) T1 -gewichtet: geeignet
3) T2 -gewichtet: sehr lang im Vergleich zu T1
Was versteht man unter dem Isozentrum eines offenen MRT-Systems?
- Bereich maximaler Flußdichte
* homogen ausgeprägtes Feld
Erläutern Sie die Begriffe MR-Sicherheit und MR-Kompatibilität.
- > MR-Sicherheit
- Ein im MR-Bereich eingesetztes Gerät ist MR-sicher, wenn von ihm keine Gefahr und kein Risiko für Patient und Arzt sowie für die technische Ausrüstung ausgeht, unabhängig davon, ob eine Beeinträchtigung der Bildqualität vorliegt.
-> MR-Kompatibilität
- Ein Instrument oder Gerät ist MR-kompatibel wenn:
o es MR-sicher ist
o die Verwendung im MR-Bereich die Bildqualität nicht beeinträchtigt (Differenzierung s.u.!)
o es im MR-Bereich uneingeschränkt funktionsfähig ist
-> Achtung: MR-Sicherheit und –Kompatibilität ist kontextspezifisch (d.h. wenn sie bei z.B. 1,5 T-Systeme getestet wurde gilt sie nicht zwingend für 1 T- oder 3 T-Systeme)
Erläutern Sie die Beeinflussung von Objekten (z. B. chirurgischen Instrumenten) durch
das statische Magnetfeld des MR-Systems im:
1. Isozentrum
2. Gradientenbereich
1) - keine Kraftwirkung im Isozentrum!
- Momente können induziert werden
o Objekte aus “magnetisch aktiven“ Materialien
haben das Bestreben sich entlang der
Feldlinien auszurichten
o die Größe des Momentes hängt – neben der Flussdichte B0 des statischen Hauptfeldes u.a. wesentlich von der Geometrie (Symmetrie/Volumenverteilung) des Gegenstandes und seiner Masse ab
2) - erhebliche Kraftwirkung o starke Beschleunigung von ferromagnetischen Objekten, die zu gefährlichen Geschossen werden können (“Projektileffekt“). o Beispiel (1,5 T Tomograph): • Haarnadel: Geschwindigkeit bis zu 60 km/h • Sauerstoffflasche (m 1,0 kg): Geschwindigkeit bis zu 25 km/h
Skizzieren Sie den Verlauf der 1) Magnetfeldstärke und der 2) Beschleunigung (von
ferromagnetischen Massen) in Abhängigkeit von der Entfernung vom Isozentrum eines
offenen MRT.
1) B ~ 1/x^2
2) F, a ~ 1/x^4
Beschreiben Sie kurz die unterschiedlichen Kompatibilitätszonen im MRT und fertigen
Sie eine Skizze an.
- Zone1: Interessierender Bereich innerhalb des
Bildvolumens - ZONE 2: Bildvolumen
ZONE 3: Bereich innerhalb einer Distanz von 1 m zum
Isozentrum oder innerhalb der 20 mT Grenze
-> steigender Radius mit zunehmender Zonenzahl
Darf sich ein Zone2 kompatibles Instrument während der Bildaufnahme im Kontakt mit
dem Patienten befinden?
Ja
Verursacht ein Zone3 kompatibles Instrument Bildverzerrungen?
Ja
Was bezeichnet die Magnetische Suszeptibilität?
Magnetische Suszeptibilität x ist ein Maß für die Magnetisierung M, die ein Material in einem Magnetfeld der Feldstärke H* erfährt
-> x= M / H
x= μ -μVakuum, mit μVakuum = μ0= 1
Was bezeichnet die Magnetische Suszeptibilität?
Magnetische Suszeptibilität x ist ein Maß für die Magnetisierung M, die ein Material in einem Magnetfeld der Feldstärke H* erfährt
-> x= M / H
x= μ -μVakuum, mit μVakuum = μ0= 1
- reiner Diamagnetismus : -1 < x < -10^-9
- Paramagnetismus : 10^-6 < x < 10^-2
- Ferromagnetismus : x > 10^-2
Nennen Sie Bereiche der magnetischen Suszeptibilität für magnetische Inkompatibilität,
Kompatibilität 1. und 2. Ordnung.
- > magnetische Inkompatibilität: x > 10^-2
- hohe magnetische Kräfte und Momente
- verhindern auch im größeren Abstand zum Isozentrum eine korrekte Abbildung
- > magnetische Kompatibilität 1. Ordnung: 10^-5 < x < 10^-2
- keine beobachtbaren Kräfte und Momente
- bewirken Artefakte, falls sie sich zu nah am Bildvolumen befinden
- > magnetische Kompatibilität 2. Ordnung: x < 10^-5
- keine beobachtbaren Kräfte und Momente
- bewirken keine oder vernachlässigbare Artefakte, auch wenn sie sich im Bildvolumen befinden
Nennen Sie die drei für Medizinprodukte grundlegenden EU-Richtlinien und wie sie in die deutsche Gesetzgebung überführt wurden.
- > Europäische Union
- 93/42/EWG Medizinprodukte-Richtlinie
- 90/385 EWG Richtlinie über aktive implantierbare med. Geräte
- 98/79/EG Richtlinie über in-Vitro Diagnostika
- > Deutschland
- Medizinproduktegesetz
- Medizinprodukteverordnung
- Medizinprodukte-Betriebsverordnung
