Technik der MRT
Technik der MRT
Technik der MRT
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<strong>Technik</strong> <strong>der</strong> <strong>MRT</strong><br />
Magnet Resonanz Tomographie<br />
Kernspintomographie<br />
Was Sie heute lernen sollen:<br />
• Allgemeine technische Grundlagen<br />
PD Dr. Alex Frydrychowicz<br />
Prof. Dr. Jörg Barkhausen<br />
• Physikal. Grundlagen <strong>der</strong> Signalentstehung<br />
• „Wichtungen“<br />
• Katastrophen vorbeugen & beheben / Sicherheit<br />
Klinische Anwendung: PD Dr. Vogt, 30.05.2012<br />
<strong>MRT</strong> in klinischer Routine und Forschung<br />
<strong>MRT</strong> – ‚die Röhre‘<br />
Magnet Resonanz Tomographie <strong>MRT</strong> Zubehör<br />
M wie Magnet<br />
• 1,5 Tesla<br />
• 30.000 mal stärker<br />
als das Erdfeld<br />
R wie Resonanz<br />
• Hochfrequenzspule<br />
• 63 MHz bei 1,5 T (99 MHz = UKW)<br />
Patient: überwiegend Wasser, viele Protonen<br />
T wie Tomographie<br />
• berechnet aus den<br />
Signalen ein Bild<br />
Tunnel: Durchmesser 60-70 cm<br />
Länge 125 – 400 cm<br />
• Gehörschutz<br />
• Notfallklingel<br />
• KM Injektor<br />
• EKG Ableitung<br />
• RR-Messung<br />
• Überwachungsmonitor<br />
11.06.2012<br />
1
<strong>MRT</strong> Zubehör<br />
Abbildungen verschiedener Hersteller<br />
Wirklichkeit ist komplizierter: Präzession<br />
M z<br />
B 0<br />
M xy<br />
longitudinale Magnetisierung<br />
transversale Magnetisierung<br />
Protonen im Hauptmagnetfeld B 0<br />
B 0<br />
M xy<br />
M z<br />
B 0<br />
Wasserstoff - H +<br />
• Positiv geladener Kern<br />
• Der Kern rotiert (Eigendrehimpuls, Spin)<br />
• Proton = bewegte Ladung<br />
• Bewegte Ladung = Strom<br />
• Strom induziert ein Magnetfeld<br />
• Proton = kleiner Stabmagnet<br />
Protonen ohne Magnetfeld<br />
Protonen im Magnetfeld<br />
• Die Protonen richten sich parallel und antiparallel<br />
zum äußeren Magnetfeld aus, longitudinale<br />
Magnetisierung<br />
• Parallele Ausrichtung ist energetisch günstiger,<br />
wird daher bevorzugt eingenommen<br />
• Ein Übergang zwischen beiden Zuständen ist<br />
möglich<br />
+<br />
11.06.2012<br />
2
Longitudinale Magnetisierung<br />
B 0<br />
• Überschuss in paralleler<br />
Ausrichtung<br />
Longitudinale Magnetisierung<br />
B 0<br />
M xy<br />
• Überschuss in paralleler<br />
Ausrichtung<br />
M z<br />
• Anregung durch geeignete<br />
Hochfrequenz<br />
• Überschuss in antiparalleler<br />
Ausrichtung<br />
Transversale Magnetisierung<br />
B 0<br />
M xy<br />
M xy<br />
M z<br />
M z<br />
• Keine bevorzugte Orientierung<br />
Vektoren heben sich auf,<br />
keine transversal Magnetisierung<br />
Longitudinale Magnetisierung<br />
180° HF Puls<br />
B 0<br />
M xy<br />
• Überschuss in paralleler<br />
Ausrichtung<br />
M z<br />
• Anregung durch geeignete<br />
Hochfrequenz<br />
Longitudinale Magnetisierung<br />
B 0<br />
M xy<br />
• Überschuss in paralleler<br />
Ausrichtung<br />
M z<br />
• Anregung durch geeignete<br />
Hochfrequenz<br />
• Überschuss in antiparalleler<br />
Ausrichtung<br />
• Das System kehrt mit <strong>der</strong><br />
Zeitkonstanten T1 ins<br />
Gleichgewicht zurück<br />
Transversale Magnetisierung<br />
B 0<br />
M xy<br />
M z<br />
• Keine bevorzugte Orientierung<br />
Vektoren heben sich auf<br />
keine transversal Magnetisierung<br />
• Anregung durch Hochfrequenz,<br />
Anregungsfrequenz = Frequenz <strong>der</strong><br />
Präzession (Lamor-Frequenz)<br />
11.06.2012<br />
3
Transversale Magnetisierung<br />
B 0<br />
Technische Grundlagen<br />
• Keine bevorzugte Orientierung<br />
Vektoren heben sich auf<br />
keine transversal Magnetisierung<br />
• Anregung durch Hochfrequenz,<br />
Anregungsfrequenz = Frequenz <strong>der</strong><br />
Präzession (Lamor-Frequenz)<br />
• Präzession in Phase �<br />
transversale Magnetisierung<br />
• HF-Wellen werden in den Körper eingestrahlt<br />
• Bei passen<strong>der</strong> (Lamor-) Frequenz �<br />
Wechselwirkung mit den Protonen des Körpers<br />
• Relaxation: Resonanzsignale (elektromagnetische<br />
Wellen) werden ausgesendet<br />
• Wie unterscheiden sich Wellen:<br />
• Amplitude - Signalintensität<br />
• Phase und Frequenz - Ortskodierung<br />
Gewebeeigenschaften<br />
• Protonendichte: keine Protonen � kein Signal<br />
• T1-Zeit: longitudinale o<strong>der</strong> Spin-Gitter<br />
Relaxationszeit, kurze T1 Zeit � hohes Signal in<br />
T1-gewichteten Sequenzen<br />
• T2-Zeit: transversale o<strong>der</strong> Spin-Spin-<br />
Relaxationszeit, lange T2-Zeit � hohes Signal in<br />
T2-gewichteten Sequenzen<br />
• Gewebe haben spezifische T1- und T2-Zeiten<br />
M xy<br />
M z<br />
Transversale Magnetisierung<br />
B 0<br />
M xy<br />
M z<br />
• Keine bevorzugte Orientierung<br />
Vektoren heben sich auf,<br />
keine transversale Magnetisierung,<br />
• Anregung durch Hochfrequenz,<br />
Anregungsfrequenz = Frequenz <strong>der</strong><br />
Präzession (Lamor-Frequenz)<br />
• Präzession in Phase �<br />
transversale Magnetisierung M xy<br />
• M xy zerfällt mit <strong>der</strong> Zeitkonstanten<br />
T2<br />
Wirklichkeit ist noch komplizierter<br />
Bildkontraste im <strong>MRT</strong><br />
Röntgen CT<br />
Luft<br />
Fett<br />
Wasser<br />
Knochen<br />
Lamor-Frequenz ω = δ x |B|<br />
δ von H + = 42,86MHz<br />
Transversale und longitudinale Relaxation<br />
37% = T2 63% = T1<br />
T1 T2<br />
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4
Schädel <strong>MRT</strong><br />
T2 Wichtung T1 Wichtung<br />
<strong>MRT</strong> ohne Gradientenfel<strong>der</strong><br />
1.5 T 1.5 T<br />
Wie entstehen Bil<strong>der</strong> im <strong>MRT</strong><br />
Anregung<br />
Resonanzsignal<br />
• Patient wird in homogenem Magnetfeld gelagert<br />
• Abfolge von HF-Impulsen und Gradientenschaltungen<br />
(Sequenz) wird eingestrahlt<br />
• Aus den Eigenschaften <strong>der</strong> Resonanzsignale<br />
(Phase, Frequenz, Amplitude) wird ein Bild<br />
berechnet � Fourier Transformation<br />
• Der Bildkontrast hängt von den Gewebeeigenschaften<br />
und den Sequenzparametern ab<br />
Physik <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: wie entstehen Bil<strong>der</strong><br />
Peter Mansfield Paul C. Lauterbur<br />
Nobelpreis für Medizin 2003<br />
<strong>MRT</strong> mit Gradientenfeld<br />
1.6 T 1.4 T<br />
Gradient<br />
1.5 T<br />
Fourier-Transformation<br />
Raumfrequenz in Ortsdarstellung überführen<br />
iFT<br />
11.06.2012<br />
Anregung<br />
Resonanzsignal<br />
5
Warum macht <strong>der</strong> MR Scanner Geräusche<br />
Hauptmagnetfeld<br />
GRADIENTEN Spule<br />
Hochfrequenz Spule<br />
Hochfrequenz Spule<br />
GRADIENTEN Spule<br />
Hauptmagnetfeld<br />
1.5 T, 0 MHz<br />
„Statisches Magnetfeld“, B 0<br />
Wechselnde Magnetfel<strong>der</strong> zur<br />
Ortskodierung, schwächer als<br />
das Hauptfeld,<br />
Niedrigere Frequenz als HF-<br />
Feld � Geräusche<br />
63 MHz, bei 1.5 T<br />
Erwärmung<br />
Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: Magnet<br />
Schreibtischstuhl Bohnermaschine<br />
Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: Magnet<br />
• Supraleiten<strong>der</strong> Magnet mit Helium-Kühlung<br />
• Das Magnetfeld im Raum ist immer existent<br />
• Nicht einfach abstellbar<br />
• Bei Gefahr: „Quench“ � Verdampfen des Heliums<br />
• Kraftwirkung auf magnetische Metalle<br />
Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: Magnet<br />
Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: Projektile Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: Projektile<br />
11.06.2012<br />
6
Was Sie beim <strong>MRT</strong> beachten müssen:<br />
• Patienten nach Klaustrophobie fragen<br />
• Patienten nach Implantaten fragen<br />
fast alle medizinischen Implantate (Osteosynthesen,<br />
Herzklappen, …) sind aber keine Kontraindikation<br />
• Alle beweglichen metallischen Objekte ablegen<br />
Abschalten des Magneten: Quench<br />
Abschalten des Magneten: Quench Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: Hochfrequenz<br />
B 0<br />
• Hochfrequenz etwa 63 MHz bei 1,5 T<br />
und 126 MHz bei 3T<br />
• Mikrowelle: 915 - 2500 MHz<br />
• <strong>MRT</strong> etwas von <strong>der</strong> Mikrowellenfrequenz entfernt<br />
• Erwärmung insbeson<strong>der</strong>e in Leiterschleifen, die<br />
als Antennen wirken<br />
Erwärmung von Kabeln Erwärmung von leitenden Farbstoffen<br />
11.06.2012<br />
7
Interne Leiterschleifen Was Sie beim <strong>MRT</strong> beachten müssen:<br />
Was Sie heute gelernt haben<br />
• Grundlagen <strong>der</strong> <strong>MRT</strong>: longitudinale und<br />
transversale Magnetisierung<br />
• Grundlagen <strong>der</strong> Bildentstehung und <strong>der</strong><br />
Bildkontraste<br />
• Gefahren <strong>der</strong> <strong>MRT</strong><br />
• Statische Magnetfel<strong>der</strong><br />
• Elektromagnetische Wechselfel<strong>der</strong><br />
• Patienten nach Klaustrophobie fragen<br />
• Patienten nach Implantaten fragen<br />
fast alle medizinischen Implantate (Osteosynthesen,<br />
Herzklappen, …) sind aber keine Kontraindikation<br />
• Alle beweglichen metallischen Objekte ablegen<br />
• Antennen / Leiterschleifen vermeiden<br />
• Elektrische Implantate z.B. Herzschrittmacher sind<br />
eine Kontraindikation (es gibt aber Ausnahmen)<br />
11.06.2012<br />
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![Ausgabe Januar 2013 [pdf] - UKSH Universitätsklinikum Schleswig ...](https://img.yumpu.com/11131115/1/184x260/ausgabe-januar-2013-pdf-uksh-universitatsklinikum-schleswig-.jpg?quality=85)
![Qualitätsbericht 2011 Campus Kiel [PDF] - UKSH ...](https://img.yumpu.com/9884717/1/184x260/qualitatsbericht-2011-campus-kiel-pdf-uksh-.jpg?quality=85)
![Interdisziplinäres Symposium Inkontinenz am 24.9.08 [pdf] - UKSH ...](https://img.yumpu.com/7718861/1/190x135/interdisziplinares-symposium-inkontinenz-am-24908-pdf-uksh-.jpg?quality=85)
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