MRT

Die Magnetresonanztomographie macht sich der magnetischen

Eigenschaften von Atomen sowie deren Veränderung in einem

Magnetfeld zu Nutze. Für das MRT besonders relevant sind die

Wasserstoffkerne, da sie im Körper am häufigsten vorkommen.

Bestimmte Atomkerne, wie die Wasserstoffkerne, haben einen Eigendrehimpuls, der sogenannte ‚Kernspin‘, d.h. die Atomkerne drehen sich um ihre eigene Achse. Durch ihre eigene

Drehung erzeugen diese Kerne ein minimales Magnetfeld

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. Sie kreiseln zusätzlich zu ihrer Eigenrotation (Spin) um die Achse des Hauptmagnetfeldes. kann mit der Bewegung eines in Rotation versetzten Kinderkreisels verglichen werden, der nach kurzer Zeit kippt und weiterkreiselt.

Präzession wird in einer bestimmten Frequenz ausgeführt, die

abhängig ist von der Art des Protons und der Magnetfeldstärke

B0. Die Frequenz ist proportional zur Stärke des äusseren

Magnetfeldes.

Lamorgleichung: ω0 = γ * B0

ω0 = Larmorfrequenz [MHz]

γ = gyromagnetisches Verhältnis (Stoffkonstante) (elementspezifisch, bei Wasserstoff: 42,58 Mhz/Tesla

B0 = Magnetische Flussdichte des Grundmagnetfeldes [T]

MERKE: verschiedene Atomkerne haben unterschiedliche Lamorfrequenzen, die durch die Feldstärke des äußeren Magnetfeldes beeinflusst werden

Im MRT-Gerät befindet sich ein sehr starkes, für den

Menschen jedoch völlig ungefährliches Magnetfeld

längs zu der Person. Dies führt zu einer Ausrichtung

der meisten Atomkerne in Richtung des

Magnetfeldes Längsmagnetisierung

Die Ausrichtung der Atomkerne lässt sich an dieser

Stelle noch nicht messen

Durch geeigneten hochfrequenten Impuls kann Auslenkung von

der Längsmagentisierung um z.B. 90° erreicht werden (90° Impuls):

Längsmagnetisierung wird zu MXY und ist jetzt als

Transversalmagnetisierung vorhanden

Longitudinalwirkung (T1-Relaxation)

Die T1-Relaxation bezieht sich auf die Zeit, welche die Kernspins brauchen, um von einer zufälligen/natürlichen Ausrichtung wieder in einer Ausrichtung in Richtung des Magnetfeldes zu gelangen

Die Zeitkonstante T1 ist abhängig von Stärke des äußeren Magnetfeldes B0 und der inneren Bewegung der Moleküle in einem bestimmten Gewebe.

Durch den HF-Impuls ergibt sich eine

Synchronisation der Präzession. Alle

Atomkerne haben nach dem HF-Impuls

eine gleichgerichtete Präzession, sie

drehen in Phase. Die Transversale

Magnetisierung hat in diesem Zustand

also eine maximale Amplitude erreicht.

Die Amplitude (und damit das Signal)

reduziert sich in dem Maße, in dem die

magnetischen Momente der Kerne

außer Phase geraten

Die unterschiedlichen Gewebe im Körper und auch im Gehirn haben einen unterschiedlichen Gehalt von Wasserstoffkernen und deshalb auch unterschiedliche T1- und T2-Relaxationszeiten.

Gewichtung der Bildung (Darstellungsweise des Gewebes) kann gesteuert werden je nachdem wie häufig man die Radiowellen darbietet

TE: Time of echo (googeln)

Repetetionszeit und Echozeit werden so gewählt dass Gewebe vor allem durch T2 Relexationszeit differenziert werden -> Flüssigkeit hell, Fett und Strukturen dunkel

T2-gewichtete Aufnahmen entstehen durch ein lange Repetitionszeit (TR) und eine lange Echoauslesezeit (TE). Der Gewebekontrast wird in T2-gewichteten Aufnahmen durch die Echoauslesezeit (TE) bestimmt.Die Bildkontraste entstehen durch die unterschiedlichen Signalintensitäten der Gewebe. Auf T2-gewichteten Aufnahmen haben Gewebe und Stoffe mit einer langen T2-Relaxationszeit (z.B. Wasser, Liquor) eine hohe Signalintensität, sie erscheinen daher hell bzw. weiss. Da die meisten erkrankten Gewebe einen erhöhten Flüssigkeitsgehalt aufweisen, erscheinen sie signalintensiver als gesunde Gewebe.Auf T1-gewichteten Aufnahmen haben Gewebe mit kurzen T1-Relaxationszeiten (z.B. Fett, Strukturen nach Kontrastmittel-Anreicherung) eine hohe Signalintensität, sie sind hell abgebildet. Umgekehrt haben Stoffe mit langen T1-Relaxationszeiten (z.B. Wasser, Liquor) eine niedrige Signalintensität. Krankhafte Gewebsveränderungen sind wegen ihres erhöhten Flüssigkeitsgehalts auf T1-gewichteten Bildern also signalärmer als das normale Gewebe abgebildet.

Stichprobe:

Untersucht wurden 16 männliche Londoner Taxifahrer (Alter: 32-62 Jahre), die mehr als 1.5 Jahre in London Taxi-Erfahrung hatten (Erfahrung: Mittelwert = 14.3 Jahre; Range = 1.5 - 42 Jahren) und 50 gesunde Männer, die niemals Taxi gefahren sind.

Abhängige Variable (AV):

Volumen des anterioren, mittleren (body) und posterioren Hippokampus

mittels zweier verschiedener Methoden (voxel-based morphometry =

automatische Methode; Auszählung der Voxel = manuelle Methode)

Taxifahrer haben signifikant höheres Volumen des posterioren Hippocampus, Unerfahrene haben signifikant höheres Volumen im anterioren Hippocampus

Rechte Volumen des posterioren Hippocampus korreliert positiv mit den Anzahl an Taxifahrjahren und negativ mit dem Volumen des anterioren Hippocampus

es gibt eine trainingsinduzierte neuronale Plastizität

Vorteile:

• Nicht-invasiv und nicht-toxisch

• Erlaubt strukturelle „Abbildung“ des Gehirns

• Bietet die beste räumliche Auflösung (1-2 mm)

• Keine bekannten biologischen Risiken

Nachteile:

• Viele Ausschlusskriterien für die Untersuchung von Gesunden und Patienten: Klaustrophobie, Metall im Körper (z.B. Herzschrittmacher, Nägel von Operationen, Stents, Zahnspangen, manchmal Tattoos), Fettleibigkeit,

• Abschirmung der elektromagnetischen Felder erforderlich

• Manche Regionen sind schwerer abzubilden (z.B. in der Nähe der Nasennebenhöhlen)

• Sehr laut

T1 Gewichtet: Kurze TE und TR, Flüssigkeiten dunkel & Fettgewebe hell

T2 Gewichtet: Lange TE und TR, Flüssigkeiten hell & Fettgebewebe dunkel

Longdrink : Flüssigkeit

Fast Food : Fettgewebe