Was ist MRT?
Kurz für Magnet-Resonanz-Tomographie
Auch bekannt als Kernspintomographie
Hochwertige Aufnahme ohne ionisierende Strahlung/radioaktives Material
Hervorragende Weichteilkontraste
Einsatz von 3 Feldern: Grundfeld, Gradientenfeld und Hochfrequenzfeld)
Heutzutage magn. Gleichfelder von 3,0 T sind Standard
Physikalische Grundlage für MRTs
Spin-Eigenschaften des Protons von H-Atomen wird genutzt
Rotierende Protonenmasse besitzt Drehimpuls
Grundeigenschaft von Elementarteilchen
Diese Rotation der elektr. Ladung des Protons erzeugt magn. Moment
Änderungen dieses Kernmagnetismuses können durch Empfangsspulen detektiert werden
Erdbeschleunigung versucht Lage der Rotationsachse zu ändern -> Präzessionsbewegung
Ausrichtung erfolgt durch Larmorfrequenz -> w0=y*B0
Anregung mit HF-Impuls bei Larmorfrequenz führt zu Kippen un 90 Grad
Es folgt zurückklappen (Längsrelaxation) -> abhängig von Gewebe
Lokalisierungsverfahren
Ausnutzung magn. Gradienten
Werden auf das Gradientenfeld aufmoduliert
Lokalisation mittels Schicht-Selektion, Frequenzkodierung oder Phasenkodierug
Können beliebig kombiniert werden
Aufbau MRT
Grundmagnetfelderzeugung
Permanentmagnet fü Induktionsstärken 0,1 - 0,4 T
Einsatz von supraleitenden Magneten für 0,5 - 7 T
Hochfrequenzsystem
besteht aus Sender, Antennen und Empfänger
Frequenzen liegen bei 8-128 MHz (0,2 - 3 T Systeme)
Spitzenleistungen von mehreren Kilowatt
Gradientensystem
wichtige Parameter: erreichbare Gradientenstärke und benötigte Anstiegszeit
Für Lokalisation 3 Gradientenspulen notwendig in den drei Hauptachsen
Gradientenbereich 20 - 10 mT/m mit Anstiegszeiten 200 - 800 ys
Hier Einsatz moderner Leistungselektronik!
Einfluss magn. Grundfeld B0 auf die Bildgebung
Magnetfeldstärke B0 des Grundfeldes ist näherungsweise proportional zum Signal-Rausch-Verhältnis -> hohe Feldstärken=hohe räumliche Auflösung
Grund: parallele oder antiparallele Ausrichtung der Atome, wobei parallel energetisch günstiger ist
Je stärker das Feld, desto dominanter wird parallelausrichtung
Räumliche Änderung des Summenvektors (Längsmagnetismus), Erhöhung des LM führt zu Erhöhung SNR
Anforderungen an das Gradientensystem
MRT Gradientenverstärker, welche Wechselrichter?
konventionelle, einfache Wechselrichtertopologien sind nicht geeignet für die Anforderungen eines Gradientenverstärkers
Deswegen:
Multilevel wechselrichter
Kaskadierte wechselrichter
Transformatorisch verkoppelte Wechselrichtersysteme
Kombination
Zu berücksichtigen sind:
unterschiedliche Netzspannungsebenen
Anforderungen an die galvanische Trennung
Generierung unterschiedlicher DC-Spannungen
NPC Wechselrichtersystem 3-Level-Ausgangsspannung
Was ist die Längsrelaxationszeit T1 und über was gibt sie Auskunft?
Zeit in der sich das Magnetfeld der Kernspins wieder in die ursprüngliche Hauptmagnetisierungsrichtung bewegt, nachdem es sich um 90° gekippt hat ( Nach HF Impuls)
Was ist ein Kernspin?
Spin Eigenschaften des Protons eines Wasserstoffatomes
rotierende Protonmasse besitzt Drehimpuls als Grundeigenschaft eines Elementarteilchen
Larmorfrequenz Bedeutung MRT
w=y*B_0
Kernspins bewegen sich mit Larmorfrequenz in einer Präzessionsbewegung (Richtungsänderung) auf der Achse des rotierenden Körpers
Was tut das Grundmagnetfeld B_0?
Richtet die Kernspins aus, vergleich wie Kompassnadeln
Zitat Hoffmann: “Formaldienst”
Dies tun sie auch mit einer Präzessionsbewegung
Was ist der Kernmagnetismus?
Durch das rotieren der elektrischen Ladung des Protons entsteht ein magnetisches Moment M_mag
Kernmagnetismus weist Wechselwirkung mit äußeren Magnetfeldern und elektromagnetisches Wellen aus
Räumliche Veränderungen des Kernmagnetismus können durch Empfangsspulen detektiert werden
Welche 3 Magnetfelder werden für MRT benötigt?
Was tun diese?
Grundfeld B_0:
Richtet die Kernspins aus (Formaldienst)
Hochfrequenzfeld:
Dreht das Magnetfeld der Kernspins um 90°, wodurch die Längsrelaxationszeit T1 bestimmt werden kann
Gradientenfeld:
Dient der Lokalisation, Generierung von linearen Feldgradienten
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