Grundidee MRT, was versteht man unter dem “Kernspin”?
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
Natürlicher Kernspin vs. Kernspint unter Einfluss eines Magnetes
Was versteht man unter “Präzession”?
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.
Was versteht man unter der Lamorgleichung?
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
Was versteht man unter der Längsmagnetisierung?
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
Was versteht man unter der Transversalmagnetisierung?
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
Was versteht man unter der Longitudinalwirkung (T1 Relaxation)
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.
Was versteht man unter der Transversalwirkung (T2 Relaxation)
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
Messung des MNR Singals in verscheidenen Körperteilen
Die unterschiedlichen Gewebe im Körper und auch im Gehirn haben einen unterschiedlichen Gehalt von Wasserstoffkernen und deshalb auch unterschiedliche T1- und T2-Relaxationszeiten.
T1 und T2 gewichtete Bilder
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.
Studie: Navigation related structural change in the hippocampi of taxi drivers
METHODE
Fragestellung:
Können wir mit struktureller MRT Veränderungen in der Struktur aufgrund von Training (trainingsinduzierte Plastizität) feststellen und darüber Aufschluss über die für den trainierten Prozess relevanten Strukturen erhalten ?
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)
Ergebnis
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
MRT Vor- und Nachteile
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
Wie ist die TR (Repitationszeit) und die TE (Echoauslesenzeit) in T1 gewuchtetem Bildern? Wie sehen die Bilder aus ?
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
Zuletzt geändertvor 2 Jahren