Teilt sich in die 3 Kategorien
was folgt darauf?
Erkläre Transmissionsverfahren
Erkläre Emissionsverfahren
Was ist ein Beispiel für ein Emissionsverfahren?
PET (Emission von Energie)
Nuklearmagnetische Verfahren
Erkläre:
nuklear
magnetisch
Resonanz
nuklear: bezieht sich auf die Eigenschaften des Atomkerns
magnetisch: ein magnetisches Feld ist erforderlich
Resonanz: Interaktion zwischen magnetischem Feld und einer eingestrahlten Radiofrequenz
Die meisten Atome verhalten sich in einer spezifischen Weise magnetisch. Wie nutzt man das für sich aus?
• Ein starkes Magnetfeld richtet diese Atome parallel zu den Feldlinien aus
• Parallel ausgerichtete Teilchen werden mit hochfrequenten Radioimpulsen aus dem Magnetfeld ausgelenkt.
Beim Zurückpendeln in das ursprüngliche Magnetfeld werden messbare Frequenzen ausgestrahlt, die von der Anzahl und vom Zustand der Atome in der Probe abhängen
Durch Variation des Feldes und der eingestrahlten Impulse erhält man Aufschluss über die betreffenden Atome und der Verhältnisse in der Probe.
Röntgen-CT und PET haben wegen Verwendung von radioaktiven Strahlen natürlich einen entscheidenden Nachteil, erläutere was da passsiert
• Strahlung (ionisierende Strahlen) kann Veränderungen im lebenden Organismus verursachen.
• Die Strahlenwirkung ionisierender Strahlung auf biologische Gewebe beruht darauf, dass sie beim Durchtritt durch Materie einen Teil der Energie durch Absorption verliert.
• Strahlenabsorbtion kann zu unterschiedlichen Veränderungen der betroffenen Zellen führen:
• Mögliche Folgen von Strahlenabsorbtion:
• Teratogen (Entwicklungsanomalien),
• Mutagen (genetische Defekte),
• Cancerogen (Krebsentstehung).
• Dieser in der Diagnostik unerwünschte Effekt ist der Grund für die Notwendigkeit des Strahlenschutzes – geregelt in der "Strahlenschutzverordnung„.
Wann ist man außerdem nicht geeignet in ein MRT, Röntgen-CT oder PET zu hüpfen?
Haben genannte Methoden negative Auswirkungen auf den menschlichen Organismus?
Klaustrophobie (gilt ebenso für PET und CT),
inkorporierte ferromagnetische Gegenstände (Herzschrittmacher
etc.),
Unmittelbar post-operativ, v.a. nach Operationen mit Einbringen von intrazerebralen Metallclips,
Hüft-Endoprothesen u.a. metallisches OP-Material sind nach einiger Zeit durch Narbengewebe fixiert, führen aber zu starken Artefakten,
negative Auswirkungen auf den menschlichen Organismus sind bis dato nicht bekannt.
existenziell bei der Arbeit mit MR-Scannern:
Sicherheitsmaßnahmen
Mit MRI wird fast ausschließlich mit … gearbeitet
Wasserstoff
Was weißt du alles über Wasserstoff?
Chemisches Symbol: H.
Leichtestes aller Elemente.
• Häufigstes Element im Körper (in Wasser und in Fett gebunden.
• Empfindlich messbar mit NMR.
• Kern besteht aus einem Proton.
es ist so: Teilchen mit Spin erzeugen ein Magnetfeld.
Das MRI misst aber nicht die magnetischen Momente einzelner Protonen, sondern…
• ...sondern die Gesamtmagnetisierung großer Mengen von H- Protonen.
• Ein Voxel (‚volumetric pixel‘) von 1 mm Kantenlänge fasst 1 Kubikmillimeter Wasser (1 Mikroliter).
• Ein solches Volumen enthält ca. 6,7⋅1019 Wasserstoffprotonen.
• Das sind mehr als 7 Trilllionen H-Protonen.
“Präzession um die eigene Achse”
hier gehts nicht um Ballett :( Was ist gemeint?
• Wenn ein Spin einem Magnetfeld ausgesetzt wird, verhält er sich wie ein magnetischer Kreisel.
• Nicht das Proton kreiselt, sondern sein Spin.
• Der Spin kreiselt um die Richtung des Magnetfeldes.
Keine Gesamtmagnetisierung ohne …
äußeres Magnetfeld
Die Anzahl der Überschuss- Spins hängt ab von:
der Zahl der Protonen pro Volumeneinheit (Protonendichte),
der Stärke des äußeren Magnetfeldes,
• der Temperatur (sinkt mit steigender Temperatur).
Die Frequenz, mit der ein Spin um eine äußere Feldrichtung kreiselt hängt ab von…
• vom Kerntyp und
• von der Stärke des angelegten Magnetfeldes.
Je stärker das Magnetfeld ist, um so….
… schneller ist das Kreiseln der Spins.
Die Kreiselfrequenz der Spins nennt man…
Larmorfrequenz
• Bei 1,0 Tesla beträgt die Larmorfrequenz der Wasserstoffprotonen etwa 42
MHz, bei 1,5 Tesla 63 MHz.
Da die Stärke des Magnetfeldes bekannt ist, ist die Larmorfrequenz….
… bei gegebenem Kerntyp bestimmbar
“Spins werden mit HF-Impuls aus Magnetfeld ausgelenkt”
Erkläre!
Um die Spins auszulenken muss nun ein Hoch-Frequenz (HF) Impuls mit der gleichen Frequenz wie der Larmorfrequenz eingestrahlt werden
-> Dann passiert etwas, und zwar: Damit verändert sich die Magnetisierung in zwei Achsen
Bitte erkläreen
Ohne Energie pendeln Spins zurück in äußeres Magnetfeld
Wie macht man sich das zunutze?
Zeitverlauf der Längs- (T1) und Quermagnetisierung (T2)
(erkläre)
Dauer der Längsmagnetisierung (T1) ist ….abhängig
gewebeabhängig
Dauer der Quermagnetisierung (T2) ist ebenfalls
3 Komponenten eines MRI Scanners: nenne!
• Statisches Magnetfeld
• Gradienten-Spulen
• Radio-Frequenz Spule
… wo sind die jeweils verbaut?
Der Großteil der MRI Scanner nutzen Elektromagneten
Was genau passiert da?
In den meisten Scanners verläuft das Haupt-Magnetfeld entlang der…
Körperachse
Haupt-Magnetfeld verläuft entlang der Körperachse (z- Achse)
Magnetfeldstärke ist in einem solchem System….
überall vergleichbar
Wenn die Magnetfeldstärke überall gleich ist, kann keine…
räumliche Information extrahiert werden
Für die räumliche Kodierung werden….
Gradienten-Spulen erzeugen ein….
3 Gradienten über das statische Magnetfeld gelegt.
… inhomogenes Magnetfeld.
Warum ergibt sich eine Änderung der Präzessionsfrequenz entlang des Gradienten?
Wenn die Magnetfeld-Stärke entlang der Achsen bekannt ist,
Frequenzkodierung hat welche beiden Komponenten?
Was ist fNIRS hau raus
• fNRIS ist eine non-invasive Bildgebungsmethode zur Messung des
• Sauerstoffgehalts im Blut
• oder des Blutvolumens.
• Sauerstoffgehalt wird anhand der unterschiedlichen Lichtabsorption von oxygeniertem und deoxygeniertem Blut gemessen.
Was ist das optische Fenster?
• Das „Optische Fenster“ beschreibt die weitestgehende Transparenz von Haut, Gewebe und Knochen für Licht im Wellenlängenbereich zwischen 700 und 900nm.
• Diese Wellenlängen werden von Hämoglobin stärker absorbiert.
• Absorptionsspektrum für oxy-Hb und deoxy-Hb unterscheidet sich für diese nahinfrarot Wellenlängen.
Absorptionsspektrum von Hämoglobin
Der am meisten verwendete Typ der Nahinfrarotspektroskopie ist die….
und erklär das auch gleich
Continuous wave-NIRS
• Licht unterschiedlicher Wellenlänge wird mit gleich bleibenden Intensität ausgestrahlt.
• Die Photonen durchdringen das Gewebe, werden gestreut und absorbiert.
• Die verbleibende Lichtintensität wird vom Detektorsystem aufgezeichnet.
• Continuous wave-NIRS misst die
die Konzentra- tionsänderungen der Chromophore in Abhängigkeit der verwendeten Wellenlänge.
Continuous wave-NIRS: Vor- und Nachteile
VOR:
Günstig und relativ einfach.
schnell
Nachteil: Genaue (optische) Weglänge ist unbekannt, d.h. es werden nur relative Änderungen gemessen.
STEHT RANDOM DABEI:
• Misst die relativen Änderungen des
Sauerstoffgehaltes.
NACH:
• Erlaubt keine Trennung von Absorption und Streuung.
• Die Eindringtiefe ist auf 2 bis 3 cm begrenzt.
• Keine Gewebedifferenzierung möglich.
Technische Grundlage fNIRS: Licht breitet sich im Hirngewebe
banenenförmig aus
Artefakte in der Bildgebung?
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