Wie funktioniert MRT? Die Basics

Summary

Dieses Video erklärt, wie die Magnetresonanztomographie (MRT) funktioniert. Es deckt die Grundlagen ab, wie Kernspin und die Ausrichtung der Protonen in einem starken Magnetfeld zusammenhängen. Es zeigt, wie ein Hochfrequenzimpuls die Protonen aus der Ruhe auslenkt, um ein Signal zu erzeugen, das für die Bildrekonstruktion genutzt wird. Der Fokus liegt auf der Bedeutung von Larmor-Frequenz, longitudinaler und transversaler Magnetisierung, T1- und T2-Relaxation, und wie diese Prozesse die MRT-Bildgebung ermöglichen.

Takeaways

• 🧲 Die Magnetresonanztomographie (MRT) funktioniert ohne ionisierende Strahlung und basiert auf der Wechselwirkung eines Magnetfeldes und Radiofrequenzimpulsen.
• 🏥 MRT ist eine komplexe Technik, die sich auf die Grundlagenphysik konzentriert und die Verfahren zur Bildrekonstruktion erfordert.
• 🏅 Der Grund für die Entwicklung des MRT wurde mit dem Nobelpreis für die Forscher Bloch und Purcell anerkannt.
• 🌐 Die Stärke des Magnetfeldes in MRT-Geräten wird in Tesla gemessen, wobei 3 Tesla etwa 50.000-mal stärker ist als das Erdmagnetfeld.
• ⚠️ Starke Magnetfelder bergen Risiken, insbesondere bei der Anziehung von magnetisierten Objekten, die tödliche Projektile sein können.
• 💧 Der menschliche Körper besteht zu etwa 70% aus Wasser, dessen Wasserstoffatome (Protonen) eine wichtige Rolle in der MRT-Bildgebung spielen.
• 🌀 Protonen verhalten sich wie kleine magnetische Dipole, die in einem äußeren Magnetfeld entweder parallel oder antiparallel ausrichten.
• 🔊 Die Lamor-Frequenz, die die Rotationsgeschwindigkeit des Protons beschreibt, hängt von der Stärke des äußeren Magnetfeldes ab.
• 📡 Ein Radiofrequenz-Puls (RF-Puls) wird verwendet, um die Protone aus ihrem Gleichgewicht zu bringen und eine Resonanz zu erzeugen.
• 🔄 Nach dem Abschalten des RF-Pulses kehrt das System in seinen Ruhezustand zurück, was als T1- und T2-Relaxation bezeichnet wird.
• 📉 Die Relaxationsprozesse T1 und T2 sind entscheidend für die Bildgebung, da sie die Zeit beschreiben, in der die Magnetisierungen wiederhergestellt werden.

Q & A

Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie (MRT)?

Die MRT nutzt starke Magnetfelder und Wechselwirkungen mit Radiofrequenzimpulsen, ohne ionisierende Strahlung. Protonen im Körper werden in ein externes Magnetfeld ausgerichtet, und durch den Austausch von Energie mit Radiofrequenzimpulsen entsteht ein Signal, das für die Bildrekonstruktion verwendet wird.

Was bedeutet der Begriff 'Kernspin'?

Der Kernspin bezieht sich auf die Eigenschaft von Teilchen wie Protonen, die sich wie kleine Topfchen drehen und damit einen elektrischen Strom erzeugen, der wiederum ein magnetisches Feld induziert.

Was ist die Bedeutung von Larmor-Frequenz in der MRT?

Die Larmor-Frequenz ist die Frequenz, mit der sich die Protonen im Magnetfeld drehen. Sie ist abhängig von der Stärke des externen Magnetfeldes und wird für die Anregung der Protonen und die Erzeugung von Resonanz verwendet.

Wie wird die longitudinale Magnetisierung (Magnetisierung parallel zum Magnetfeld) erzeugt?

Die longitudinale Magnetisierung entsteht, wenn die Protonen im Körper entweder parallel oder antiparallel zum externen Magnetfeld ausgerichtet sind, wodurch ein Netto-Magnetisierungssektor in die Längsrichtung des Magneten entsteht.

Was geschieht, wenn ein Hochfrequenzimpuls in den Patienten geschickt wird?

Der Hochfrequenzimpuls, auch Radiofrequenzpuls genannt, bewegt die Protonen aus ihrem Gleichgewicht und veranlasst sie, Energie auszutauschen. Dadurch nimmt die longitudinale Magnetisierung ab und es entsteht eine transversale Magnetisierung.

Was ist die transversale Magnetisierung?

Die transversale Magnetisierung entsteht, wenn die Protonen durch den Hochfrequenzimpuls in Phase gebracht werden und in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des externen Magnetfeldes magnetisch wirken.

Was sind T1- und T2-Entspannung und wie werden sie in der MRT genutzt?

T1-Entspannung bezieht sich auf den Wiederaufbau der longitudinalen Magnetisierung, nachdem ein Hochfrequenzimpuls abgeschaltet wurde. T2-Entspannung beschreibt die Abnahme der transversalen Magnetisierung, als die Protonen aus der Phase gehen. Beide werden genutzt, um Gewebeigenschaften im MRT zu unterscheiden.

Was ist das Risiko von starken Magnetfeldern in MRT-Geräten?

Starke Magnetfelder in MRT-Geräten können magnetisierte Objekte anziehen und zu tödlichen Projektilen werden, wenn sie in die Nähe des Magneten kommen. Deshalb ist Vorsicht geboten.

Welche Bedeutung hatten Bloch und Purcell für die Entwicklung der MRT?

Bloch und Purcell erhielten den Nobelpreis 1952 für ihre grundlegenden Arbeiten, die zur Entstehung der MRT-Technologie beigetragen haben.

Wie unterscheidet sich die MRT von Röntgen- und CT-Verfahren?

Im Gegensatz zu Röntgen- und CT-Verfahren nutzt die MRT keine ionisierende Strahlung, sondern basiert ausschließlich auf der Wechselwirkung eines Magnetfeldes und Radiofrequenzimpulsen.

Wie wird das MRT-Signal erzeugt, das für die Bildrekonstruktion genutzt wird?

Das MRT-Signal wird erzeugt, indem die transversale Magnetisierung induziert wird, die durch den Hochfrequenzimpuls in der transversalen Ebene einen elektrischen Strom erzeugt, der von einer Spule gemessen werden kann.