Wie funktioniert eigentlich... T1- und T2-Wichtung im MRT ?
Summary
TLDRDieses Lehrvideo erklärt, warum die Magnetresonanztomographie (MRT) einen guten Weichgewebekontrast bietet, der sie von anderen radiologischen Verfahren unterscheidet. Es behandelt die T1- und T2-Relaxationszeiten und wie sie unterschiedliche Gewebeigenschaften in der MRT unterscheiden. Anhand von Analogien wie Longdrinks und Fastfood erklärt es, wie T1- und T2-Zeiten die Signalintensität beeinflussen und wie Pulssequenzen genutzt werden, um T1- und T2-gewichtete Bilder zu erzeugen. Der Fokus liegt auf der Spin-Echo-Sequenz, die die Grundlage der MRT bildet und wie sie die Signalstärke und -differenzierung ermöglicht.
Takeaways
- 🧲 Die Magnetresonanztomographie (MRT) zeichnet sich durch einen guten Weichgewebekontrast aus, der sie von anderen radiologischen Techniken unterscheidet.
- 📈 Die T1- und T2-Relaxationszeiten sind entscheidend für die Unterscheidung verschiedener Gewebe in der MRT.
- 🕰️ T1-Zeiten sind im Allgemeinen länger als T2-Zeiten, mit T1-Werten zwischen 300 und 2000 Millisekunden und T2-Werten zwischen 30 und 150 Millisekunden.
- 💧 Flüssigkeiten wie Wasser haben lange T1- und T2-Zeiten, während Fettgewebe (vergleichbar mit Fastfood) kurze T1- und T2-Zeiten hat.
- 🍹 Die T1-Gewichtung in MRT-Bildern zeigt flüssigkeitsreiche Gewebe dunkler und Hirngewebe heller aufgrund der unterschiedlichen T1-Zeiten.
- 🏥 Die MRT-Signalunterschiede zwischen Geweben werden durch unterschiedliche Pulssequenzen hervorgehoben, insbesondere durch T1- und T2-gewichtete Bilder.
- 🔄 Ein 90-Grad-Puls kippt die longitudinale Magnetisierung in die transversale Ebene und ist die Grundlage für die Bildgebung.
- 🔄 Ein 180-Grad-Puls wird verwendet, um T2-gewichtete Bilder zu erzeugen, indem er die Transversalmagnetisierung beeinflusst.
- 📚 Die Spin-Echo-Sequenzen (90-Grad-Puls gefolgt von 180-Grad-Puls) sind die Basis für die MRT-Bildgebung und beeinflussen die Signalstärke im Bild.
- 🔑 Der 'Flipwinkel' oder 'Pulswinkel' ist ein Parameter, der bei der Anwendung von Hochfrequenzpulsen die Auswirkungen auf die Magnetisierung bestimmt.
- 🎼 Die Wahl der richtigen Parameter wie TR (Time to Repetition) und TE (Time to Echo) ist entscheidend für die Qualität und das Aussehen des MRT-Bildes.
Q & A
Was unterscheidet die Magnetresonanztomographie (MRT) von anderen radiologischen Techniken?
-Die MRT zeichnet sich durch einen guten Weichgewebekontrast aus, der sie von anderen radiologischen Techniken abhebt, was durch die T1- und T2-Relaxationszeiten der Gewebe und die Anwendung verschiedener Pulssequenzen erreicht wird.
Was sind T1- und T2-Relaxationszeiten?
-T1-Zeiten beziehen sich auf die Zeit, die benötigt wird, um die longitudinale Magnetisierung nach dem Abschalten eines R-F-Impulses wieder aufzubauen. T2-Zeiten beschreiben, wie lange es dauert, bis die transversale Magnetisierung durch die Phasenverschiebung der Protonen abnimmt.
Was passiert, wenn die longitudinale Magnetisierung während der T1-Relaxation wieder aufbaut?
-Während der T1-Relaxation baut sich die longitudinale Magnetisierung schrittweise wieder auf, bis sie 63% ihrer ursprünglichen Stärke erreicht.
Wie unterscheidet sich die T1-Zeit von der T2-Zeit?
-Die T1-Zeiten sind grundsätzlich länger als die T2-Zeiten. Wasser hat beispielsweise lange T1- und T2-Zeiten, während Fett eine kürzere T1-Zeit und eine kürzere T2-Zeit aufweist.
Was sind die Grundlagen für die Unterscheidung verschiedener Gewebe in der MRT?
-Die Unterscheidung von Geweben in der MRT basiert auf ihren unterschiedlichen T1- und T2-Eigenschaften, die durch die Zusammensetzung des Gewebes, wie Fett und Wasser, bestimmt werden.
Wie erklärt der Vergleich von T1- und T2-Zeiten mit einem Longdrink in einer Bar?
-Der Longdrink-Vergleich illustriert, dass Flüssigkeiten mit langen T1- und T2-Zeiten (wie ein Longdrink, der lange wartet und lange trinken dauert) im MRT ein stärkeres Signal erzeugen, während Fett (verglichen mit Fastfood) eine kürzere T1- und T2-Zeit hat und daher ein schwächeres Signal erzeugt.
Was ist eine 90-Grad-Pulssequenz und was bewirkt sie?
-Eine 90-Grad-Pulssequenz ist ein Hochfrequenzimpuls, der die longitudinale Magnetisierung in die transversale Ebene kippt, was zu einer neuen transversalen Magnetisierung führt.
Was ist ein T1-gewichtetes Bild und wie entsteht es?
-Ein T1-gewichtetes Bild zeigt die Unterschiede der T1-Eigenschaften der Gewebe. Es entsteht durch die Anwendung von Pulssequenzen, die nach einem 90-Grad-Impuls eine lange Zeitspanne (TR) warten, bevor ein weiterer 90-Grad-Impuls angestrahlt wird.
Was ist eine Spin-Echo-Sequenz und wie funktioniert sie?
-Eine Spin-Echo-Sequenz ist eine MRT-Technik, die aus einem 90-Grad-Impuls gefolgt von mindestens einem 180-Grad-Impuls besteht. Der 180-Grad-Impuls synchronisiert die Protonen wieder, was zu einem stärkeren Signal in der Empfangsspule führt, das als Spin-Echo bezeichnet wird.
Was ist ein T2-gewichtetes Bild und wie unterscheidet es sich von einem T1-gewichteten Bild?
-Ein T2-gewichtetes Bild basiert auf den unterschiedlichen T2-Eigenschaften der Gewebe. Es zeigt, wie das Signal durch die Zeit nach einem 90-Grad-Impuls und einem 180-Grad-Impuls abnimmt, wobei Gewebe mit längeren T2-Zeiten ein stärkeres Signal erzeugen.
Was ist der Unterschied zwischen einem T1- und einem T2-gewichteten Bild in Bezug auf das Erscheinungsbild von Flüssigkeiten und Hirngewebe?
-In T1-gewichteten Bildern erscheinen Flüssigkeiten dunkler aufgrund ihrer langen T1-Zeiten, während Hirngewebe heller erscheint. Im Gegensatz dazu erscheinen Flüssigkeiten in T2-gewichteten Bildern hell aufgrund ihrer langen T2-Zeiten, und Hirngewebe erscheint dunkler.
Outlines
🧲 Grundlagen der MRT und T1- und T2-Relaxation
Dieses Absatz beschäftigt sich mit den Grundlagen der Magnetresonanztomographie (MRT), insbesondere mit T1- und T2-Relaxation. Es erklärt, wie das MRT-Signal entsteht, was eine longitudinale und transversale Relaxation ist und wie diese Prozesse die T1- und T2-Zeiten beeinflussen. Die T1-Zeit ist länger als die T2-Zeit, was durch die Veranschaulichung eines Longdrinks in einer Bar und von Fastfood gezeigt wird, um die unterschiedlichen Relaxationsraten verschiedener Gewebe zu erklären. Die T1- und T2-Zeiten sind entscheidend für die Unterscheidung von Gewebearten in der MRT.
🔬 T1-gewichtete und T2-gewichtete Bilder in der MRT
In diesem Absatz werden T1-gewichtete und T2-gewichtete Bilder in der MRT erläutert. T1-gewichtete Bilder werden durch die Verwendung von 90°-Impulsen und der darauffolgenden Relaxation der Gewebe erzeugt. Flüssigkeiten erscheinen dunkler, da sie aufgrund ihrer längeren T1-Zeiten ein geringeres Signal erzeugen, während Hirngewebe, das eine kürzere T1-Zeit hat, heller erscheint. T2-gewichtete Bilder werden durch die Kombination von 90°- und 180°-Impulsen erzeugt, wobei die Spin-Echo-Sequenzen eine wichtige Rolle spielen. Hier erscheinen flüssige Gewebe hell, da sie aufgrund ihrer längeren T2-Zeiten ein stärkeres Signal erzeugen, während das Hirngewebe, das eine kürzere T2-Zeit hat, dunkler ist.
🛠️ Anwendung von Pulssequenzen in der MRT
Der dritte Absatz konzentriert sich auf die Anwendung von Pulssequenzen in der MRT, um Gewebeunterschiede hervorzuheben. Es erläutert, wie T1-gewichtete Bilder durch die Wahl der Time to Repetition (TR) und Time to Echo (TE) erreicht werden und wie flüssige Gewebe aufgrund ihrer längeren T1-Zeiten im Vergleich zu Hirngewebe dunkler erscheinen. Für T2-gewichtete Bilder wird die Spin-Echo-Sequenzen beschrieben, die aus einem 90°- und einem 180°-Impuls bestehen und wie sie dazu führen, dass flüssige Gewebe hell erscheinen, während das Hirngewebe dunkler ist. Der Absatz schließt mit der Andeutung, dass es noch viele weitere Aspekte in der MRT-Physik zu entdecken gibt, die hier nicht behandelt wurden.
Mindmap
Keywords
💡Magnetresonanztomographie (MRT)
💡T1-Relaxation
💡T2-Relaxation
💡T1-Gewichtetes Bild
💡T2-Gewichtetes Bild
💡Spin Echo Sequenz
💡Pulssequenz
💡Flipwinkel
💡Signal-zu-Rausch-Verhältnis
💡Longdrink vs. Fastfood
Highlights
Das zweite Lehrvideo zur LED-Technik konzentriert sich auf die guten Weichgewebekontraste der Magnetresonanztomographie (MRT).
T1- und T2-Relaxation sind entscheidend für die Unterscheidung verschiedener Gewebe in der MRT.
Die T1-Zeit ist im Allgemeinen länger als die T2-Zeit für die meisten Gewebe.
Die T1-Zeiten liegen zwischen 300 und 2000 Millisekunden, während die T2-Zeiten zwischen 30 und 150 Millisekunden liegen.
Die Unterscheidung von Gewebe erfolgt anhand ihrer unterschiedlichen T1- und T2-Eigenschaften.
Eine Analogie zur Erklärung der T1- und T2-Zeiten: Flüssigkeiten haben lange T1- und T2-Zeiten, im Gegensatz zu Fett, das kurze Zeiten aufweist.
T1-gewichtete Bilder basieren auf den unterschiedlichen T1-Eigenschaften der Gewebe.
Auf T1-gewichteten Bildern erscheinen Flüssigkeiten dunkler und Hirngewebe heller aufgrund ihrer T1-Zeiten.
Die Erstellung von T1-gewichteten Bildern erfordert die Anwendung von Pulssequenzen mit 90° und 180° Impulsen.
T2-gewichtete Bilder werden durch die Anwendung eines 90° Impulses gefolgt von einem 180° Impuls nach einer Time to Echo (TE) erzeugt.
Auf T2-gewichteten Bildern erscheinen Flüssigkeiten hell und Hirngewebe dunkler aufgrund ihrer T2-Zeiten.
Die Spin-Echo-Sequenzen sind die Grundlage der MRT-Bildgebung und bestehen aus 90° und mindestens einem 180° Impuls.
Die Signalstärke im Spin-Echo wird durch die T2-Eigenschaften des Gewebes beeinflusst.
Die Wahl der Pulssequenzparameter wie TR und TE bestimmt das endgültige Bild und den Kontrast.
Die MRT-Physik ist komplex und erfordert eine sorgfältige Wahl der Sequenzparameter für die bestmögliche Bildqualität.
Die Erklärung der MRT-Technik soll Interessierten tiefer in die Physik eintauchen lassen und mehr über die Grundlagen erfahren.
Das Video bietet eine umfassende Einführung in die Grundlagen der MRT-Technik und deren Anwendung auf Weichgewebe.
Transcripts
[Musik]
herzlich willkommen zu diesem zweiten
lehrvideo zu led technik in dem wir uns
damit beschäftigen wollen warum die
magnetresonanztomographie so einen guten
weichgewebes kontrast hat denn das hebt
sie ja von allen anderen radiologischen
techniken ab und wie dieser zustande
kommt dabei beschäftigen wir uns sowohl
mit der t1 und t2 richtung als auch mit
einer grundlegenden mr sequenz im
lehrvideo zu mr technik hatten wir
gesehen wie das mrt signal überhaupt
entsteht und was ein netto
magnetisierung sektor ist
wir hatten außerdem die zeitgleich
ablaufende phänomene der longitudinal t1
relaxation und der transversale t2
relaxation besprochen
hier noch einmal kurz zur wiederholung
die t1 kurve entsteht weil sich während
der t1 relaxation nach abschalten des
r&f impulses die longitudinal
magnetisierung schrittweise wieder
aufbaut
die einst beschreibt dabei eine
konstante nämlich die zeit im
millisekunden nach der sich 63 prozent
der längste magnetisierung wieder erholt
haben die it2 kurve entsteht weil sich
während der t2 relaxation die
transversale magnetisierung durch die
definierung der protonen schritt für
schritt wieder abbaut und auch die zwei
beschreibt eine konstante nämlich die
zeit in millisekunden nach der die
transversale magnetisierung um 63
prozent wieder abgenommen hat ganz
grundsätzlich kann man sich merken dass
die t1 zeit von geweben länger als die
t2 zeit ist circa zwei bis zehn mal so
lang
kombiniert man die t1 und t2 kurve
entsteht quasi eine skipiste und die ist
eine sehr gute merkt es dauert viel
länger den berg rauf zu kommen selbst
mit lift das ist die einst als den berg
hinunter zu sausen das ist die 2 in
zahlen ausgedrückt liegen die t1 zeiten
in geweben zwischen 300 und 2000
millisekunden die zwei zeiten zwischen
30 und 150 millisekunden und wie
unterscheidet man jetzt verschiedene
gewebearten in der mr tomographie
man unterscheidet sie anhand ihrer
unterschiedlich
e1 und e2 eigenschaften die folgenden
analogien stamm wieder aus dem buch
emery made easy von professor schild auf
das ich ja schon im vorherigen video zu
mr technik hingewiesen hatte ich finde
man kann es einfach kaum besser erklären
stellen wir uns also vor jemand will in
einer bar ein longdrink also etwas
flüssiges zu sich nehmen die bar ist
meist sehr voll und deshalb dauert es
ziemlich lange bis man seinen longdrink
endlich in der hand hat t1 ist lang wenn
man den longdrink dann schließlich hat
dauert es ebenfalls langen auszutrinken
man stürzt so was ja schließlich nicht
einfach so runter t2 ist also auch lang
wir merken uns also flüssigkeiten haben
eine lange t1 und eine lange t2 zeit wie
sieht es jetzt mit einer anderen gewebt
aus von der wir meist auch relativ viel
im körper haben nämlich fett hamburger
und pommes sind ziemlich fertig und
dienen uns deshalb hier als analogie auf
fastfood muss man nie lange warten man
bekommt es schnell deshalb heißt es ja
auch so t1 ist also kurz man braucht
zwar ein bisschen bis man das
aufgegessen hat aber meistens geht das
schneller als wenn man gemütlich einen
longdrink zu sich nimmt fährt hat also
ein kürzeres t2 als wasser jetzt wissen
wir dass unterschiedliche gewebe je nach
zusammensetzung zum beispiel aus fett
und wasser unterschiedliche t1 und t2
reaktionszeiten haben wie können wir
diese gewebe jetzt mit dem mrt
auseinanderhalten
das geschieht mittels unterschiedlicher
sogenannter puls sequenzen dafür müssen
wir uns noch einmal kurz angucken was
passiert wenn wir den hochfrequenzhandel
video hatten wir besprochen dass dadurch
die längst magnetisierung komplett in
die transversale ebene gekippt wird
die längst magnetisierung verschwindet
und es entsteht eine neue transversale
magnetisierung wenn man das ganze in ein
koordinatensystem 1 zeichnet wird der
magnetfeld vector aus der z-achse das
entspricht wie wir wissen der längsachse
des magneten und der richtung der
patienten liege im mr
um 90 grad in die transversale ebene
gekippt deshalb nennt man einen solchen
rf impuls auch ganz einfach 90 grad
impuls wenn wir die 90 grad impuls
wieder abschalten relax- irrt wie wir
wissen das system und die längst
magnetisierung baut sich wieder auf was
passiert jetzt
wenn wir nach einer bestimmten zeit
erneut ein 90 grad impuls einsenden
schauen wir uns zwei verschiedene gewebe
an eines welches mehr wasser enthält als
das andere
wie wir mittlerweile wissen
unterscheiden sich diese gewebe durch
ihre unterschiedlichen t1 eigenschaften
warten wir eine lange zeit die man tr
time to wrap ethischen nennt bis wir den
290 grad impuls einsenden hat sich die
längs magnetisierung von beiden geweben
wieder vollständig erholt wir können die
beiden gewebe nicht auseinander halten
wenn wir aber nicht so lange warten bis
wir unseren 290 grad impuls einen sinn
geschieht folgendes das gewebe welches
viel flüssigkeit enthält also zum
beispiel der ricco hat aufgrund seiner
langen t1 und t2 reaktionszeiten noch
nicht so viel seiner längst
magnetisierung wieder aufgebaut wie das
gewebe mit weniger flüssigkeit also zum
beispiel das gehirngewebe wenn der
zweite 90° impuls angestrahlt wird ist
der longitudinal net magnetisierung
sektor des hirngewebes größer als der
des likörs und deshalb induziert das
hirngewebe in unserer empfangs spule ein
größeres signal als der league wo dieser
signal unterschied auf dem
resultierenden bild entsteht also durch
die unterschiedlichen t1 eigenschaften
der beiden gewebe und deshalb bezeichnet
man das bild als die einst gewichtetes
bild wir merken uns also auf einem t1
gewichteten bild erzeugen flüssigkeiten
durch ihre längeren t1 zeiten ein
geringeres signal als das hirngewebe und
erscheinen deshalb im verhältnis dunkler
das hirngewebe hat ein höheres signal
durch seine kürzeren t1 zeiten und
erscheint dadurch heller die
pulsfrequenz die wir hier benutzt haben
bestand aus zwei einfachen 90° impulsen
es gibt aber auch noch andere
möglichkeiten den netto magnetisierung
sektor umzukippen nämlich kann man das
prinzipiell in jedem winkel zwischen
null und 180 grad machen diesen winkel
nennt man übrigens auch phlipp winkel
ein weiterer sehr häufig angewendete rf
impuls ist zum beispiel der 180 grad
impuls mit dem wir uns beschäftigen
müssen wenn wir wissen wollen wie t2
gewichtete bilder entstehen
das ist noch ein bisschen komplizierter
als die entstehung t1 gewichteter bilder
wir starten wieder wie eben mit einem 90
grad im bild die längst magnetisierung
nimmt ab und es entsteht eine
die transversale magnetisierung nach dem
abschalten reagiert das system die
längst magnetisierung baut sich wieder
auf und die spins definieren das wissen
wir jetzt alles schon jetzt strahlen wir
aber nach einer bestimmten zeit die time
to act genannt wird 180 grad impuls ein
was passiert jetzt der 180 grad impuls
führt dazu dass die protonen ihre
richtung umkehren und damit die phase
nach einer bestimmten zeit wieder
synchron sind
man nennt das auch regierung dadurch
entsteht ein stärkeres signal in unserer
empfangs spule dieses signal nennt man
auch spin echo und wir haben unsere
erste echte mr sequenz gebastelt nämlich
eine sogenannte spin echo sequenz die
besteht also immer aus einem 90 grad und
mindestens 180 grad impuls wie entsteht
jetzt das c2 gewichtete bild die stärke
des spin echos noch ein strahlen eines
90 grad und 180 grad impulses nach einer
de hält von den t2 eigenschaften des
gewebes ab hirngewebe hat er kurze t2
zeiten league wo also flüssigkeiten wie
wir wissen lange je kürzer desto stärker
ist das signal das wir bekommen da
dieses jahr mit der zeit abnimmt
das problem ist aber dass die zwei
kurven von hirngewebe und liegt nach
einer kurzen ti noch nicht weit genug
auseinander liegen dass wir sie auf dem
bild auseinanderhalten können wir
bekommen also keinen guten kontrast wir
müssen also länger warten bis wir
unseren 180 grad impuls ein strahlen
damit wir einen guten kontrast zwischen
den beiden gegeben bekommen weil das
signal dann aber insgesamt schon
ziemlich weit abgefallen ist bekommen
wir insgesamt weniger signal und damit
haben wir ein schlechtes sogenanntes
signal zu rausch verhältnis der signal
unterschied auf dem entstehende bild
basiert hier nun auf den
unterschiedlichen t2 eigenschaften der
gewebe und so entsteht ein t2
gewichtetes bild da die spins im league
wo aufgrund seiner langen t2 zeiten noch
nicht so stark deformiert sind wie die
im hirngewebe hatte league wo auf dem t
2 gewichteten will ein stärkeres signal
und erscheint deshalb hält wir merken
uns also flüssigkeiten sind auf dem t 2
gewichteten bild immer hell
und hier gucken wir uns jetzt die spin
echo sequenz noch einmal schematisch an
auf 1 90 grad impuls folgt 180 grad
impuls da derzeit de angestrahlt wird
wir warten die zeit tr um erneut einen
90 und 180 grad impuls ein zu strahlen
und dazwischen wird jeweils das signal
aus gelesen
der puls programmierer das mrt oder eben
auch der arzt die entsprechenden
sequenzen für eine mär protokoll
zusammengestellt ist quasi wie ein
dirigent je nachdem welches instrument
also welche parameter ttr und so weiter
er besonders betont desto mehr trägt
dieses instrument dieser parameter zum
gesamtklang des orchesters also zum
entstehenden bild bei das müssen wir
jetzt mal ein bisschen sacken lassen
denn es ist nicht unkompliziert
fassen wir noch mal kurz die wichtigsten
punkte zur t1 und t2 richtungen sowie
zur spin echo sequenz zusammen die t1
zeiten von gewebe sind grundsätzlich
länger als ihre t2 zeiten wasser hat
eine lange t1 und eine lange t2 zeit
merkel longdrink fed hat eine kurze t1
zeit und eine kürzere t2 zeit als wasser
merke fastfood bilder deren signal auf
den unterschiedlichen t1 eigenschaften
der gewebe basieren nennt man t1
gewichtet der entscheidende parameter
für t1 gewichtete bilder ist die time to
wrap ethischen tr flüssigkeiten sind auf
dem t1 gewichteten bild aufgrund ihrer
langen t1 reaktionszeiten dunkel
hirngewebe ist hell bilder deren signal
auf den unterschiedlichen t2
eigenschaften der gewebe beruhen nennt
man t2 gewichtet man erhält sie in dem
man nach einem 90 grad impuls nach einer
time to go.de 180 grad impuls ein streit
und das entstehendes bin echt mist
flüssigkeiten sind auf dem t 2
gewichteten bild aufgrund ihrer langen
t2 relations' zeiten hell hirngewebe ist
dunkler die spin echo sequenz ist die
basis sequenz in der mr bildgebung sie
besteht aus einem 90 grad impuls und
mindestens 180 grad im pulk es gibt
natürlich noch sehr viel mehr im r
sequenzen die wir uns hier nicht
angeguckt
dazu kann wer möchte gerne noch tiefer
in die m r physik einsteigen hier gibt
es noch viele spannende dinge zu
entdecken und damit bedanke ich mich
wieder fürs zuschauen bis bald im
nächsten mehr video
[Musik]
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