Magnetresonanztomographie (MRT)

Einführung

• Thema: Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie (MRT)?
• Ziele: Grundlagen der MRT vermitteln, um die Entstehung der Bilder zu verstehen.
• Komplexität: Technik ist komplex, aber Fokus auf das Nötigste in der Physik.

Grundprinzipien der MRT

• Ohne ionisierende Strahlung: MRT basiert auf Wechselwirkung von Magnetfeldern und Radiofrequenzimpulsen.
• Magnetfeldstärke: Typisch 1,5 bis 3 Tesla, extrem stark, etwa 50.000-mal stärker als das Magnetfeld der Erde.

Historischer Hintergrund

• Nobelpreis 1952: Für die Entdeckung der MRT an Bloch und Purcell.
• Erste MR-Bilder: In den 1970er Jahren entstanden.

Physikalische Grundlagen

• Menschlicher Körper: Besteht zu 70% aus Wasser (H2O).
• Protonen: Verhalten sich wie kleine Magnete (Stabmagneten), die sich um ihre Achse drehen (Spin).
• Präzession: Protonen bewegen sich wie Kreisel; die Frequenz nennt man Präzessions- oder Larmor-Frequenz.
• Formel: Omega = Gamma * B (Larmor-Frequenz).
• Resonanz: RF-Puls muss in Resonanz mit Protonenfrequenz sein.*

Magnetisierung

• Netto-Magnetisierung: Protonen richten sich parallel oder antiparallel zum Magnetfeld aus.
• Längs- und Transversale Magnetisierung:
  • Längsrichtung (z-Achse): Netto-Magnetisierungsvektor zeigt in Richtung des externen Magnetfeldes.
  • Transversale Magnetisierung (xy-Ebene): Entsteht durch RF-Puls.

Ablauf der Bildgebung

1. HF-Impuls: Energieaustausch mit Protonen, stört Längsmagnetisierung.
2. Synchronisation der Protonen: Entstehung der transversalen Magnetisierung.
3. Abschaltung des RF-Pulses: Rückkehr in den Ruhezustand.
   • T1-Relaxation (Spin-Gitter-Relaxation): Aufbau der Längsmagnetisierung.
   • T2-Relaxation (Spin-Spin-Relaxation): Abbau der transversalen Magnetisierung.

• Signalaufnahme: Induzierter Strom wird gemessen und für die Bildrekonstruktion verwendet.

Zusammenfassung

• MRT-Funktionsweise: Wechselwirkung von Magnetfeldern und RF-Impulsen, keine ionisierende Strahlung.
• Protonenverhalten: Parallel/Antiparallel-Ausrichtung, Einfluss durch RF-Impulse.
• Relaxationsprozesse: T1 und T2 als Basis für Bildgebung.

Ausblick

• Weitere Themen: Pulzsequenzen und Gewebeeigenschaften (T1-/T2-Gewichtung).
• Kommende Videos: Risiken der MRT und weitere technische Details.