Beschreiben Sie ein Verfahren um T1 zu messen!
Inversion-Recovery-Methode (T1-Messung)
- Durch 180° Hochfrequenzimpuls
–> Übergang von paralleler zu antiparallelen Ausrichtung erzwungen
- T1 messbar in Transversalebene (wenn Atome sich wieder parallel ausrichten wollen) maximales Messsignal beo 0,7*T1 (0 % Längsrelaxation; Erinnerung: ln (0,5)= 0,693 = -t/T1)
- nach 3 T 1 werden 95% der Gesamtmagnetisierung in Z-Richtung erreicht
Beschreiben Sie ein Verfahren um T2 zu messen!
Mehrfach-Spin-Echo Verfahren:
1) Anregung 90°-HF-Impuls
–> Kippen in Transversalebene + Spins Phasenkohärent
2) Dephasierung: Spins verlieren gemeinsame Phase
3) 180°-HF-Impuls
–> Spins werden gespiegelt + laufen aufeinander zu
4) Nach bestimmter Zeit treffe sich die Spins wieder
–> Echo entsteht (signal)
–> insgesamt: mehrere Messungen nötig, um T2 zu bestimmen.
Wozu wird das Gradientenfeld genutzt und welche Rolle spielt hierbei die Lamorfrequenz?
Nutzung: Gradientenfelder werden in der MRT verwendet, um die Larmorfrequenz ortsabhängig zu verändern – und damit festzustellen, woher im Körper das gemessene MR-Signal stammt.
Notiz: Gradientenfelder = zusätzliche Magnetfelder, die das Hauptfeld B0 räumlich variieren
Rolle Lamorfrrequenz:
- Nur Spins mit einer bestimmten Larmorfrequenz werden vom HF-Puls angeregt.
- Wenn man ein Gradientenfeld anlegt, kann man gezielt eine Schicht oder Position im Körper ansprechen, weil dort die Larmorfrequenz passt.
Was versteht man unter der Spin-Echo-Zeit (Skizze)?
Zeit TE = Zeit zwischen Anregung und Messung des Echos (siehe MRT_2)
Was versteht man unter der Repititionszeit (Skizze)?
TR = Zeit zwischen zwei 90° Anregungen (siehe MRT_3)
Warum kommt es nach einer 90°- und einer 180°-Anregung zu einem Spin-Echo?
Skizzieren sie die Folge von Antennensignalen. Geben Sie die vielen magnetischen
Dipolmomente in einem Voxel im rotierendem Koordinatensystem an.
90°-Puls –> Spins in xy-Ebene synchronisiert –> Startsignal FID
Dephasierung –> Signal fällt ab (T2/T2*-Effekte)
180°-Puls –> Spins werden gespiegelt
Rephasierung –> Spins „finden sich“ –> erzeugen Spin-Echo
Neues messbares Signal bei TE=2τ
Skizze: siehe MRT_4
Was ist TE und TR?
TE = Spin-Echo-Zeit
TR = Repetitionszeit
Bei der MRT lassen sich unterschiedliche Gewebeeigenschaften durch bestimmte Parameter der Pulssequenzen hervorheben. Vervollständigen sie die Tabelle, indem sie angeben, ob die jeweiligen Zeiten „sehr kurz“, „sehr lang“ oder „in etwa gleich“ sein sollen.
siehe MRT_5
Erläutern Sie wie ein T1- bzw. T2- bzw. protonen-gewichtetes Bild entsteht (mit Skizze).
T1-Wichtung:
- Gewebe mit kurzem T1 baut sich Signal in kurzer Zeit auf im Vergleich zu Gewebe mit langem T1
–> Kontrast zu Gewebe größer
- TR kurz und TE kurz (Signal-zu-Rausch-Verhältnis hoch und den T2-Kontrast niedrig zu halten)
T2-Wichtung:
- je länger TR desto geringer Einfluss des T1-Kontraster
- TR und TE lang
- Betrachtung der Stärke der Transversalrelaxation
Protonenwichtung:
- langer TR und kurzes TE
–> keine T1 oder T2 Unterschiede
–> nur mEssung der Protonenmenge bzw Dichte
Skizze MRT_6
Warum (wie) können aus einer Messung unterschiedliche Kontraste mit T2-und
Protonenwichtung entstehen?
Weil beide Gewichtungen ein langes TR gemeinsam haben.
1) Eine Messung früh (kurzes TE) –> PD gewichtet
2) Eine Messung spät (langes TE) –> T2 gewichtet
Welche Verbesserungen bzw. Verschlechterungen bringen höhere Feldstärken des konstanten Magnetfeldes?
Vorteil:
- bessere Auflösung
- verkürzte Messzeiten
Nachteil:
- höhere Sicherheitsmaßnahmen
- höherer Energieverbrauch
Was wird als Doppelkontrastechnik bezeichnet und wie entsteht sie?
T2 und Protonen-gewichtete Bilder in einer Sequenz
Sequenz mit langem TR:
frühe Messung (TE kurz): PD-gewichtet
späte Messung (TE lang): T2-gewichtet
Nennen Sie Beispielwerte (Größenordnung) für
a) die magnetische Flussdichte B1 und Pulsdauer TPuls der
Hochfrequenzanregungsimpulse.
b) die magnetische Flussdichte B0 des statischen Magnetfeldes.
c) die T1-Zeiten von menschlichem Gewebe (bei 1 Tesla).
d) die T2-Zeiten von menschlichem Gewebe.
e) die Feldgradienten
a) B1=12µT (ca. 1–100 µT), Tpuls=0,5ms (ca. 1–5 ms)
b) B0 = 1,5 T (1,5 T – 3 T)
c) T1 <1000 ms
d) T2 <100 ms
e) Feldgradienten: 15-200 mT/m
Nennen Sie technische Parameter die (beim Anregen und Auslesen) zur Veränderung der Kontraste gewählt werden können.
- Repetitionszeit TR
- Echozeit TE
- Inversionszeit TI
- Impulsdauer Tp
- Flussdichte B bzw. Gradientenstärke (und Richtung)
Welche Wechselwirkungen zwischen Objekten und dem statischen Magnetfeld eines
MRT sind zu beachten? Was hat das für Konsequenzen?
- Beeinflussung von Objekten durch magn.
Felder z.B.:
o Kraft- und Momenten-wirkung,
o HF-induziertes Erhitzen,
o Fehlfunktion von elektronischen Geräten - Beeinflussung der Felder durch Objekte
z.B.: Feldinhomogenitäten verursachen Bildfehler
Konsequenz: Um z.B. Gefährdungen auszuschließen und um
die erforderliche Bildqualität sicherzustellen müssen eingesetzte chirurgische Instrumente, Geräte und Maschinen „MR-kompatibel“ sein
Welche Wirkung von Gradienten- und Hochfrequenzfeldern (zeitlich veränderliche
Magnetfeldstärke) auf Objekte sind zusätzlich zu beachten?
Induktion von elektrischen Spannungen in leitenden
Objekten
o Spannungen sind proportional zu dB/dt
o Werte von mehreren 10 V können erreicht werden
(abhängig von Länge bzw.
o die dabei entstehenden Temperaturen können schwere
Verbrennungen verursachen (Beispiele:)
o Katheter
o Schrittmacherkabel
o Spannungen können Fehlfunktionen aktiver elektromedizinischer Geräte verursachen (Beispiel: Respirator, Patienten-Monitoring)
Skizzieren Sie qualitativ den Verlauf der Magnetfeldstärke und der Beschleunigung (von
ferromagnetischen Massen) in Abhängigkeit von der Entfernung x vom Isozentrum eines MRT
und geben Sie die Abhängigkeiten B(x) bzw. a(x) an.
MRT_7
Welcher Parameter ist (z.B. beim sehr schnellen Schalten/Pulsen von hohen
Gradientenamplituden (dB/dz in T/m) bei der EPI Bildgebung) für die Stimulation peripherer
Nerven oder auch des Herzens (abhängig von der Stimulationsdauer) kritisch und ist deshalb auch nach IEC 60601-2-33 limitiert:
Induktion elektrischer Spannungen sind proportional zu dB/dt
Erläutern Sie die Begriffe „MR-Sicherheit“ und „MR-Kompatibilität“
MR-Sicherheit:
Ein im MR-Bereich eingesetztes Gerät ist MR-sicher, wenn von ihm
keine Gefahr und kein Risiko für Patient und Arzt sowie für die technische Ausrüstung ausgeht, unabhängig davon, ob eine Beeinträchtigung der Bildqualität vorliegt.
MR-Kompatibilität:
Ein Instrument oder Gerät ist MR-kompatibel wenn:
o es MR-sicher ist
o die Verwendung im MR-Bereich die Bildqualität nicht beeinträchtigt
(Differenzierung s.u.!)
o es im MR-Bereich uneingeschränkt funktionsfähig ist
–> alles kontextspezifisch, je nach System (1,5T oder 3T, etc)
Was versteht man unter dem Isozentrum eines offenen MRT-Systems?
Isozentrum:
- Bereich maximaler Flussdichte
- homogen ausgeprägtes
Feld
–> dB/dt = 0
Skizzieren sie die unterschiedlichen Zonen im MRT und beschreiben Sie diese kurz.
Skizze: MRT_8
die grundlegenden Kompatibilitätsanforderungen werden erfüllt, wenn sich das Instrument…
Zone 1:
Interessierender Bereich innerhalb des Bildvolumens
Beispiele: Biopsienadeln, Endoskop
Zone 2:
Bildvolumen
Beispiele: Wundhaken, Schädel-Pins
Zone 3:
Bereich innerhalb einer Distanz von 1 m zum
Isozentrum oder innerhalb der 20 mT Grenze
Beispiele: Skalpell, Schere, Pinzette
Zone 4:
Bereich außerhalb einer Distanz von 1 m zum Isozentrum oder außerhalb der 20 mT Grenze
Beispiele: Respirator, Gasflaschen, Patienten-Monitoring, Instrumententisch
Nennen Sie die Ihnen bekannten MR-Kompatibilitätsstufen (NICHT ZONEN!) und
erläutern Sie kurz die jeweils zu beobachtenden Effekte
magnetisch inkompatibel:
- hohe magnetische Kräfte und Momente
- verhindern auch im größeren Abstand
zum Isozentrum eine korrekte Abbildung
magnetische Kompatibilität 1. Ordnung:
- keine beobachtbaren Kräfte und Momente
- bewirken Artefakte, falls sie sich zu nah am
Bildvolumen befinden
magnetische Kompatibilität 2. Ordnung:
- keine beobachtbaren Kräfte und Momente
- bewirken keine oder vernachlässigbare
Artefakte, auch wenn sie sich im Bildvolumen befinden
Welche Materialklassen (MR-Kompatibilitätsstufen) gibt es und in welchen Zonen dürfen sie eingesetzt werden?
magnetisch inkompatibel:
eingeschränkt in Zone 3 und 4
magn. Kompatibilität 1. Ordnung:
Zonen 3 und 4, eingeschränkt in 2
magn. Kompatibilität 2. Ordnung:
Zonen 1 bis 4
Erläutern Sie anhand der bei der MRT potentiell zu beobachtenden Effekte was man unter magnetischer Kompatibilität 1. und 2. Ordnung versteht.
- Ordnung:
- keine beobachtbaren Kräfte und Momente
- bewirken Artefakte, falls sie sich zu nah am
Bildvolumen befinden - Ordnung:
- keine beobachtbaren Kräfte und Momente
- bewirken keine oder vernachlässigbare
Artefakte, auch wenn sie sich im Bildvolumen befinden
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Einführung10
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Grundlegende Anforderungen38
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Hygiene und Aufbereitung42
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Biokompabilität und Biofunktionalität53
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Metalle 145
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Metalle 247
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Keramik60
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Polymere: Grundlegende und spezifische Anforderungen12
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Polymere: Werkstoffverhalten und Eigenschaften gebräuchlicher künsticher Polymere38
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Polymere: Anisotrope Faserverbundwerkstoffe, Natürliche Polymer, Gewebekleber und Resorbierbare Polymere28
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Fertigungstechnische Aspekte29
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Röntgen51
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CT2
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MRT 126
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MRT 236
