Medizinische Bildgebung

• mache das Magnetfeld zwischen Anregung und Datenaufnahme für eine kurze Zeit inhomogen
  • Millisekunde
• wiederholen mit versch. Stärken des Feldgradienten
  • zeitintensiv
• Fourier-transformiere das Signal bezüglich der Variablen Gradientenstärke \(G_y\)

• supraleitender Hauptmagnet
• HF:
  • Sende- und Empfangsspulen
  • phasensensitive Detektion
• 3 normalleitende Gradientenspulen
  • für \(x,y,z\)

• supraleitender Magnet
  • \(B_0 = 1{,}5T, 3T, \text{ bis }7T\)
• Energie im Feld bis 10 MJ
• Masse bis 100t
• großer Kostenanteil für MR-Systeme

• plötzlicher Abbau des Magnetfelds
  • Verlust der Supraleitung
  • Wärmeentwicklung durch Normalleitung
  • explosionsartige Ausdehnung des fl. He
    • muss durch Quench-Rohr abgeführt werden
• spontan oder im Notfall künstlich ausgelöst

• Empfangssystem
  • Digitalisierung nach dem Mischen mit der Trägerfrequenz
• Phasensensitive Detektion
  • Quadraturdetektion
    • Signal \(\in \mathbb{C}\)
• Sendersystem erzeugt amplituden- und frequenzmodulierte HF-Pulse

• oft Tx/Rx
  • zum Senden und Empfangen verwendet
• meist 1 Ganzkp.-Spule eingebaut direkt innerhalb der Gradienten
  • andere Spulen ansteckbar
• \(||\mathbf{B}_1|| \approx 10^{-4}T\)
• Empfang
  • \(U_{ind} \approx \mu V\)
• rel. neu
  • paralele Bg. Teil der Ortsauflösung durch viele Spulen mit unterschiedlichen räumlichen Empfangsbereichen realisiert

• 3 Spulen die Feldgradienten in \(x,y,z\) erzeugen
  • Nulldurchgang des Zusatzfeldes in Magnetenmitte
• typisch
  • 40 mT/m (Ganzkp.)
  • \(I \approx 600A\)
• normalleitend
• wassergekühlt
• schnell schaltbar
  • \(200 \mu s\)
• Schalten soll wenig Wirbelströme im Kryostaten erzeugen
• Linearität der Gradientenfelder
• Geräuschentwicklung

• Abtastfrequenz muss mindestens doppelt so hoch wie die höchste im Signal vorkommende Frequenz sein
• \(f_{\text{Abtast}} \ge 2\cdot f_{\max}\)

• \(BW = \frac{1}{t_{dw}}\)
  • \(t_{dw}\): Zeit zwischen 2 Abtastpunkten
    • Dwell Time

• Tiefpassfilter zur Rauschunterdrückung
• kl. \(t_{dw}\) 
  • gut wegen Nyquist
  • schlecht wegen Rauschen
    • breiter Filter nötig lässt Rauschen durch
  • Abwägung SNR/Messzeit

Phasenkodierung zeitaufwendig

\(\to\) bewegungsempfindlich

• hohe räuml. Auflösung erreichbar
• Point spread function in PE-Richtung ideal 
  • \(\delta\)-Funktion

• PSF
• Bild eines idealen punktförmigen Objekts
• Bild eines realen Objekts
  • Objekt \(*\) PSF
• exponentielle Signalabnahme im k-Raum entlang PE-Richtung
• Signalverlauf im k-Raum bestimmt die echte Auflösung

• EPI
• \(T_2^*\)-gewichtet

• schnell
• bewegungsunempfinlich
• geringer Energieübertrag ins Gewebe

• empfindlich für inhomogene Magnetfelder
  • Suszeptibilitätsartefakte
    • Verzerrung
    • Auslöschungen
• relativ schlechte räumliche Auflösung
  • PSF
  • \(T_2^*\)-Zerfall
• empfindlich für chemische Verschiebung
  • Fett im Bild verschoben

• statisches Magnetfeld
• HF
• Gradienten
• Geräuschentwicklung durch Gradientenschaltung

• Beschleunigung ferromagnetischer/leitf. Gegenstände
• Störung aktiver Implantate

• Erwärmung durch Wirbelströme im Gewebe
• Verbrennungen durch Stromschleifen möglich

• Nervstimulation durch Induktion von Spannungen beim Schalten der Gradientenfelder

• \(E = h\cdot \nu\)
• \(h\): Planck'sches Wirkungsquantum

• Röntgen
• Spektroskopie
• PET

• Röntgenstrahlung
• Alphastrahlung
• Betastrahlung
• Gammastrahlung (harte Röntgenstrahlung)
• Neutronenstrahlung

mögliches Auftreten:

• Longitudinalwellen
• Transversalwellen

Weil Atome längs bzw. quer zur Schallausbreitung schwingen

• nur Existenz von Longitudinalwellen
• weil keine Scherkräfte möglich sind

Meist wie zähe Flüssigkeit.

• meist Echoimpulsverfahren
• auch zur Stoßwellentherapie genutzt
• 16 kHz - 1 GHz

Beseitigung von Steinen:

• Rissbildung
• Wasser dringt ein
• Unterdruck der Stoßwelle
  • Blasen implodieren

• Echolot
• Materialprüfung
• Materialbearbeitung
• Materialreinigung

gemittelt 

^{\(I < 100 \frac{mW}{cm^2}\)}

gemittelt

\(p < 0{,}6\cdot 10^5 Pa\)

gemittelt

\(s < 2 \cdot 10^{-6} mm\)

gemittelt

^{\(v < 3{,}5 \frac{cm}{s}\)}

g = 9,81 m s^-2

10⁵g

\(\nu\): MHz

c: 1500 1/s

λ: 1mm

Piezoeffekt

• elastische Verformung fester Körper
• dadurch Auftreten elektrischer Spannung

• Hookesches Gesetz
• Teilchenauslenkung << λ
• Wärmetransport zu vernachlässigen
  • wegen schneller Änderung der Zustandsgrößen
• Wellengleichung