MTWS
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Durch welches mathematische Verfahren kann eine Bildrekonstruktion bei der Kernspintomographie durchgeführt werden?
Fourier-Transformation
Was sind die Argumente zum Einsatz von MRT Untersuchungen?
- Direkte Darstellung von Weichgewebe
- Exzellenter Weichgewebekontrast
- Modifikation des Kontrastverhaltens durch Auswahl der Pulssequenzen und Aufnahmeparameter
- nicht-invasiv
- nicht-ionisierend
- freie Wahl der Schnittebene
- 2D und 3D-Verfahren
Wie ist der Einfluss der Frequenz bei der Kernspintomographie und wozu führt das im technischen Sinne?
Je höher die Frequenz, umso besser das Signal-Rausch-Verhältnis. Hohe Frequenz heißt hohes Magnetfeld !
Immer größere Magnete?
Hohes Magnetfeld:- Mehr Spins angeregt -> Mehr Signal- Höhere Ortsauflösung durch steilere Gradienten
Wie wirkt sich die Stärke des Magnetfeldes bei der Kernspintomographie aus?
Die Stärke des Magnetfelds B0 wirkt sich unmittelbar auf die Signalqualität der gemessenen Daten aus, da das Signal-Rausch-Verhältnis ungefähr proportional zur Feldstärke B0 ist. Deshalb gibt es seit den Anfängen der MRT einen Trend zu immer höheren Feldstärken, der den Einsatz tiefgekühlter supraleitender Magnete erfordert. Besonders bei Magneten mit großen Öffnungen für die Untersuchung von Menschen entstehen bei höheren Feldstärken rasch inhomogenere und schwieriger herstellbare Felder. Werden 3 Tesla überschritten, können die Probanden nur sehr langsam in den Magneten gefahren werden, da es infolge der entstehenden Wirbelströme im Gehirn sonst zu Schwindel und Übelkeit kommen kann.
Was sind typische Stärken der statischen Magnetfelder bei der Kernspintomographie?
Geschlossene Systeme 0,5, 1 und 1,5 T (3 T)
Offene Systeme mit bis zu 0,23 - 1 T Feld, 300 Bilder/s
Man unterscheidet MRT-Systeme nach ihrer Bauform zwischen geschlossenen MRT-Systemen mit kurzem oder langem Tunnel und offenen MRT-Systemen (oMRT) mit C-Arm oder seitlich geöffnetem Tunnel. Während geschlossene Tunnelsysteme bedingt durch ihren Aufbau im Vergleich bessere Bilddaten liefern, ermöglichen offene MRT -Systeme den Zugang zum Patienten unter MRT-Kontrolle
Was versteht man unter Diamagnetismus?
Bringt man eine Substanz in ein magnetisches Feld, so induziert dieses in den Elektronenhüllen der Atome einen Strom, dessen Magnetfeld nach der Lenzschen Regel dem äußeren entgegengerichtet ist. Diamagnetismus führt so zu einer Abschwächung des Magnetfeldes in der Substanz. In Materialien deren Atome, Ionen oder Moleküle keine ungepaarten Elektronen besitzen, ist Diamagnetismus die einzige Form von Magnetismus
Was versteht man unter Paramagnetismus? Wie verhält sich ein paramagnetisches Material mit steigender Temperatur?
Besitzen die Atome, Ionen oder Moleküle eines Materials ein magnetisches Moment, so richten sich diese parallel zum äußeren Magnetfeld aus. Dies bewirkt eine Verstärkung des Magnetfeldes im Material. Bei einem idealen Paramagneten sind die einzelnen magnetischen Momente voneinander isoliert. Darum bricht das innere Magnetfeld nach Entfernen des äußeren Magnetfelds wegen der Wärmebewegung der Teilchen zusammen. Dementsprechend nimmt der Paramagnetismus mit steigender Temperatur ab.
Was versteht man unter Ferromagnetismus? Wie verhält sich ein ferromagnetisches Material mit steigender Temperatur?
Beim Ferromagnetismus sind die magnetischen Momente einzelner Teilchen nicht unabhängig voneinander, sondern richten sich spontan parallel aus. Die Kopplung der magnetischen Momente erstreckt sich aber nicht über das ganze Material sondern ist auf kleine Bereiche, die Weissschen Bezirke, beschränkt. Typische Längenskalen sind 10 nm bis wenige Mikrometer. Die Ausrichtung der Weissschen Bezirke ist statistisch verteilt, so dass der Gesamtkörper unmagnetisch erscheint. Durch ein äußeres Magnetfeld kann man die Bezirke gleichrichten. Diese Gleich-richtung bleibt auch nach Entfernen des äußeren Feldes erhalten, so dass man
eine permanente Magnetisierung erhält. Die Magnetisierung kann durch Erhitzen über die ferromagnetische Curie-Temperatur zerstört werden.
Was versteht man unter Ferrimagnetismus?
Auch beim Ferrimagnetismus sind die magnetischen Momente einzelner Teilchen nicht unabhängig voneinander.
Es liegen aber zwei Arten von magnetischen Zentren vor. Die Spinmomente gleichartiger Zentren richten sich dabei parallel und die verschiedener antiparallel aus. Dieses führt zu einer partiellen Auslöschung der magnetischen Momente. Im übrigen Verhalten ähneln sie den Ferromagneten.
Was versteht man unter Antiferromagnetismus? Wie verhält sich ein antiferromagnetisches Material mit steigender Temperatur?
Auch beim Antiferromagnetismus sind die magnetischen Momente einzelner Teilchen nicht unabhängig voneinander sondern richten sich spontan anti-parallel aus. Daher zeigt der ideale Antiferromagnet nach außen kein magnetisches Verhalten. Mit steigender Temperatur stört die Wärmebewegung die Anordnung, so dass sich der Antiferromagnet zunehmend wie ein Ferrimagnet verhält.
Welche magnetischen Effekte bzw. Systeme kennt man in der Biologie?
Magnetische Wechselfelder können über Induktion elektrische Ströme im Gewebe auslösen und können so einen (schwachen) Einfluss auf das Nervensystem haben. Die Nerven in Muskeln können mit Hilfe der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS) stimuliert werden. In entsprechend starken Feldern (zum Beispiel in einem Kernspintomograf) treten sogenannte Magnetophosphene (optische Sinneswahrnehmungen) auf. Des weiteren ist seit langem bekannt, dass magnetische Wechselfelder die Sekretion von Hormonen (Beispiel Melatonin) beeinflussen können. Viele Vögel, Meeresschildkröten und weit ziehende Fische verfügen über einen Magnetsinn und können sich mittels des Erdmagnetfelds orientieren.
Was ist der magnetische Fluss und dessen Einheit?
physikalische Größe zur Beschreibung des magnetischen Feldes. Er ist – vergleichbar mit dem elektrischen Strom – die Folge einer magnetischen Spannung und fließt durch einen magnetischen Widerstand. Da selbst das Vakuum einen solchen magnetischen Widerstand darstellt, ist der magnetische Fluss nicht an ein bestimmtes „Medium“ gebunden und wird über Feldgrößen beschrieben.Die Maßeinheit des magnetischen Flusses im SI-Einheitensystem ist Weber Wb
Was ist die Messgrösse beim MEG bzw. MCG und was ist der wesentliche Unterschied zur Kernspintomographie?
Magnetische Flussdichte, Messung magnetischer Signale aus dem Körper
nicht: magnetische Stoffe im Körper
nicht: Wirkung von Magnetfeldern auf den Körper
Wozu kann man einen Hall-Sensor verwenden?
Drehratenbestimmung
Wofür steht die Abkürzung SQUID?
SQUID steht für superconducting quantum interference device
Welche beiden Haupteigenschaften zeichnen supraleitende Materialien aus?
- Elektrischer Widerstand fällt auf Null wenn die „kritischen Temperatur“ (=Sprungtemperatur) unterschritten wird
- Verdängt die externen Magnetfelder aus Ihrem Inneren (Meißner-Ochsenfeld-Effekt)
In welche beiden Klassen werden Supraleiter eingeteilt und wodurch wird diese Einteilung festgelegt?
- Typ I Supraleiter: Supraleitende Materialien, die nicht durch magnetische Flusslinien penetriert werden können (Meißner-Ochsenfeld Effekt). Elementare Supraleiter. Aluminium und Blei.
- Typ II Supraleiter: Charakterisiert durch einen graduellen Übergang vom supraleitenden in den normalen Zustand. Metallische Legierungen oder komplexe, oxidische Keramiken
Was beschreibt der Meissner-Ochsenfeld Effekt?
Verdrängung jeglichen magnetischen Feldes aus einem supraleitenden Material unterhalb der Sprungtemperatur Tc.
Was beschreibt der Josephson-Effekt?
Phänomen eines Stromflusses zwischen zwei schwach gekoppelten Supraleitern, die durch eine dünne, isolierende Barriere getrennt sind. Diese Struktur – zwei Supraleiter verbunden mit einer nicht-leitenden Barriere – ist bekannt als Josephson Brücke. Der Strom, der die Bariere übertritt nennt sich Josephson Strom.
Welche Ziele verfolgt man bei der Auswertung biomagnetischer Signale (4 aus 6)?
- Ortung erzeugender Generatoren
- Test von Hypothesen
- Auswertung Signalstärke
- Synchronisationseffekte / Korrelation
- Vergleich mit Normsignalen
- Identifikation pathologischer Signalmuster
Was versteht man unter dem Begriff ‚Biomedizinische Messtechnik‘ und welche Wissenschaftsfelder berühren sich hier?
Zusammenwirken von Medizin und Technik zur Schaffung von Geräten für Therapie und Diagnose
Welches sind nach der Medizintechnik Studie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) die Schlüsseltechnologien für den zukünftigen Medizintechnik-Markt (mind. 6 aus 8)?
Mikrosystemtechnik, Elektronik, Informations- und Kommunikationstechnologie, Produktions- und Managementtechnik, Zell- und Biotechnologie, Neue Wirkstoffe und Materialien, Optische Technologie, Nanotechnologie
Welches sind nach Expertenmeinung die vier wichtigsten Schlüsseltechnologien für den zukünftigen Medizintechnik-Markt?
Zell- &Biotechnologie, Informationstechnologie, Mikrosystemtechnik, Nanotechnologie
Welche beiden Richtungen kann es bei der Entwicklung neuer Medizintechnikprodukte geben?
Medizinàmed. Fragestellungà medizintechnische Lösung [Therapie: Medikament, Tumorbestrahlung] Technikàneue TechnologieàAnwendung in der Medizin (Kassenzulassung) [Diagnostik: Röntgen, MRI, Ultraschall, Gentechnologie]
Welche Messgrössen kann man am physiologischen System Herz/Lunge/Gefässe des Menschen erhalten (7 aus 11)?
Lunge: Atemfrequenz, Atemvolumina, Lungenvolumina, Herz: Schlagfrequenz, Schlagvolumen, Blutdruck, Reizausbreitung, Funktion der Klappen, Gefäße: Verengungen, Durchblutung, Sauerstoffgehalt
In welche drei Unterbereiche kann man die Messgrössen am menschlichen Organismus einteilen? Nennen Sie jeweils zwei Beispiele.
Organismus=Erzeuger elektrischer Signale: Elektrokardiographie (EKG), MKG (Magnetkardiographie)
Organismus= Erzeuger nichtelektrischer Signale: Herzkreislauf-Diagnostik, Lungenfunktionsdiagnostik
Organismus= Signalwandler: Optik, Ultraschall, Röntgen, CT, Kernspin
Was ist der typische Durchmesser menschlicher Zellen?
10µm
Welche Spezialisierungen können Stammzellen beim Wachstum eines Organismus erlangen (5)?
- Aufnahme von Nahrungsstoffen (Verdauung)
- Austausch von Wasser und Elektrolyten (Niere)
- Gasaustausch (Lunge)
- Bewegung (Muskel)
- Reizleitung (Nerven)
Welche Funktionen vermittelt bzw. erfüllt die Plasmamembran als Diffusionsbarriere (5)?
=Stofftrennung
- Schutz
- Stofftransport
- Reizleitung
- Wachstum
- Mechanischer Zusammenhang von Zellen
Was bildet das Grundgerüst biologischer Membranen?
Doppelschicht aus Fettsäuren (Lipiden) , hydrophile Enden beidseitig zum Wasser hin.
Was bedeutet der Begriff ‚amphiphil’?
chemische Eigenschaft einer Substanz, sowohl hydrophil als auch lipophil zu sein.
Wie ist das einfachste elektrische Ersatzschaltbild einer biologischen Membran?
siehe Bild
Welches physikalische Konzept liegt der Selbstorganisation zu Grunde?
Energieminimierung
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Vesikeln und Mizellen?
Doppel vs. Mono-Lippidschicht
Nennen Sie zwei der vier Hauptlipide der Plasmamembran von Säugetieren.
Phosphatidyl-serin, Phosphatidyl-cholin
Phosphatidyl-serin, Phosphatidyl-cholin
Für welche Stoffe ist die Doppellipidmembran hochpermeabel?
Hydrophobe Moleküle (O2, CO2, N2, Benzol)
Für welche Stoffe ist die Doppellipidmembran sehr gering permeabel?
Ungeladene polare Moleküle (für größere [Glucose, Saccharose] wenier permeabel als für kleine[h20, Harnstoff, Glycerin])
Was ist die chemische Grundstruktur jeder Aminosäure?
s.Abb
Wodurch unterscheiden sich die verschiedenen Aminosäuren?
Durch den Rest zwischen Amino- und Carboxygruppe.
Beschreiben Sie den Vorgang der zur Bildung der Aminosäurekette führt.
Die Ausbildung der Bindungen zwischen Aminosäuren erfolgt unter Wasserabspaltung (Kondensation) zwischen der Amino-Gruppe eines Moleküls und der Carboxyl-Gruppe eines anderen Moleküls. Die verknüpfende Atomgruppe wird als Carbonsäureamid-Gruppe bezeichnet. Diese werden bei Proteinen als Peptid- Bindung bezeichnet. Sind in einem Molekül zwei Aminosäuren miteinander verbunden ,so bezeichnet man sie als Dipeptide
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Cartes-fiches
Was versteht man unter Diamagnetismus?
Bringt man eine Substanz in ein magnetisches Feld, so induziert dieses in den Elektronenhüllen der Atome einen Strom, dessen Magnetfeld nach der Lenzschen Regel dem äußeren entgegengerichtet ist. Diamagnetismus führt so zu einer Abschwächung des Magnetfeldes in der Substanz. In Materialien deren Atome, Ionen oder Moleküle keine ungepaarten Elektronen besitzen, ist Diamagnetismus die einzige Form von Magnetismus
Was versteht man unter Paramagnetismus? Wie verhält sich ein paramagnetisches Material mit steigender Temperatur?
Besitzen die Atome, Ionen oder Moleküle eines Materials ein magnetisches Moment, so richten sich diese parallel zum äußeren Magnetfeld aus. Dies bewirkt eine Verstärkung des Magnetfeldes im Material. Bei einem idealen Paramagneten sind die einzelnen magnetischen Momente voneinander isoliert. Darum bricht das innere Magnetfeld nach Entfernen des äußeren Magnetfelds wegen der Wärmebewegung der Teilchen zusammen. Dementsprechend nimmt der Paramagnetismus mit steigender Temperatur ab.
Was versteht man unter Ferromagnetismus? Wie verhält sich ein ferromagnetisches Material mit steigender Temperatur?
Beim Ferromagnetismus sind die magnetischen Momente einzelner Teilchen nicht unabhängig voneinander, sondern richten sich spontan parallel aus. Die Kopplung der magnetischen Momente erstreckt sich aber nicht über das ganze Material sondern ist auf kleine Bereiche, die Weissschen Bezirke, beschränkt. Typische Längenskalen sind 10 nm bis wenige Mikrometer. Die Ausrichtung der Weissschen Bezirke ist statistisch verteilt, so dass der Gesamtkörper unmagnetisch erscheint. Durch ein äußeres Magnetfeld kann man die Bezirke gleichrichten. Diese Gleich-richtung bleibt auch nach Entfernen des äußeren Feldes erhalten, so dass man
eine permanente Magnetisierung erhält. Die Magnetisierung kann durch Erhitzen über die ferromagnetische Curie-Temperatur zerstört werden.
Was versteht man unter Ferrimagnetismus?
Auch beim Ferrimagnetismus sind die magnetischen Momente einzelner Teilchen nicht unabhängig voneinander.
Es liegen aber zwei Arten von magnetischen Zentren vor. Die Spinmomente gleichartiger Zentren richten sich dabei parallel und die verschiedener antiparallel aus. Dieses führt zu einer partiellen Auslöschung der magnetischen Momente. Im übrigen Verhalten ähneln sie den Ferromagneten.
Was versteht man unter Antiferromagnetismus? Wie verhält sich ein antiferromagnetisches Material mit steigender Temperatur?
Auch beim Antiferromagnetismus sind die magnetischen Momente einzelner Teilchen nicht unabhängig voneinander sondern richten sich spontan anti-parallel aus. Daher zeigt der ideale Antiferromagnet nach außen kein magnetisches Verhalten. Mit steigender Temperatur stört die Wärmebewegung die Anordnung, so dass sich der Antiferromagnet zunehmend wie ein Ferrimagnet verhält.
Welche magnetischen Effekte bzw. Systeme kennt man in der Biologie?
Magnetische Wechselfelder können über Induktion elektrische Ströme im Gewebe auslösen und können so einen (schwachen) Einfluss auf das Nervensystem haben. Die Nerven in Muskeln können mit Hilfe der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS) stimuliert werden. In entsprechend starken Feldern (zum Beispiel in einem Kernspintomograf) treten sogenannte Magnetophosphene (optische Sinneswahrnehmungen) auf. Des weiteren ist seit langem bekannt, dass magnetische Wechselfelder die Sekretion von Hormonen (Beispiel Melatonin) beeinflussen können. Viele Vögel, Meeresschildkröten und weit ziehende Fische verfügen über einen Magnetsinn und können sich mittels des Erdmagnetfelds orientieren.
Was ist der magnetische Fluss und dessen Einheit?
physikalische Größe zur Beschreibung des magnetischen Feldes. Er ist – vergleichbar mit dem elektrischen Strom – die Folge einer magnetischen Spannung und fließt durch einen magnetischen Widerstand. Da selbst das Vakuum einen solchen magnetischen Widerstand darstellt, ist der magnetische Fluss nicht an ein bestimmtes „Medium“ gebunden und wird über Feldgrößen beschrieben.Die Maßeinheit des magnetischen Flusses im SI-Einheitensystem ist Weber Wb
Was ist die Messgrösse beim MEG bzw. MCG und was ist der wesentliche Unterschied zur Kernspintomographie?
Magnetische Flussdichte, Messung magnetischer Signale aus dem Körper
nicht: magnetische Stoffe im Körper
nicht: Wirkung von Magnetfeldern auf den Körper
Wozu kann man einen Hall-Sensor verwenden?
Drehratenbestimmung
Wofür steht die Abkürzung SQUID?
SQUID steht für superconducting quantum interference device
Welche beiden Haupteigenschaften zeichnen supraleitende Materialien aus?
- Elektrischer Widerstand fällt auf Null wenn die „kritischen Temperatur“ (=Sprungtemperatur) unterschritten wird
- Verdängt die externen Magnetfelder aus Ihrem Inneren (Meißner-Ochsenfeld-Effekt)
In welche beiden Klassen werden Supraleiter eingeteilt und wodurch wird diese Einteilung festgelegt?
- Typ I Supraleiter: Supraleitende Materialien, die nicht durch magnetische Flusslinien penetriert werden können (Meißner-Ochsenfeld Effekt). Elementare Supraleiter. Aluminium und Blei.
- Typ II Supraleiter: Charakterisiert durch einen graduellen Übergang vom supraleitenden in den normalen Zustand. Metallische Legierungen oder komplexe, oxidische Keramiken
Was beschreibt der Meissner-Ochsenfeld Effekt?
Verdrängung jeglichen magnetischen Feldes aus einem supraleitenden Material unterhalb der Sprungtemperatur Tc.
Was beschreibt der Josephson-Effekt?
Phänomen eines Stromflusses zwischen zwei schwach gekoppelten Supraleitern, die durch eine dünne, isolierende Barriere getrennt sind. Diese Struktur – zwei Supraleiter verbunden mit einer nicht-leitenden Barriere – ist bekannt als Josephson Brücke. Der Strom, der die Bariere übertritt nennt sich Josephson Strom.
Welche Ziele verfolgt man bei der Auswertung biomagnetischer Signale (4 aus 6)?
- Ortung erzeugender Generatoren
- Test von Hypothesen
- Auswertung Signalstärke
- Synchronisationseffekte / Korrelation
- Vergleich mit Normsignalen
- Identifikation pathologischer Signalmuster
