Willkommen zu Medizintechnik 2 und heute wollen wir uns nochmal die Magnetresonanzbildgebung

ansehen. Tatsächlich wollen wir uns heute angucken, wie denn die Bilder tatsächlich

zustande kommen. Nun, dafür müssen wir uns verschiedene Prinzipien ansehen. Die Bildgebung

funktioniert tatsächlich so, dass wir zunächst uns den Bereich selektieren müssen, indem

wir überhaupt Bilder machen möchten. Dann müssen wir den Ortsraum kodieren, was wir

sehr elegant tun werden und wir werden heute auch verstehen, warum so eine Technologie dann

zu einem Nobelpreis führt. Und am Ende sehen wir uns den sogenannten Kar-Wellenraum an und

werden dabei feststellen, dass dieser einem Konzept ähnelt, das wir schon vor einigen

Videos eingeführt haben. Am Ende sehen wir uns einige Beispiele an, zum Beispiel spektraselektive

Anregungen und funktionelle magnetische Resonanz-Tomografie. Gut, fangen wir an mit den Grundlagen. Also

jetzt geht es tatsächlich um die Bildgebung, wie die Bilder zustande kommen und dazu reicht

es nicht nur aus einzelne Wasserstoffkerne anzuregen, sondern tatsächlich wir müssen

auch die Ortsinformation kodieren. Und dazu werden wir zwei Konzepte einführen, das ist

einmal die Schichtanregung und dann die örtliche Kodierung. Beide werden durch das Gradientensystem

eines MR-Scanners möglich. Das Gradientensystem sieht wie folgt aus. Um ein solches starkes

B0-Feld aufzubauen, ist es notwendig, dass wir entsprechend starke Magneten einsetzen.

Diese werden üblicherweise durch Elektromagneten realisiert. Jedoch sind so starke Elektromagneten

mit einem hohen Widerstand ausgestattet, was dazu führen würde, dass diese Magnete einfach

schmelzen werden. Um trotzdem solche starken Magnete aufbauen zu können, werden Supraleiter

eingesetzt. Dazu ist es notwendig, den Magneten konstant stark herunter zu kühlen, um entsprechende

supraleitende Effekte zu verursachen. Wenn ihr also in so einem MR-Scanner seid, umgibt

euch ein großer Supraleiter auf weit unter minus 100 Grad Celsius abgekühlt wird, um

eine entsprechende Supraleitung zu erreichen. Weiterhin werden zusätzliche Spuren eingesetzt,

und zwar in X-, Y- und Z-Richtung, wobei hier Z entlang der Patienten Hauptachse ist, also

nach Kopf, Fuß. Diese befinden sich im Inneren unter dem Dauermagneten. Damit ist es dann

möglich, verschiedene Magnetfelder zu induzieren und natürlich auch stark wechselnde Magnetfelder

zu induzieren. Also unser B0, das Hauptmagnetfeld, ist theoretisch völlig homogen und wird eben

durch unseren Supraleiter verursacht. Dazu gibt es die sogenannten Gradientenspulen,

die es ermöglichen, dieses Magnetfeld örtlich zu verändern. Wir können hier schematisch

dargestellt sehen, dass wir eben in Z-Richtung, X- und Y-Richtung die Stärke des Magnetfelds

beliebig verändern können. Das interessante dabei ist jetzt, dass wir damit auch beliebige

Schichtorientierung erreichen können, wie wir es bei CT eben nicht bei der Aufnahme

tun können, sondern erst, wenn wir ein vollständiges Volumen abgetastet haben und dieses dann nachträglich

neu orientieren. Die Gradientenspulen befinden sich in Folgen der Konfiguration. Wir arbeiten

also jeweils mit Spulenpaaren. In grün dargestellt die Z-Spule, in gelb die Y-Spule und in rot

die X-Spule, die dazu genutzt werden können, um diese unterschiedlichen Gradientenfelder

zu erzeugen. Nun, nachdem wir wissen, wie die Gradienten angeordnet sind, können wir

diese jetzt nutzen, um verschiedene Effekte auszulösen. Zunächst ist es wichtig, dass

wir die richtige Schicht auswählen können. Und um das zu tun, nutzen wir den Effekt Lamor-Frequenz.

Wir wissen, dass eine Anregung mit der entsprechenden elektromagnetischen Frequenz sich nur auswirkt,

wenn ein passendes B0 vorliegt. Wenn wir also das B0 verändern, beispielsweise durch den

Einsatz der Gradientenspulen, können wir dafür sorgen, dass an unterschiedlichen Bereichen

im Körper unterschiedliche Lamor-Frequenzen erzeugt werden. Das heißt nur diejenigen

Wasserstoffkerne, die überhaupt in der richtigen Lamor-Frequenz liegen, werden durch die entsprechende

Anregung tatsächlich in die Präzision versetzt. Hier zeigen wir das anhand der Z-Spule und

wir können durch die entsprechende Gradienteneinstellung dafür sorgen, dass nur in einem bestimmten

Bereich die korrekte Lamor-Frequenz, mit der wir dann später auch unsere Wasserstoffkerne

anregen wollen, auch tatsächlich getroffen werden. Und wir können diese durch die entsprechende

Modulation des B0 erreichen und damit dafür sorgen, dass eben nur Wasserstoffkerne, die

hier in der Körpermitte liegen, angeregt werden. Und am Kopf sowie am Fuß findet überhaupt