Medizinische Informatik - Bildgebende Verfahren
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Questions and Answers

Was entsteht, wenn man die inverse Fouriertransformation anwendet?

  • Ein Bild aus Pixelinformationen (correct)
  • Ein Signal im Frequenzbereich
  • Ein Schnittbild aus Rauschdaten
  • Eine Audioaufnahme

Welche Art von Magneten wird meist in modernen MRT-Geräten verwendet?

  • Resistive Magnete
  • Supraleitende Magnete (correct)
  • Ferromagnetische Materialien
  • Permanentmagnete

Was bezeichnet der Wert 1,5 T in Bezug auf MRT-Geräte?

  • Die Größe des Patienten
  • Die Stärke des Gradientenfeldes
  • Die Stärke des Grundmagnetfeldes (correct)
  • Die Auflösung des Bildes

Wie kodiert der äußere Bereich des k-Raums Informationen?

<p>Für feine Strukturen wie Ränder und Kantenübergänge (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Zweck eines Faraday‘schen Käfigs in MRT-Geräten?

<p>Um Störungen an umliegende Geräte zu verhindern (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Komponenten ist nicht Teil eines MRT-Geräts?

<p>Computereinheit (C)</p> Signup and view all the answers

Wie wirkt sich ein höheres B0-Magnetfeld auf den Magnettyp aus?

<p>Es können nur supraleitende Magneten verwendet werden. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Bereich im k-Raum ist entscheidend für die Bildkontraste?

<p>Der innere Bereich (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zu T1- und T2-Relaxation in der MRT ist korrekt?

<p>Die T1- und T2-Relaxation können durch Anpassung der Pulswiederholzeit (TR) unterschieden werden. (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten den Begriff 'MRT-Sequenz'?

<p>Die genaue elektromagnetische Pulssequenz für eine Untersuchung. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Ortskodierung in der MRT ermöglicht?

<p>Durch Anlegen von Magnetfeldgradienten in den drei Raumdimensionen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen zu T1- und T2-gewichteten Bildern ist falsch?

<p>T1- und T2-Relaxation treten immer unabhängig voneinander auf. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine mögliche Folge einer unzureichenden Ortskodierung in der MRT?

<p>Das Bild kann nicht korrekt rekonstruiert werden. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Variation von TR und TE ist zutreffend?

<p>Sie ermöglicht Aufnahmen mit unterschiedlichen Kontrastverteilungen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Signal wird in der MRT hauptsächlich analysiert?

<p>Das Relaxationssignal des gesamten Untersuchungsobjekts. (D)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet eine hohe T1-Relaxation in der Bilddarstellung?

<p>Das Gewebe erscheint hell auf T1-gewichteten Bildern. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt ein Hauptmerkmal der Magnetresonanztomographie (MRT) im Vergleich zur Computertomografie (CT)?

<p>MRT kann bessere Bilder von Weichgeweben liefern. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Larmor-Frequenz im Kontext der Magnetresonanztomographie?

<p>Die Frequenz der Kreiselbewegung der Atomkerne im Magnetfeld. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Gewebe wird typischerweise am besten durch die MRT dargestellt?

<p>Weichgewebe mit hohem Wasseranteil (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage ist falsch hinsichtlich der Ionisierungsstrahlung und deren Wirkung auf den Menschen?

<p>Die natürliche Strahlenbelastung beträgt ungefähr 1 mSv/a. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist eine Einschränkung der Computertomografie (CT)?

<p>CT hat eine hohe Strahlenbelastung im Vergleich zu natürlichen Werten. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie wirken sich elektrische Impulse hoher Frequenz auf die Atomkerne im MRT aus?

<p>Sie stören die Ordnung der Spins und erzeugen eine Präzessionsbewegung. (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Aspekte ist kein Vorteil der Magnetresonanztomographie?

<p>Verwendet hohe Röntgenstrahlung zur Bildgebung. (D)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit den Spins der Atomkerne, wenn ein starkes äußeres Magnetfeld angelegt wird?

<p>Sie richten sich parallel oder antiparallel zu den Magnetfeldlinien aus. (C)</p> Signup and view all the answers

Was bewirkt der z-Gradient in der Schichtselektion?

<p>Er führt zu einer variierenden Larmorfrequenz entlang der z-Achse. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie erfolgt die Frequenzkodierung in der selektierten Schicht?

<p>Durch die Überlagerung eines Gradientenfeldes senkrecht zur z-Achse. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt der Phasenkodiergradient?

<p>Er wird vor dem Frequenzkodiergradienten in y-Richtung angelegt. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt der Phasenkodiergradient in der Bildgebung?

<p>Er verändert die Präzessionsfrequenz und die Phase entlang eines Gradienten. (D)</p> Signup and view all the answers

Was passiert nach dem Abschalten des Phasenkodiergradienten?

<p>Die Spins kehren zur Larmorfrequenz zurück, die Phasenverschiebung bleibt jedoch erhalten. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie können die unterschiedlichen Frequenzen im Auslesesignal verarbeitet werden?

<p>Durch Fourier-Transformation zur Trennung der Frequenzen. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie ist der k-Raum strukturiert?

<p>Eine zweidimensionale Matrix, die Echodaten basierend auf Frequenz- und Phaseninformationen speichert. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Information ist nach der Schichtselektion noch nicht vorhanden?

<p>Information über die x- und y-Positionen der empfangenen Signale. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Ausgangsbedingung ist für einen HF-Impuls erforderlich?

<p>Der HF-Impuls wirkt auf Spins mit der passenden Larmorfrequenz. (D)</p> Signup and view all the answers

Was wird in den Spalten des k-Raums eingetragen?

<p>Die Signalanteile sortiert nach empfangenen Larmorfrequenzen und Phasen. (B)</p> Signup and view all the answers

Was findet nach der Frequenzkodierung statt?

<p>Die Signale müssen Fourier-transformiert werden, um die Frequenzen zu analysieren. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Transformation wird zur Rekonstruktion eines Schnittbilds verwendet?

<p>Eine inverse 2D-Fouriertransformation. (A)</p> Signup and view all the answers

Was zeigt die Zeilenrichtung im k-Raum an?

<p>Die Frequenzinformation der Echodaten. (C)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit den Spins in der selektierten Schicht, nachdem der Schichtselektionsgradient angelegt wurde?

<p>Sie präzedieren alle in Phase. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie werden die Signalanteile im k-Raum dargestellt?

<p>Sortiert sowohl nach Frequenz als auch nach Phase. (A)</p> Signup and view all the answers

Warum ist die Phasenkodierung im Bildgebungsprozess wichtig?

<p>Sie hilft, die räumliche Auflösung des Bildes zu verbessern. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Bedingung muss für den Supraleitungseffekt in MRT-Geräten erfüllt sein?

<p>Die Temperatur muss unter -270°C liegen. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Funktion haben Shimspulen in einem MRT-Gerät?

<p>Verbesserung der Homogenität des Grundmagnetfeldes. (B)</p> Signup and view all the answers

Was passiert beim Quench-Effekt in einem MRT-Gerät?

<p>Es kommt zu einem sofortigen Aufbau eines ohmschen Widerstandes. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Spulen sind für die Ortskodierung im MRT-Bild verantwortlich?

<p>Gradientenspulen (A)</p> Signup and view all the answers

Wozu dienen HF-Spulen im MRT?

<p>Zum Empfang von elektromagnetischen Signalen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Gefahr besteht, wenn die Temperatur im Kühlsystem eines MRT-Gerätes ansteigt?

<p>Es tritt ein Quench-Effekt auf. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein potenzielles Ergebnis von Inhomogenitäten im Grundmagnetfeld?

<p>Bildartefakte in der MRT-Auffassung. (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher Aspekt der Funktionalität von MRT-Geräten ist am kritischsten zu überwachen?

<p>Der Zustand des Kühlmittels. (A)</p> Signup and view all the answers

Die Anwendung eines __________-Impulses führt dazu, dass die Spins der Atomkerne zur Kreiselbewegung angeregt werden.

<p>Hochfrequenzimpuls</p> Signup and view all the answers

Die T2-Relaxation beschreibt den Verlust der __________ der Spins nach dem Ausschalten des Hochfrequenzimpulses.

<p>Phasenkohärenz</p> Signup and view all the answers

Der __________-Gradient in der MRT wird verwendet, um die Schichtselektion durchzuführen.

<p>z-Gradient</p> Signup and view all the answers

Die Frequenzkodierung erfolgt durch den __________-Gradienten, der das Magnetfeld in der x-Richtung verändert.

<p>x-Gradient</p> Signup and view all the answers

Was passiert bei der Anwendung eines Hochfrequenzimpulses in der MRT?

<p>B) Die Spins der Atomkerne beginnen zu präzedieren. (B)</p> Signup and view all the answers

Welcher Magnetentyp wird in modernen MRT-Geräten hauptsächlich verwendet?

<p>B) Supraleitender Magnet (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Begriff "Larmor-Frequenz" in der MRT?

<p>A) Die Frequenz, mit der die Spins der Atomkerne synchronisiert werden. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur T1-Relaxation ist korrekt?

<p>B) Sie ist mit der Energieabgabe der Spins an die Umgebung verbunden. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über den k-Raum ist korrekt?

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Beschriftung benennen

<p>1 SL-Spule für Grundfeld B 2.z-Gradientenspulen 3. x-Gradientenspulen 4. y-Gradientenspulen</p> Signup and view all the answers

Beschriftung

<p>Frequenz und Phase</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Magnetresonanztomographie (MRT)

Eine bildgebende Technik, die Magnetfelder und Radiowellen verwendet, um detaillierte Bilder vom Inneren des Körpers zu erstellen.

Computertomographie (CT)

Eine Technik, die Röntgenstrahlen nutzt, um Bilder des Körpers zu erzeugen. Diese Technik kann schnell und präzise sein, aber hat den Nachteil einer Strahlenbelastung.

Spin (in Bezug auf Atomkerne)

Die Eigenschaft bestimmter Atomkerne, einen Eigendrehimpuls zu besitzen, der sie zu winzigen Magneten macht. Dieser Spin ist die Grundlage der Magnetresonanztomographie.

Präzessionsbewegung

Die Bewegung eines Atomkerns im Magnetfeld, die durch die Einwirkung eines elektromagnetischen Impulses verursacht wird. Diese Bewegung hat eine charakteristische Frequenz.

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Larmor-Frequenz

Die Frequenz, mit der sich ein Atomkern in einem Magnetfeld präzessiert. Diese Frequenz ist abhängig vom angelegten Magnetfeld.

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Ungeordnete Spins

Die Eigenschaft, dass sich die Spins im Normalzustand ungeordnet in Bewegung befinden. Im MRT richtet ein starkes Magnetfeld die Spins parallel oder antiparallel aus.

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Funktionelles MRT (fMRT)

Ein Teil des MRT-Verfahrens, der die Funktion von Geweben untersuchen kann. Es ermöglicht zum Beispiel die Darstellung der Aktivität des Gehirns.

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Magnetresonanztomographie (MRT)

Eine bildgebende Technik, die verwendet werden kann, um detaillierte Bilder von Weichteilen zu erstellen. Sie bietet gegenüber der CT eine verbesserte Darstellung und Unterscheidbarkeit von Weichteilen.

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Pulswiederholzeit (TR)

Die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen in der MRT.

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Echozeit (TE)

Die Zeit, die verstreicht, bis das Signal nach einem Puls gemessen wird. Das Signal sollte stark sein.

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T1-gewichtete Bilder (T1w)

MRT-Bilder, die die T1-Relaxation von Geweben hervorheben.

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T2-gewichtete Bilder (T2w)

MRT-Bilder, die die T2-Relaxation von Geweben hervorheben.

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MRT-Sequenz

Die spezifische Kombination von Radiofrequenzpulsen, die in einem MRT-Gerät verwendet wird, um ein bestimmtes Bild zu erzeugen.

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Ortskodierung

Der Prozess, der Informationen über die Position von Wassermolekülen im Körper liefert.

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Schichtselektionsgradient

Ein Magnetfeldgradient, der entlang der z-Achse angelegt wird und die Larmorfrequenz von Wasserstoffatomen in Abhängigkeit ihrer Position auf der z-Achse verändert.

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HF-Impuls

Ein HF-Impuls, der auf die Wasserstoffatome in der selektierten Schicht emittiert wird. Dieser Impuls regt die Spins der Wasserstoffatome an und erzeugt ein messbares Signal.

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Frequenzkodiergradient

Ein Magnetfeldgradient, der während der Aufnahme des Signals senkrecht zum Schichtselektionsgradienten angelegt wird. Dieser Gradient verändert die Larmorfrequenz in x-Richtung und ermöglicht so die Lokalisation des Signals entlang der x-Achse.

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Phasenkodiergradient

Ein Magnetfeldgradient, der vor dem Frequenzkodiergradienten entlang der y-Achse angelegt wird. Dieser Gradient beeinflusst die Phase des Signals und ermöglicht die Lokalisation des Signals entlang der y-Achse.

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Fouriertransformation

Die Anwendung der Fouriertransformation auf das aufgenommene Signal ermöglicht die Umwandlung des Signals in ein Bild.

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Trennung der Signale

Die Frequenzkodierung ermöglicht die Trennung der Signale aus verschiedenen Positionen in x-Richtung, da unterschiedliche Frequenzen im Signal unterschiedliche Positionen repräsentieren.

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Phasenkodiergradient: Wirkung

Der Phasenkodiergradient führt zu einer linearen Veränderung der Präzessionsfrequenz und -phase der Spins entlang des Gradienten.

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Phasenkodierung: Dauer

Die Phasenverschiebung der Spins bleibt nach dem Abschalten des Gradienten für kurze Zeit erhalten.

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k-Raum

Eine zweidimensionale Matrix, in die MRT-Signale eingelesen werden.

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k-Raum: Spalten

Die Echodaten werden sortiert nach der empfangenen Larmorfrequenz in die Spalten des k-Raums eingetragen.

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k-Raum: Zeilen

Die Signalanteile werden sortiert nach den jeweiligen Phasen in jeder Spalte des k-Raums eingetragen.

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k-Raum: Information

Die Frequenzinformationen sind im k-Raum in Zeilenrichtung, die Phaseninformationen in Spaltenrichtung enthalten.

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Schnittbild-Rekonstruktion

Ein MRT-Schnittbild wird durch eine inverse 2D-Fouriertransformation aus den Daten im k-Raum rekonstruiert.

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Inverse Fouriertransformation

Die inverse Fouriertransformation wandelt Frequenz- und Phaseninformationen in Ortsinformationen um, wodurch ein Bild entsteht.

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Zentrum des k-Raums

Die Daten im Zentrum des k-Raums repräsentieren die grobe Struktur und den Kontrast des Bildes.

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Äußerer Bereich des k-Raums

Die Daten im äußeren Bereich des k-Raums tragen die Information für Details, Ränder und Strukturen in einem Bild.

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Tesla (T)

Die Stärke des Magnetfeldes wird in Tesla (T) gemessen. Je höher die Tesla-Zahl, desto stärker das Magnetfeld.

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Supraleitende Magnete

Supraleitende Magnete ermöglichen die Erzeugung starker Magnetfelder, die für hochauflösende MRT-Bilder notwendig sind.

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Faraday‘scher Käfig

Ein Faraday‘scher Käfig schützt den MRT-Raum vor Störungen und umgekehrt.

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MRT-System

Der Patiententisch, Spulensysteme und der Magnet sind die wichtigsten Teile des MRT-Systems.

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Magnetentypen

Je nach Art des MRT-Geräts können verschiedene Magnetentypen verwendet werden. Die Wahl des Typs hängt von der benötigten Feldstärke ab.

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Quench

Ein Zustand, der auftritt, wenn Kühlmittel wie flüssiges Helium in einem MRT-System verloren geht, was zu einem plötzlichen Anstieg des ohmschen Widerstands führt, zu extrem hohen Temperaturen und Drücken und potenziell zur Zerstörung des Geräts führt.

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Shim-Spulen

Spulen, die im MRT-System verwendet werden, um das Magnetfeld zu verbessern und somit die Bildqualität zu steigern.

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Gradientenspulen

Spulen, die lineare, ansteigende Magnetfelder erzeugen, die dem Grundmagnetfeld überlagert werden. Sie werden für Schichtselektion und Ortskodierung verwendet.

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HF-Spulen

Spulen, die sowohl HF-Felder senden als auch die resultierenden Signale empfangen. Sie sind essentiell für die Erzeugung des MRT-Bildes.

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Study Notes

Medizinische Informatik - Wintersemester 2024/25 - Teil 10

  • Thema: Bildgebende Verfahren, insbesondere Magnetresonanztomographie (MRT)

Computertomographie (CT)

  • Nachteile: Weiches Gewebe ohne großen Kontrast, Strahlenbelastung.
  • Strahlenbelastung:
    • Natürlich: 2,0-3,0 mSv/a (Höhe über NN)
    • Transatlantikflug: ca. 0,1 mSv/Flug
    • Röntgenaufnahme: ca. 0,2 mSv/Aufnahme
    • CT: 5,0-20,0 mSv/Aufnahme
  • Letale Dosis:
    • Nach 30 Tagen: 5.000 mSv (5 Sv)
    • Unmittelbar: 80.000 mSv (80 Sv)
    • Chernobyl: z.T. 200 Sv/h

Magnetresonanztomographie (MRT)

  • Technik: Bildgebende Diagnosetechnik, verbesserte Darstellung und Unterscheidbarkeit von Weichgeweben.
  • Vorteile: Reduzierte Patientenbelastung, keine Röntgenstrahlung, Echtzeiteinsatz (z.B. fMRT).

MRT-Funktionsprinzip

  • Spin: Atomkerne mit ungerader Protonen- oder Neutronenzahl verfügen über einen Eigendrehimpuls, den Spin. Diese werden zu winzigen Magneten.
  • Wasserstoffatom: Geeignetster Atomkern für Bildgebung.
  • MRT-Vorteile: Sehr genaue und differenzierte Darstellungen von wasserhaltigen Geweben wie inneren Organen, Gelenkknorpel, Meniskus, Rückenmark und Gehirn.
  • Normalzustand: Spins in Materie sind ungeordnet.
  • Magnetfeld: Starkes äußeres Magnetfeld richtet die Atomkerne parallel/antiparallel zu den Feldlinien aus.
  • Präzessionsbewegung: Störung der Ordnung durch Hochfrequenzimpuls (HF-Impuls) verursacht Kreiselbewegung um die Feldlinien.
  • Larmor-Frequenz: Frequenz dieser Bewegung.
  • Transversalmagnetisierung: HF-Impuls verschiebt die längs des Magnetfelds ausgerichteten Kernspins kurzzeitig senkrecht zum Feld.
  • T1-Relaxation: Spins kehren in Richtung des äußeren Magnetfelds zurück, Energie wird an die Umgebung abgegeben; abhängig von wärmeleitenden Eigenschaften des Gewebes.
  • T2-Relaxation: Verlust der Phasenkohärenz der Atomkerne, Energie wird abgegeben, Gewebe mit langer T2-Zeit erscheinen heller.
  • Zeitwerte: T1-Typische Werte: ½ - Sekunden, T2-Typische Werte:hunderte von ms.

MRT-Geräteparameter

  • T1- und T2-Relaxation: Treten zu unterschiedlichen Zeiten auf.
  • Parameter: Pulswiederholzeit (TR) und Echozeit (TE) zur Steuerung der T1- oder T2-Betrachtung.
  • T1- und T2-gewichtete Bilder: T1-gewichtete Bilder zeigen Gewebe mit schneller Wärmeleitfähigkeit heller; T2-gewichtete Bilder zeigen Gewebe mit langsamer Wärmeleitfähigkeit heller.
  • Kontrastvariationen: Variation von TR und TE liefert MRT-Aufnahmen mit unterschiedlichen Kontrastverteilungen für Gewebe.
  • MRT-Sequenz: Bezeichnung für die elektromagnetische Pulssequenz.

Ortskodierung

  • z-Gradient: Erstellt ein homogenes Grundmagnetfeld entlang der z-Achse, für Schichtselektion
  • x-Gradient: Benötigt für Frequenzkodierung, überlagert Grundmagnetfeld und erzeugt unterscheidbare Frequenzen.
  • y-Gradient: Benötigt für Phasenkodierung.
  • k-Raum: Zweidimensionale Matrix, die Echodaten nach Frequenzen und Phasen sortiert.
  • Fourier-Transformation: Mathematische Methode, um aus den kodierten Signalen im k-Raum ein Bild zu erstellen.

Zusammenfassung

  • Bildgebung: MRT nutzt Magnetfelder zur detaillierten Bildgebung von Geweben.
  • Parameter: TR und TE steuern Bildkontraste, Gradienten steuern Ortskodierung.
  • Signale: Diese werden zur Bildrekonstruktion im k-Raum/Fourier-Raum verwendet.

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Tauche ein in die Welt der medizinischen Bildgebung mit einem Fokus auf Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT). Du lernst über die Vor- und Nachteile beider Verfahren sowie die Strahlenbelastung im Vergleich. Teste dein Wissen zu den Technologien und deren Funktionsprinzipien.

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