Magnetresonanzbildgebung: Theorie Und Praxis

ISBN-13: 9783540200284 / Niemiecki / Twarda / 2004 / 564 str.

Marinus T. Vlaardingerbroek; Jacques A. Den Boer; R. Geske

Opis

Das bekannte Lehrbuch zur Physik und Technik der kernmagnetischen Resonanz liegt jetzt auch in deutscher Sprache vor. Es beschreibt den physikalischen Hintergrund der Scan-Methoden und ihren Einsatz in der medizinischen Diagnostik. In diesem Zusammenhang werden auch neue Wege und Verfahren aufgezeigt. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Behandlung von Artefakten und ihrer mathematischen Beschreibung. Das Buch ist mit vielen Illustrationen zu Scan-Verfahren, wie z.B. RARE, GRASE, EPI, Balanced FFE und Spiralscan ausgestattet. Detaillierte Aussagen ber Echoamplituden in Multi-Echosequenzen, wie TSE, FFE und BURST sind in einem besonderen Kapitel mit Hilfe der Konfigurationstheorie ausf hrlich abgehandelt. Eine kurze Einf hrung in die Geschichte der MR-Bildgebung rundet dieses Buch ab.

Spis treści

Magnetresonanzbildgebung: Eine historische Einführung.- 1 Die Magnetresonanztomografie und ihre Hardware.- 1.1 Einleitung.- 1.1.1 Spin und Magnetisierung.- 1.1.2 Präzession: Rotierendes Bezugssystem.- 1.1.3 Rotation: Anregung durch RF-Pulse.- 1.1.4 Die Anregung einer selektierten Schicht: Das Gradientenfeld.- 1.1.5 Der freie Induktionsabfall (FID).- 1.2 Spin-Echo.- 1.2.1 Bestimmung der Position in Ausleserichtung.- 1.2.2 Lagebestimmung in Phasenkodierrichtung.- 1.2.3 Messsequenz.- 1.2.4 Objektschicht: Voxel und Bildpixel.- 1.3 Systemarchitektur.- 1.3.1 Magnete.- 1.3.1.1 Supraleitende Magnete.- 1.3.1.2 Andere Magnettypen.- 1.3.2 Abweichungen vom homogenen Magnetfeld.- 1.3.3 Die Gradientenkette.- 1.3.3.1 Gradientenenergie und Anstiegszeit.- 1.3.3.2 Wirbelströme.- 1.3.4 Die RF-Kette.- 1.3.4.1 RF-Spulen.- 1.3.4.2 Der Empfangskreis.- 1.3.5 Physiologische Signale.- 1.3.6 Das Back-End System.- 2 Konventionelle Bildgebungsmethoden.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Die Blochsche Gleichung.- 2.2.1 Präzession.- 2.3 Anregung.- 2.3.1 Nichtselektive RF-Pulse.- 2.3.2 Schichtselektive RF-Pulse.- 2.3.3 Andere RF-Pulse.- 2.3.4 Verlustleistung in einem RF-Puls.- 2.4 Die Spin-Echo-Sequenz.- 2.4.1 Die % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagaart1ev2aaatCvAUfKttLearuqr1ngBPrgarmWu51MyVXgatC % vAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaeHbd9wDYLwzYbItLDharyavP1wz % ZbItLDhis9wBH5garqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbb % L8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpe % pae9pg0FirpepeKkFr0xfr-xfr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaam % aaeaqbaaGcbaGafm4AaSMbaSaaaaa!3C3C! $$ \vec k $$-Ebene.- 2.4.1.1 Diskrete Messwerterfassung.- 2.4.1.1 Diskrete Messwerterfassung.- 2.4.1.3 Betrachtungen in % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagaart1ev2aaatCvAUfKttLearuqr1ngBPrgarmWu51MyVXgatC % vAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaeHbd9wDYLwzYbItLDharyavP1wz % ZbItLDhis9wBH5garqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbb % L8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpe % pae9pg0FirpepeKkFr0xfr-xfr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaam % aaeaqbaaGcbaGafm4AaSMbaSaaaaa!3C3C! $$ \vec k $$-Raum-Begriffen.- 2.4.1.4 Reduzierung der Messzeit.- 2.4.2 Kontrast in Spin-Echo-Sequenzen.- 2.4.3 Scanparameter und Systemgestaltung.- 2.4.3.1 Praktisches Beispiel.- 2.4.4 Mehrschicht-Datenerfassung.- 2.4.5 Bildgebung mit dreidimensionaler Dekodierung.- 2.5 Die Gradientenecho-Sequenz.- 2.6 Artefakte.- 2.6.1 Geisterbilder.- 2.7 Magnetische Präparation.- 2.7.1 T1-Präparationspuls: Inversion-Recovery.- 2.7.2 Andere Arten der magnetischen Präparation.- 3 Bildgebende Methoden mit erweiterten % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagaart1ev2aaatCvAUfKttLearuqr1ngBPrgarmWu51MyVXgatC % vAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaeHbd9wDYLwzYbItLDharyavP1wz % ZbItLDhis9wBH5garqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbb % L8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpe % pae9pg0FirpepeKkFr0xfr-xfr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaam % aaeaqbaaGcbaacbmGaf83AaSMbaSaaaaa!3C44! $$ \vec k $$ -Raum-Trajektorien.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Turbo-Spin-Echo (TSE).- 3.2.1 Profilreihenfolge.- 3.2.2 Ursachen von Artefakten in TSE-Bildern.- Echoplanare Bildgebung (EPI).- 3.3.1 Praktisches Beispiel.- 3.3.2 Artefakte durch T2*-Zerfall und Feldinhomogenitäten.- 3.3.2.1 Artefakte, die auf dem T2*-Zerfall beruhen.- 3.3.2.2 Artefakte durch Resonanzoffset.- 3.3.2.3 Artefakte durch Eigenheiten und Fehler von Gradientenfeldern.- Kombination von TSE und EPI: GRASE.- 3.5 Quadratische Spiralbildgebung.- 3.6 Beliebige % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagaart1ev2aaatCvAUfKttLearuqr1ngBPrgarmWu51MyVXgatC % vAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaeHbd9wDYLwzYbItLDharyavP1wz % ZbItLDhis9wBH5garqqtubsr4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbb % L8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpe % pae9pg0FirpepeKkFr0xfr-xfr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaam % aaeaqbaaGcbaGafm4AaSMbaSaaaaa!3C3C! $$ \vec k $$-Raum-Wege.- 3.6.1 Spiralbildgebung.- 3.6.1.1 Ein praktisches Beispiel.- 3.6.1.2 Rekonstruktion mit Hilfe von Gridding.- 3.6.1.3 Artefakte in der Spiralbildgebung.- 3.6.2 „Rosettenförmiger“ Weg.- 3.6.3 Radialscan.- 3.6.4 Einige Anmerkungen zur Rekonstruktion von exotischen Scans.- 3.7 Zweidimensionale Anregungspulse.- 4 Stationäre Gradientenecho-Bildgebung.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Über FIDs und ECHOs.- 4.2.1 Das Spin-Echo.- 4.2.2 Das „Eight-Ball“-Echo.- 4.2.3 Das stimulierte Echo.- 4.2.4 Die RF-Phase.- 4.2.5 Die Reaktion auf RF-Pulse mit ? < 90°.- 4.2.6 Echos als Resultat vieler Anre.- 4.2.7 ECHO-Komponenten in Gradientenecho-Sequenzen.- 4.2.7.1 ECHO-Komponenten.- 4.2.7.2 Phasenvariationen der RF-Pulse.- 4.2.8 Unterdrückung von räumlichen Signalschwankungen.- 4.2.9 Schlussfolgerungen aus der qualitativen Beschreibung.- 4.2.9.1 N-FFE und T2-FFE.- 4.2.9.2 T1-FFE.- 4.2.9.3 R-FFE.- 4.3 Mathematisches Modell.- 4.3.1 Rotations- und Präzessionsmatrix.- 4.3.2 Relaxationsmatrix.- 4.4 Der Gleichgewichtszustand.- 4.5 Gradientenechoverfahren im stationären Fall (steady-state) (FE und FFE).- 4.5.1 Sequenzen mit sehr großer TR.- 4.5.2 Sequenzen mit T1 > TR > T2.- 4.5.3 Sequenzen mit kleinem TR (TR ?T2).- 4.5.3.1 Große Nettogradientenfläche.- 4.5.3.2 Rephasierendes FFE.- 4.5.3.3 FID-Messungen mit gespoiltem MT- : T1-FFE (FLASH).- 4.5.4 FFE mit kurzer TR im stationären Fall.- 4.5.4.1 N-FFE, T2-FFE und R-FFE mit TR ? T2.- 4.5.4.2 T1-FFE mit TR ? T2.- 4.5.5 Schichtprofil.- 4.5.6 Eine Übersicht über FFE-Verfahren.- 5 Nichtstationäre Gradientenecho-Bildgebung.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Signalpegel im Übergangsbereich.- 5.2.1 Annäherung an den Gleichgewichtszustand im Fall von RF-Spoiling.- 5.2.2 Annäherung an den Gleichgewichtszustand ohne RF-Spoiling.- 5.3 Magnetische Präparation.- 5.3.1 Vorpulse zur Vermeidung eines Nichtgleichgewichtszustandes bei T1-TFE-Sequenzen.- 5.3.2 Balanced (ausgeglichene) TFE-Sequenzen.- 5.4 Die Profilreihenfolge.- 5.5 Überblick über Transient-Field-Echo-Verfahren.- 6 Kontrast und Signal-zu-Rausch-Verhältnis.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Kontrast in MR-Bildern.- 6.3 Die physikalischen Grundlagen der Relaxation in Gewebe.- 6.3.1 Die BPP-Theorie der Relaxation in einer homogenen Substanz.- 6.3.2 Relaxationseffekte im Gewebe.- 6.3.2.1 Schneller Austausch.- 6.3.2.2 Kompartmente und langsamer Austausch.- 6.3.3 Magnetisierungsübertragung (magnetization transfer).- 6.3.4 Kontrastmittel.- 6.4 Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR).- 6.4.1 Fundamentale Gleichung für das SNR.- 6.4.2 Patientenlast des Empfangskreises.- 6.4.3 Niedrig- und Hochfeldsysteme.- 6.5 Ein praktischer Ausdruck für das SNR.- 6.5.1 Einführung von Scanparametern.- 6.5.2 Einfluss des Empfangskreises auf das SNR.- 6.5.3 Der Einfluss der Relaxation auf das SNR.- 6.6 Praktische Anwendungen.- 6.7 SNR bei nicht gleichförmiger Auffüllung der k-Ebene..- 6.7.1 Einseitiger Partialscan.- 6.7.2 Ungleichförmige Datenauffüllung mit nichtlinearen Abtastwegen.- 6.7.3 Datenerfassung bei reduzierter Matrix.- 6.7.4 Andere Teilscanverfahren.- 7 Bewegung und Fluss.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Bewegte Strukturen, Artefakte und Bildgebungsverfahren.- 7.2.1 Herzbewegung.- 7.2.2 Atembewegung.- 7.2.2.1 Phasenkodierreihenfolge.- 7.2.2.2 Atemanhaltetechnik.- 7.2.2.3 Atemtriggerung.- 7.2.2.4 Korrektur der Atmung durch Navigatorechos.- 7.2.3 Markierung (tagging).- 7.3 Phasenverschiebung durch Fluss in Gradientenfeldern.- 7.3.1 Die Geschwindigkeitsmessung unter Zuhilfenahme eines bipolaren Gradienten.- 7.3.2 Geschwindigkeitsunempfindliche Gradientenformen.- 7.3.3 Beschleunigter Fluss.- 7.3.4 Der Einfluss von Feldinhomogenitäten und Wirbelströmen.- 7.4 Flussartefakte.- 7.4.1 Geisterartefakte durch pulsatilen Fluss.- 7.4.2 Flussauslöschungen.- 7.4.3 Verschiebungen in Phasenkodierrichtung durch Fluss.- 7.4.4 Geschwindigkeitsunempfindliche Sequenzen: Flusskompensation.- 7.4.4.1 Schichtselektionsrichtung.- 7.4.4.2 Ausleserichtung.- 7.4.4.3 Phasenkodierrichtung: Korrektur der Fehlregistrierung.- 7.5 Flussbildgebung.- 7.5.1 Phasenkontrastverfahren.- 7.5.1.1 Phasenkontrastangiografie.- 7.5.1.2 Quantitative Flussbestimmung mittels Phasenkontrastverfahren.- 7.5.2 Moduluskontrastverfahren.- 7.5.2.1 Inflow-Angiografie (Angiografie von einströmendem Blut).- 7.5.2.2 Kontrastverstärkte MR-Angiografie.- 7.5.2.3 MR-Angiografie mittels magnetischer Präparation.- 7.5.2.4 Black-Blood-Angiografie (Schwarzblutangiografie).- 7.5.2.5 Artefakte beim Einsatz der Modulus-Kontrast-Angiografie.- 7.5.2.6 Quantitative Flussmessungen mittels Moduluskontrast.- 7.6 Perfusion.- 7.6.1 MR-Perfusionsbildgebung mittels dynamischer Bolusstudien.- 7.6.2 Arterielle Spinmarkierung.- 7.7 Diffusion.- 7.7.1 Diffusionsempfindliche Messung in einer Richtung.- 7.7.2 Diffusionsbildgebung des Hirns.- 7.7.3 Q-Raum Bildgebung.- 8 Zerlegung der Magnetisierung in Konfigurationen.- 8.1 Einleitung.- 8.1.1 Spinkonfigurationen und Phasendiagramme.- 8.2 Die Konfigurationstheorie.- 8.2.1 Die Beschreibung der Magnetisierung durch diskrete Fourierserien.- 8.2.2 Rotation.- 8.2.3 Der Einfluss der Rotation und der Präzession auf die Konfigurationen.- 8.2.3.1 Die Präzessionsmatrix mit (freier) Diffusion.- 8.2.4 Die Verwendung der Konfigurationstheorie zur Beschreibung der Beispiele aus Abschn. 8.1.- 8.2.4.1 Das Beispiel der multiplen Spin-Echo-Sequenz.- 8.2.4.2 Beispiele von Eight-Ball-Echo und stimuliertem Echo.- 8.3 Pulssequenzen mit Vielfachanregungen.- 8.3.1 SE-BURST-Bildgebung.- 8.3.1.1 Das Anregungsprofil bei einer BURST-Sequenz mit Einphasenanregung.- 8.3.1.2 Optimierte BURST-Anregung mit Phasenmodulation.- 8.3.1.3 Die Kombination von BURST mit TSE.- 8.3.1.4 BURST-Sequenzen mit Gradientenecho.- 8.3.1.5 QUEST und PREVIEW.- 8.4 Die Anwendung der Konfigurationstheorie auf gut bekannte schnelle Bildgebungssequenzen.- 8.4.1 Die Anwendung auf die TSE.- 8.4.2 Anwendung auf FFE-Sequenzen.- 8.5 Rotations- und Präzessionsmatrizen und das Design des RF-Pulses.- 8.5.1 Shinnar-Le Roux (SLR) Transformation.- 8.5.1.1 Die inverse Shinnar-Le Roux Transformation (ISLR Transformation).- A.1 Anschauliche Beschreibungen von MR Scanverfahren.- A.1.1 Begriffsbestimmungen.- A.1.2 Charakteristiken.- A.1.3 Beispiele.- Liste der (englischen) Abkürzungen.

Blurb

Das bekannte Lehrbuch zur Physik und Technik der kernmagnetischen Resonanz liegt jetzt auch in deutscher Sprache vor. Es beschreibt den physikalischen Hintergrund der Scan-Methoden und ihren Einsatz in der medizinischen Diagnostik. In diesem Zusammenhang werden auch neue Wege und Verfahren aufgezeigt. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Behandlung von Artefakten und ihrer mathematischen Beschreibung. Das Buch ist mit vielen Illustrationen zu Scan-Verfahren, wie z.B. RARE, GRASE, EPI, Balanced FFE und Spiralscan ausgestattet. Detaillierte Aussagen über Echoamplituden in Multi-Echosequenzen, wie TSE, FFE und BURST sind in einem besonderen Kapitel mit Hilfe der Konfigurationstheorie ausführlich abgehandelt. Eine kurze Einführung in die Geschichte der MR-Bildgebung rundet dieses Buch ab.