MRT und MRT-Kontrastmittel - Klinik für Nuklearmedizin
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Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Magnetresonanztomographie und Kontrastmittel Magnet Resonanz altgriechisch λίθος µάγνης líthos magnes ‚Stein aus Magnesia' lat. resonare „widerhallen“ Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Magnetresonanztomographie Tomographie altgriechisch τοµή, tome, „Schnitt“ 1977 Inhalt • Einführung • Aufbau des MRT • Spin und Magnetisierung • Anregung und Relaxation • Pulssequenzen • MRT Kontrastmittel • Indikationen und Fallbeispiele Minkoff and Goldsmith 1977 Erste Aufnahme am Menschen 1973 Paul Lauterbur Peter Mansfield (Nobelpreis 2003) 1 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Magnetresonanztomographie Computertomografie (CT) / Röntgen-Thorax Magnetresonanztomografie (MRT) Synonyme: • Kernspintomographie • NMR: nuclear magnetic resonance Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II MRT-Untersuchung schrittweise ... • Der Patient wird in den Magneten gebracht • Eine elektromagnetische (Radio-)Welle wird eingestraht • Die Radiowelle wird wieder ausgeschaltet • Der Patient sendet ein Signal aus • Das Signal wird aufgefangen • Es erfolgt die Bildrekonstruktion Aufbau eines MRT 2 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Systemkomponenten Gradientenspulen Feldspulen • Magnet • Gradienten • HF-System • HF-Spulen Pateintenliege • Rechner • Software Hochfrequenzspule Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Spulen • HF-Sendespule (Birdcage Resonator) Ringspule im offenen MRT • Empfangsspule • Spulenlänge: 12cm • Ausleuchtung: ~30cm Solonoid-Spule Bilder: Philips Healthcare 3 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Spulen Feldkorrektur • Spulen für jede Anwendung angepasst an die entsprechenden Körperteile • Shimming: – Homogenisierung des lokalen Magnetfeldes » Eisenteile » Korrekturspulen • Active Shielding: – Abschirmung des statischen Feldes » Doppelte Magnetspule Bilder: Philips Healthcare Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II HF-Abschirmung / HF Kabine Sicherheitsaspekte • starkes Magnetfeld (0,2 - 3 T) • supraleitende Magnete: immer auf Feld • resistive Magnete: meistens auf Feld • ca. 20 000 - 50 000 faches des Erdmagnetfeldes 4 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Kontraindikationen: • Herzschrittmacher, magnetische Implantate, Neurostimulatoren, Metallsplitter • andere nicht kompatible Implantate (z.B. Cochlea, Temperatursonden) • Vorsicht bei Tätowierungen • evtl. Klaustrophobie Spin und Magnetisierung 5 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Kerneigenschaften Larmor-Präzession • Ladung • Masse • Eigendrehimpuls = Spin • Ein Proton hat einen Spin und eigenes Magnetfeld Der Spin führt in Anwesenheit eines externen Magnetfeldes B0 zu einer Präzessionsbewegung Der Kernspin ist zeitlich konstant Larmorfrequenz (für 1,5 T ca. 64 MHz und für 3,0 T 128 MHz) Larmor-Gleichung ω =γ ⋅B • • • Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II ω = Kreisfrequenz γ = gyromagnetisches Verhältnis B = magnetische Flussdichte Anregung und Relaxation Bilder: Schild H. MRI made easy 6 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Bilder: Schild H. MRI made easy Bilder: Schild H. MRI made easy Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Problem Anregungsimplus • Die längs - longitudinal - zum externen Magnetfeld verlaufende Magnetisierung kann nicht gemessen werden. • Für die Messung ist eine Magnetisierung quer transversal - zum externen Magnetfeld erforderlich. • Protonen haben eine Präzessionsfequenz • Zur Anregung der Protonen benötigt man einen HF-Impuls mit derselben Frequenz wie die Präzessionsfrequenz • Diese Anregung bezeichnet man als „Resonanz“ Bilder: Schild H. MRI made easy 7 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II HF-Anregung Längs- und Quermagnetisierung • Durch den HF-Impuls entsteht eine neue Transversalmagnetisierung Mz=Längsmagnetisierung – Parallel zu B0 Mxy= Quermagnetisierung – Orthogonal zu B0 Synchronisierung der Präzession der Protonen à Protonen befinden sich „in Phase“! Resonanzbedingung ωB1 = ω0 = 2πf Bilder: Schild H. MRI made easy Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Spin-Gitter Relaxation (T1-/ Longitudinalrelaxation) Längsmagnetisierung baut sich wieder auf Gewebe mit kurzem T1: auf T1w-Bildern hell (Fett) Gewebe mit langem T1: auf T1w Bildern dunkel (H2O) = Longitudinale Relaxation Bilder: Schild H. MRI made easy 8 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Spin-Spin Relaxation (T2-/ Transversalrelaxation) Quermagnetisierung nimmt ab durch Dephasierung Gewebe mit kurzem T2: auf T2w-Bildern dunkel Gewebe mit langem T2: auf T2w Bildern hell (H2O, Fett) = Transversale Relaxation Bilder: Schild H. MRI made easy Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Puls-Sequenzen Pulssequenzen bezeichnen Pulsfolgen von HFund Gradientenfeldern zur Erzeugung von Magnetresonanzsignalen, die zur Bildgebung mehrfach wiederholt werden • Basissequenzen: Pulssequenzen – Spinecho – Gradientenecho 9 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Puls-Sequenzen Spin-Echo Sequenz Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II SE: Wichtung Bildkontrast Gewebeparameter Protonen Dichte (PD) T1-Relaxation Mxy Mz t Wichtung: T2-Relaxation t Betonung eines Parameters (PD, T1 oder T2) 10 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II T1-Wichtung T1-Wichtung T2-Wichtung T2-Wichtung Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II 11 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II SE – GRE Sequenzschemata Spin-Echo 180° 180° 90° 90° TR TE Gradienten-Echo Sequenzen Gradienten-Echo α° α° TR TE 12 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Diffusionsgewichtete Sequenzen DWI Signal = Diffusion von Wassermolekülen (Brownsche Molekularbewegung*). Dies ist nicht mit einem Konzentrationsgradienten verbunden. * Robert Brown, schottischer Botaniker, 1827 Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten Jan Ingenhousz (holländischer Botaniker und Arzt) beschrieb allerdings schon 1785 die Bewegung von Holzkohlestaub in Alkohol Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II MRT Kontrastmittel • Paramagnetische Substanzen: • (Magnetisierung nur in einem externen Magnetfeld; Neuordnung, so dass sich das Magnetfeld in ihrem Innern verstärkt) • Führen zu einer Verkürzung der T1-Relaxationszeit • Wichtigster Vertreter: Gadolinium Kontrastmittel (unspezifisch) • Gadolinium-basiert • verkürzen T1-Relaxationszeit • in Verbindung mit T1w Bildgebung • Signalanstieg 13 Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Hörverlust li. Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II HIV-positiv, somnolent, Fieber 14 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II TOF (MOTSA) T1-Wichtung CE-MRA T1-Wichtung mit Kontrastmittel T2-Wichtung Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Schmerzloser Ikterus - MRCP MR Cholangiopankreaticografie T1-gew. Sequenz nach i.v. KM-Gabe (portalvenöse Phase) 15 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II 16 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Indikationen: Weitere Fallbeispiele Spektrum wächst ständig • Neuroradiologie • muskuloskelettale Diagnostik • parenchymatöse Organe • Gefäße • … (Brust, Dünndarm, Gallenwege) Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Radikuläre Symptome L5 sagittal TIRM T2 T1 T1 KM Subtraktion axial T1 post KM 17 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Spondylodiszitis Pathogenese hämatogen per continuitatem postoperativ Lokalisation primär subchondraler WK -Befall Bewegungssegment Primärherd Haut, Lunge, Urogenitaltrakt T2 nativ T1 nativ T1-Gd Ossäre Metastasen bei Mammakarzinom Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Knietrauma T1-Wichtung T1-Wichtung mit Kontrastmittel T2-Wichtung mit Fettunterdrückung 18 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II T2-gewichtet Hämangiom T1-gewichtet, Kontrastmitteldynamik Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II prä 60 s 15 s spät T1-gewichtet, Kontrastmitteldynamik Metastasen 19 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Lokalrezdiv nach BET sagittal Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Hydrocephalus internus • H. obstructivus • H. malresorptivus • Normaldruck-Hydrocephalus T2 TSE FS 20 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II MR-Venographie Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Sinusvenenthrombose Ätiologie: Schwangerschaft, Infektion, Dehydratation, Kontraceptiva, Dyscrasie, Tumor, Trauma, high flow Vasculopathie MR-Venographie T1 SE post KM CT nativ T 1 nativ Komplikation: venöse Infarzierung 21 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Gefäßdissektion subintimales Hämatom Bevorzugte Lokalisationen A. carotis interna C1-Segment, Aussparung des Bulbus caroticus A. vertebralis zwischen HWK 1 / 2 und Schädelbasis (V3-Segment) KM-gestützte MR Angiographie T2 TSE FS Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Cerebraler Abszess Bakterielle Infektion (70% Strept.) Hämatogene Streuung per continuitatem (NNH, Mastoid) offenes Schädelhirntrauma T2 TSE FS dark fluid 22 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Herpes simplex-Encephalitis häufigste virale Encephalitis hämorrhagisch-nekrotisierend Prädilektion für das limbische System T2 TSE FS T1 SE nativ T1 SE post KM Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II T1 SE post KM Vestibularisschwannom Häufigkeit: 6 -8 % aller primären Hirntumoren Altersgipfel: 40 – 60 Jahre NF II: 20 – 30 Jahre F : M = 1,5 : 1 T2 TSE FS T1 SE post KM T1 SE post KM 23 Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Hypophysenadenom 10 -15 % aller Hirntumoren 60 % Makroadenome Altersgipfel: 20 - 40 Jahre Differentialdiagnose: Meningeom Kraniopharyngeom Metastase T2 TSE FS T2 SE nativ Zentrum für Radiologie Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Metastase (Bronchialcarcinom) T2 TSE FS T1 SE nativ T1 SE post KM Meningeosis carcinomatosa (Mamma) T1 SE post KM T1 SE post KM 24 Zentrum für Radiologie Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie II Metastasen 25-33 % aller Hirntumoren 60-85 % multipel Primärtumor: Lunge > Mamma > Melanom > Niere Erkrankungsalter: > 40 Jahre 25
