Vortrag als - Vision

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MR - Magnetresonanz
MR –MRMagnetresonanz
/
– wer wir sind
Kernspin-Tomographie
Die MR Geschichte
Our market
Our portfolio
Our focus on clinical fields
Our innovations
Driving clinical and economical value
Peter Kreisler
Our goal
Siemens AG
Healthcare
Content
MR – bei Siemens
Was ist MR ?
Klinische Anwendung
1
1977 (noch nicht bei Siemens)
Damadian
1977
1978: The Giant Moves – Siemens Begins R&D
0.1T Oxford Instruments Ltd Magnet
2
1979: First Images
Paprika
First Humans in the Scanner (1980)
3
First Patients (1981)
Courtesy E. Zeitler
Content
MR – bei Siemens
Was ist MR ?
Klinische Anwendung
4
Was ist MR?
ohne Röngtenstrahlung
mit Röngtenstrahlung
Oncology
US
MR
Angio
Urology
NM
Surgery
CT
X-Ray
MR hat exzellenten Weichteilkontrast
Röntgenbild vom Knie
MR Bild vom Knie
5
Atome im Magnetfeld
1896
Zeeman Effekt; Spektrallinien-Aufspaltung
im Magnetfeld
1922
Stern Gerlach Experiment; Ausrichtung Atome
1929
I. Rabi; HF / Molekularstrahlen
1946
Bloch / Purcell; Magnetresonanz; NMR
1973
Paul Lauterbur und Sir Peter Mansfield;
NMR / MR Tomographie
Was ist MR
Das Signal
kommt vom in der Regel vom Proton des
Wasserstoffs im Wasser und im Fett
Wasser H2O
Wasser = H2O
Wasserstoffatom
Proton
H
O
H
6
Magnetische Eigenschaften der Protonen
Eigen-Drehimpuls (Spin)
Magnetisches Moment es „verhält“ sich wie ein
kleiner Magnet
Magnetische Spins ohne äußeres Magnetfeld
•Alle Spins haben eine beliebige Orientierung.
•Die Summen-Magnetisierung ist NULL!
7
Magnetische Spins in einem äußeren Magnetfeld
B0
M
=
• Es sind mehr Spins mit dem Feld als entgegen ausgerichtet.
• Die Gesamtmagnetisierung M ist die Summe aller Elementarmagnete.
Resonanz
Viele Systeme schwingen,
haben eine eigene Frequenz:
Resonanzfrequenz
Systeme können in Resonanz
schwingen und Energie
übertragen
Wellen (mechanisch oder
elektrisch) können Energie
senden, empfangen, übertragen
Nur die Stimmgabel mit der richtigen Frequenz schwingt
8
Energie Transfer und Larmor Frequenz
•Larmor Frequenz / Gleichung:
0
=
B0
•Ein Hochfrequenz (HF) Puls muss die gleiche Frequenz haben wie wie die Spins,
um einen Energie Transfer auf die Spins zu erreichen.
•D.h. der Puls muss in Resonanz sein
HF
B0
z
0
y
x
Nur die Stimmgabel mit der richtigen Frequenz schwingt
Das Dynamo-Prinzip
Eine rotierender Magnet (Spin, magnetisches Moment) induziert einen
elektrischen Strom in einem Draht / in einer Antenne
N
S
9
Woher kommt das Signal ?
Mit HF-Impuls zur Anregung / Auslenkung erzeugt man ein Signal
Wo kommt es her?
Wie kann man das kodieren / untersuchen ?
>> Zusätzliche ein- und aus-geschaltete Magnetfelder
GradientenFelder
Die Gradientenspule
Die Gradientenspule bewirkt eine
lokale Änderung des
magnetischen Grundfeldes
und verändert damit auch
die lokale Larmorfrequenz
B
B0
z
2
0
z
1
10
Frequenzkodierung
In der Gegenwart eines magnetischen
Feldgradienten in x-Richtung
wird jede räumliche Position entlang x
auf eine Frequenz abgebildet.
B
2
1
x
Bildrekonstruktion aus den Rohdaten
2D Fourier
Transformation
k-space/k-Raum
Bildraum
11
Verschiedenen Kontraste zwischen Geweben
T1-Wichtung
T2 - Wichtung
Durch Wahl der Messparameter
(zeitlich Abstände und Größe der HF-Pulse)
3D-Verfahren
längere Meßzeit, aber lückenlose Volumenabdeckung,
beliebige Rekonstruktionen
12
Ein MR System besteht aus:
Gradientenspule (x,y,z)
HF-KörperSendespule
HF-Empfangsspule
Magnetsystem
Host und
Bildrechner
Gradientenverstärker
Systemsteuerung
HF-Sender/Empfänger
Magnet 0.3 – 1.5 – 3.0 – 7.0 > 7.0 Tesla
Supraleitender Draht aus Niob-Titan
(NbTi).
o
Bei -269 C hat das Material keinen
elektrischen Widerstand
o
o
(-269 = 4 Kelvin).
Der Strom fließt „für immer“
Flüssiges Helium zur Kühlung.
1911 Heike Kamerlingh Onnes
Auf diesen
Grundträger
wird der
Supraleiter
gewickelt
Der
Supraleiter
wird in eine
Art Hülle
gesetzt, die
dann mit
flüssigem
Helium für
die Kühlung
o
auf -269
gefüllt wird
discovered
superconductive
material
13
HF-Spulen
CP Peripheral Angio Array, CP
Body Flex Array
CP Body Array Flex,
CP Body Extender,
CP Spine Array
CP Head/Neck/Spine Array
CP Extremity
CP Breast Array
Shoulder Array
CP Flex
MAGNETOM Aera und MAGNETOM Skyra
1.5T
3T
* The information about this product is being provided for planning purposes. The product is pending 510(k) review and is not yet commercially available in the US.
14
Ablauf einer MR-Messung
Berechnetes Bild
Host
Bildrechner
Sequenzmessparameter
Rohdaten
Systembefehle
Bedienkonsole
Digitalisierte
MR-Signale
Systemsteuerung
Steuerungssignale
MR-Echo
Gradientenpulse
HF-Pulse
Content
MR – bei Siemens
Was ist MR ?
Klinische Anwendung
15
BOLD (Blood Oxygen Level Dependent)
Brain Meningioma
T2 TSE Coronal
Motor Cortex
BOLD Activation
Anatomical images &
fMRI – VRT image
Sun Yat-Sen Hospital, Guangzhou, P.R. China
DTI Tractography
syngo DTI Tractography
Tianjin Huanhu Hospital, Tianjin, P.R. China
DTI up to 256 directions
16
Substantia nigra
Red nucleus
G. Wiggins, C. Wiggins, LL. Wald,
MGH Martinos Center
Und nun noch etwas über mich
Physikstudium in Frankfurt
• Diplomarbeit über optische Gasdichtemessung
• Promotion über Ladungsverteilung in Ionenstrahlen
Seit 1984 bei Siemens
Medizintechnik, heute Healthcare
dort bei MR
Arbeitsgebiet zwischen Physik/Technik und
Medizin
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Verschiedene Themen und Aufgaben (1)
Technischer Vertrieb
Schnittstelle zwischen Entwicklung und Vertrieb und Kunden
Physikalische und technische Dokumentation
Marketing
Produktmanagement für Komponenten und Systeme
Produkt-Definition (was wird gebraucht,
technisch, klinisch ?)
Beorderung (wieviel wird gebraucht?)
Marketing (Broschüren, Kundengespräche,
Präsentationen, Kongresse)
Verschiedene Themen und Aufgaben (2)
Marketing
Entwicklung
Applikations-Entwicklung
Sequenzentwicklung
Teamleitung für Koordination von
Entwicklungsthemen für Anwendungen
Wissenschaftliche Unterstützung für Universitäten,
Forschungsinstitute, Kliniken
Kooperations-Management
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Kooperations-Management
Festlegung von gemeinsamen Projekten
• technisch
• medizinische Forschung, klinischer Einsatz
Vertragsgestaltung, Vertragsverhandlung
Kaufmännische Themen
Technische Unterstützung – direkt und/oder als Schnittstelle zur jeweiligen
Entwickungsabteilung
Weltweite Aktivitäten
Ingenieure und Naturwissenschaftler
bei Siemens Healthcare
Unterschiedlichste Tätigkeitsfelder
• Entwicklung
• Fertigung, Fertigungsplanung, Logistik
• Produktdefinition, Marketing
• Service
• Schulung
• Vertrieb
Wechselmöglichkeiten
• Innerhalb der Geschäftsgebiete (z.B. innerhalb von MR)
• Zwischen den Geschäftsgebieten (MR, CT, Service, Fachschulung)
• Letztendlich auch zwischen den Unternehmensbereichen
(Healthcare, Automation, Corporate Technology,..)
19
Vielen Dank!
Peter Kreisler
20
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