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Kernspintomograph

Gerät in der medizinischen Diagnostik zur Erzeugung von Körperschnittbildern des Menschen mit Hilfe der Kernspintomographie. Er besteht aus einem Hauptmagneten mit statischem, homogenem Magnetfeld B0, das die magnetischen Momente der Kerne im Untersuchungsobjekt entlang der Magnetfeldachse ausrichtet. Meist verwendet man supraleitende Magnete, seltener Permanentmagnete oder Elektromagnete. Der Magnet hat die Form eines Hohlzylinders von ca. 2 m Länge und 1,8 m Durchmesser mit einer Öffnung von ca. 50 cm Durchmesser, in die der Patiententisch eingefahren wird. Die magnetische Feldstärke ist abhängig vom Magnettyp und liegt zwischen 0,05 und 3 T. Daraus ergibt sich eine Resonanzfrequenz für Wasserstoffkerne im Radiobereich (2-130 MHz). Der Untersuchungsraum, in dem der Tomograph steht, muss daher vor externen Hochfrequenzfeldern (HF-Feldern) abgeschirmt werden. Dies geschieht meist durch Auskleidung des Raumes mit einer 0,5 mm dicken Kupferfolie oder mit anderen leitenden Materialien. Eine Auskleidung mit Eisenplatten ist zusätzlich erforderlich, um angrenzende Räume vor dem magnetischen Streufeld abzuschirmen. Innerhalb der Magnetröhre ist konzentrisch ein Satz Shimspulen zur Beseitigung von Grundfeldinhomogenitäten angebracht. Ein ebenfalls konzentrisch angeordnetes Gradientenspulensystem erzeugt ein lineares, in der Stärke variierbares Gradientenfeld entlang der kartesischen Koordinatenachsen. Es ermöglicht eine Ortskodierung des Kernresonanzsignals. Die gepulste Gradientenstromversorgung erzeugt amplituden- und zeitgenaue Gradientenpulse, deren Folge, Stärke und Dauer in einer digitalen Pulssequenz vorgegeben ist. Eine weitere Spule, die Hochfrequenzspule (HF-Spule), dient zur Anregung der Kernresonanz und gleichzeitig als Antenne zum Empfang des durch die Kernresonanz induzierten Signals. Die HF-Spule erzeugt ein hochfrequentes, gepulstes Magnetfeld B1, welches senkrecht zum Grundfeld B0 ausgerichtet ist. Über eine vorgegebene Pulsfolge regt es die Kernspinresonanz an. Die HF-Spule dient auch zum Empfang des Signals: die angeregten Kernspins erzeugen in der Spule einen Induktionsstrom. Nach Durchlaufen weiterer elektronischer Zwischenstufen wird das Signal im Computer gespeichert. Nach Beendigung der Messung und erfolgter schneller Fouriertransformation (FFT) kann man das Körperschnittbild auf dem Monitor betrachten. Bei Grundfeldern von mindestens 1,5 T ist zusätzlich eine in-vivo Spektroskopie möglich.

 

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