„Niederfeld-Magnetresonanz“ – Versionsunterschied

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Die '''Niederfeld-Magnetresonanz''' bezeichnet die Erzeugung von [[Kernspinresonanz]] mittels schwacher [[Magnetismus|Magnetfelder]]. Das Prinzip findet Anwendung in speziellen Formen der bildgebenden Diagnostik (MRT– [[Magnetresonanztomographie|Kernspinresonanztomografie]]), in der Analytik (NMR – Magnetresonanz Spektroskopie) und bei der therapeutischen Kernspinresonanz.
Die '''Niederfeld-Magnetresonanz''' bezeichnet die Erzeugung von [[Kernspinresonanz]] mittels schwacher [[Magnetismus|Magnetfelder]]. Das Prinzip findet Anwendung in speziellen Formen der bildgebenden Diagnostik ([[Magnetresonanztomographie]], MRT), in der Analytik ([[Magnetresonanzspektroskopie]], MRS) und bei der therapeutischen Kernspinresonanz.
Studien zeigen eine diagnostische Treffsicherheit und hohe Sensitivität in der muskulo-skelettalen Bildgebung.<ref> Garstens, M. A. and Kaplan, 1955 J. I, Low-Field Magnetic Resonance, PhysRev. 99.459, 459-463 http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.99.459 </ref><ref> Tehranzadeh J, Ashikyan O, Dascalos J. Advanced imaging of early rheumatoid arthritis. Radiol Clin North Am 2004; 42:89-107. PMID: 15049525 </ref>
Studien zeigen eine diagnostische Treffsicherheit und hohe Sensitivität in der muskulo-skelettalen [[Bildgebung]].<ref>{{Literatur | Autor = M. A. Garstens, J. I. Kaplan | Titel = Low-Field Magnetic Resonance | Sammelwerk = Physical Review | Band = 99 | Jahr = 1955 | Datum = 1955-07-15| Nummer = 2| Seiten = 459–463| DOI= 10.1103/PhysRev.99.459}}</ref><ref>{{Literatur | Autor = Jamshid Tehranzadeh, Oganes Ashikyan, Jane Dascalos | Titel = Advanced imaging of early rheumatoid arthritis | Sammelwerk = Radiologic Clinics of North America | Band = 42 | Jahr = 2004 | Datum = 2004-01| Nummer = 1| Seiten = 89–107| DOI= 10.1016/S0033-8389(03)00167-2|PMID=15049525}}</ref>


== Eigenschaften ==
== Eigenschaften ==
{{Hauptartikel|Kernspinresonanz}}
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Zur Erzeugung von Kernspinresonanz benötigt man ein homogenes Magnetfeld und ein hochfrequentes Wechselfeld im [[Radiofrequenzbereich]]. Ist die [[Feldstärke]] des homogenen Magnetfeldes kleiner als in der Größenordnung von 0,5 [[Tesla (Einheit)|Tesla]], bezeichnet man die resultierende Magnetresonanz als Niederfeld-Magnetresonanz.<ref> Robert A Pedowitz, Donald Resnick, Christine B. Chung, Magnetic Resonance Imaging In Orthopedic Sports Medicine, Springer, 2008 </ref>
Zur Erzeugung von Kernspinresonanz benötigt man ein homogenes Magnetfeld und ein hochfrequentes Wechselfeld im [[Radiofrequenzbereich]]. Ist die [[Feldstärke]] des homogenen Magnetfeldes kleiner als in der Größenordnung von 0,5 [[Tesla (Einheit)|Tesla]], bezeichnet man die resultierende Magnetresonanz als Niederfeld-Magnetresonanz.<ref>{{Literatur | Autor = Robert Pedowitz, Christine B. Chung, Donald Resnick | Titel = Magnetic Resonance Imaging In Orthopedic Sports Medicine | Verlag = Springer | Jahr = 2008 | ISBN = 9780387488974}}</ref>


Kernspinresonanz, die durch Magnetfelder im Bereich 0,001 T bis 0,1 T erzeugt werden, nennt man häufig auch Ultraniedrigfeld-Magnetresonanz. Studien konnten zeigen, dass Kernspinresonanz grundsätzlich bei Feldstärken bis in den Nanotesla-Bereich hinein erzeugt werden kann.<ref>Burghoff et al. (2005) Appl. Phys. Lett. 87, 054103 (2005); http://dx.doi.org/10.1063/1,2006981 Nuclear magnetic resonance in the nanoTesla range </ref> Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld hat in Europa einen Betrag von etwa 0,05 mT = 50,000 nT.<ref> National Geophysical Data Center, http://geomag.org/info/mainfield.html </ref>
Kernspinresonanz, die durch Magnetfelder im Bereich 0,001&nbsp;T bis 0,1&nbsp;T erzeugt werden, nennt man häufig auch Ultraniedrigfeld-Magnetresonanz. Studien konnten zeigen, dass Kernspinresonanz grundsätzlich bei Feldstärken bis in den Nanotesla-Bereich hinein erzeugt werden kann.<ref>{{Literatur | Autor = Martin Burghoff, Stefan Hartwig, Lutz Trahms, Johannes Bernarding | Titel = Nuclear magnetic resonance in the nanoTesla range | Sammelwerk = Applied Physics Letters | Band = 87 | Jahr = 2005 | Datum = 2005-07-27| Nummer = 5| Seiten = 054103| DOI= doi:10.1063/1.2006981}}</ref> Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld hat in Europa einen Betrag von etwa 0,05&nbsp;mT =&nbsp;50.000&nbsp;nT.<ref>National Geophysical Data Center, http://geomag.org/info/mainfield.html </ref>


==Anwendungsgebiete==
==Anwendungsgebiete==
===Niederfeld-MRT===
===Niederfeld-MRT===
Niederfeld-Magnetresonanztomographie wird in der klinischen [[Bildgebung]] eingesetzt. Die benutzten Feldstärken für diese Anwendung sind überwiegend zwischen 0,2 und 0,5 T. Im Vergleich zur Hochfeld-MRT hat die Niederfeld-MRT ein geringeres [[Signal-zu-Rausch-Verhältnis]], wodurch eine weniger gute Auflösung hervorgerufen wird und daher höhere Abtastzeiten erforderlich sind.
Niederfeld-Magnetresonanztomographie wird in der klinischen [[Bildgebung]] eingesetzt. Die benutzten Feldstärken für diese Anwendung sind überwiegend zwischen 0,2 und 0,5&nbsp;T. Im Vergleich zur Hochfeld-MRT hat die Niederfeld-MRT ein geringeres [[Signal-zu-Rausch-Verhältnis]], wodurch eine weniger gute Auflösung hervorgerufen wird und daher höhere Abtastzeiten erforderlich sind.


Die Vorteile dieser Technologie liegen in den Kontrastdifferenzen, die für verschiedene [[Gewebetyp]]en bei kleineren Feldstärken besser sind als bei größeren Feldstärken. Kleinere Magnetfeldstärken ermöglichen außerdem eine kleinere Bauform. Dadurch wird der Einsatz des MRTs sehr viel angenehmer für Patienten mit klaustrophischer Vorbelastung, weil die zentrale Öffnung des MRTs größer gewählt werden kann.
Die Vorteile dieser Technik liegen in den Kontrastdifferenzen, die für verschiedene [[Gewebetyp]]en bei kleineren Feldstärken besser sind als bei größeren Feldstärken. Kleinere Magnetfeldstärken ermöglichen außerdem eine kleinere Bauform. Dadurch wird der Einsatz des MRTs sehr viel angenehmer für Patienten mit klaustrophischer Vorbelastung, weil die zentrale Öffnung des MRTs größer gewählt werden kann.


Niederfeld-MRT gilt als geeignetes Instrument zur Verlaufsbeurteilung von Krankheiten und wird meistens aufgrund der hohen Kontrastdifferenzen zur Untersuchung spezifischer Körperteile eingesetzt (z.B. Handgelenke).<ref> Rutt, B. K. and Lee, D. H. (1996), The impact of field strength on image quality in MRI. J. Magn. Reson. Imaging, 6: 57–62. doi: 10.1002/jmri.1880060111 </ref><ref> B J Ejbjerg et al , Optimised, low cost, low field dedicated extremity MRI is highly specific and sensitive for synovitis and bone erosions in rheumatoid arthritis wrist and finger joints: comparison with conventional high field MRI and radiography, Ann Rheum Dis 2005;64:1280-1287 doi:10.1136/ard.2004.029850 </ref>
Niederfeld-MRT gilt als geeignetes Instrument zur Verlaufsbeurteilung von Krankheiten und wird meistens aufgrund der hohen Kontrastdifferenzen zur Untersuchung spezifischer Körperteile eingesetzt (z.&nbsp;B. Handgelenke).<ref>{{Literatur | Autor = Brian K. Rutt, Donald H. Lee | Titel = The impact of field strength on image quality in MRI | Sammelwerk = Journal of Magnetic Resonance Imaging | Band = 6 | Jahr = 1996 | Datum = 1996| Nummer = 1| Seiten = 57–62| DOI= 10.1002/jmri.1880060111}}</ref><ref>{{Literatur | Autor = B. J. Ejbjerg, E. Narvestad, S. Jacobsen, H. S. Thomsen, M. Østergaard | Titel = Optimised, Low Cost, Low Field Dedicated Extremity MRI Is Highly Specific and Sensitive for Synovitis and Bone Erosions in Rheumatoid Arthritis Wrist and Finger Joints: Comparison with Conventional High Field MRI and Radiography | Sammelwerk = Annals of the Rheumatic Diseases | Band = 64 | Jahr = 2005 | Datum = 2005-01-09| Nummer = 9| Seiten = 1280–1287| DOI= 10.1136/ard.2004.029850}}</ref>


Eine Bildkonstruktion ist prinzipiell auch noch bei Magnetfeldstärken im Milliteslabereich möglich.<ref> Schlenga, K., McDermott, R., Clarke, J., de Souza, R. E., Wong-Foy, A., Pines, A., “Low Field Magnetic Resonance Imaging with a High T c SQUID,” Appl. Phys. Lett. 1999, 75, 3695-3697. </ref>
Eine Bildkonstruktion ist prinzipiell auch noch bei Magnetfeldstärken im Milliteslabereich möglich.<ref>{{Literatur | Autor = K. Schlenga, R. McDermott, John Clarke, R. E. de Souza, A. Wong-Foy, A. Pines | Titel = Low-field magnetic resonance imaging with a high-T<sub>c</sub> dc superconducting quantum interference device | Sammelwerk = Applied Physics Letters | Band = 75 | Jahr = 1999 | Datum = 1999-12-06| Nummer = 23| Seiten = 3695–3697| DOI= doi:10.1063/1.125432}}</ref>


===Niederfeld-NMR-Spektroskopie===
===Niederfeld-NMR-Spektroskopie===
Niederfeld-Spektroskopie wird in der analytischen Chemie eingesetzt. Diese ermöglicht es, andere [[Relaxation (NMR)|Relaxationsprozesse]] als bei konventioneller NMR zu betrachten.
Niederfeld-Spektroskopie wird in der analytischen Chemie eingesetzt. Diese ermöglicht es, andere [[Relaxation (NMR)|Relaxationsprozesse]] als bei konventioneller NMR zu betrachten.
Die Linienbreite eines NMR Signals skaliert mit dem gemessenen Magnetfeld. Das führt zu schmalen [[Linienbreite|Linienbreiten]] bei kleinen Feldern. Zur Detektion des Signals werden [[SQUID|SQUIDs]] (Supraleitende Quanteninterferenzeinheiten) benutzt. <ref> Qiu, L., Zhang, Y., Krause, H.-J., Braginski, A.I., Offenhäusser, A., Low-field NMR measurement procedure when SQUID detection is used, Journal of Magnetic Resonance 196 (2009) 101-104. </ref>
Die Linienbreite eines NMR-Signals skaliert mit dem gemessenen Magnetfeld. Das führt zu schmalen [[Linienbreite]]n bei kleinen Feldern. Zur Detektion des Signals werden [[SQUID]]s (supraleitende Quanteninterferenzeinheiten) benutzt. <ref>{{Literatur | Autor = Longqing Qiu, Yi Zhang, Hans-Joachim Krause, Alex I. Braginski, Andreas Offenhäusser | Titel = Low-field NMR measurement procedure when SQUID detection is used | Sammelwerk = Journal of Magnetic Resonance | Band = 196 | Jahr = 2009 | Datum = 2009-02| Nummer = 2| Seiten = 101–104| DOI= 10.1016/j.jmr.2008.09.009}}</ref>


===Therapeutische Kernspinresonanz===
===Therapeutische Kernspinresonanz===
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Niederfeld-MR im Millitesla-Bereich ist die Therapeutische Kernspinresonanz, mit der schmerzhafte Veränderungen des Bewegungs- und Stützapparates behandelt werden sollen.<ref> Salomonowitz G. et al. (2011) Impact of magnetic resonance therapy on sickness absence of patients with nerve root irritation following a lumbar disc problem, Z Orthop Unfall, Oct; 149(5):575-81. doi: 10.1055/s-0031-1280121 PMID: 21984428 </ref><ref>Brockamp, Thomas. Hat die Kernspin-Resonanz-Therapie einen Einfluss auf die post-traumatische Gonarthrose im Kaninchenmodell? URN: urn:nbn:de:hbz:6-01599389512. Dissertation, Münster </ref>
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Niederfeld-MR im Millitesla-Bereich ist die therapeutische Kernspinresonanz, mit der schmerzhafte Veränderungen des Bewegungs- und Stützapparates behandelt werden sollen.<ref>{{Literatur | Autor = G. Salomonowitz, H. Salfinger, J. Hahne, M. Friedrich | Titel = Effekte der Kernspinresonanztherapie auf Krankenstand bei Patienten mit Nervenwurzelirritation infolge eines lumbalen Bandscheibenvorfalls | Sammelwerk = Zeitschrift für Orthopädie und Unfallchirurgie | Band = 149 | Jahr = 2011 | Datum = 2011-10-07| Nummer = 05| Seiten = 575–581| DOI= 10.1055/s-0031-1280121}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Thomas Brockamp|Titel=Hat die Kernspin-Resonanz-Therapie einen Einfluss auf die post-traumatische Gonarthrose im Kaninchenmodell?|Jahr=2009|Kommentar=Dissertation, Universität Münster, 2009|Online={{URN|nbn|de:hbz:6-01599389512}}}}</ref>


==Einzelnachweise==
==Einzelnachweise==

Version vom 4. Juni 2012, 11:09 Uhr

Die Niederfeld-Magnetresonanz bezeichnet die Erzeugung von Kernspinresonanz mittels schwacher Magnetfelder. Das Prinzip findet Anwendung in speziellen Formen der bildgebenden Diagnostik (Magnetresonanztomographie, MRT), in der Analytik (Magnetresonanzspektroskopie, MRS) und bei der therapeutischen Kernspinresonanz. Studien zeigen eine diagnostische Treffsicherheit und hohe Sensitivität in der muskulo-skelettalen Bildgebung.[1][2]

Eigenschaften

Zur Erzeugung von Kernspinresonanz benötigt man ein homogenes Magnetfeld und ein hochfrequentes Wechselfeld im Radiofrequenzbereich. Ist die Feldstärke des homogenen Magnetfeldes kleiner als in der Größenordnung von 0,5 Tesla, bezeichnet man die resultierende Magnetresonanz als Niederfeld-Magnetresonanz.[3]

Kernspinresonanz, die durch Magnetfelder im Bereich 0,001 T bis 0,1 T erzeugt werden, nennt man häufig auch Ultraniedrigfeld-Magnetresonanz. Studien konnten zeigen, dass Kernspinresonanz grundsätzlich bei Feldstärken bis in den Nanotesla-Bereich hinein erzeugt werden kann.[4] Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld hat in Europa einen Betrag von etwa 0,05 mT = 50.000 nT.[5]

Anwendungsgebiete

Niederfeld-MRT

Niederfeld-Magnetresonanztomographie wird in der klinischen Bildgebung eingesetzt. Die benutzten Feldstärken für diese Anwendung sind überwiegend zwischen 0,2 und 0,5 T. Im Vergleich zur Hochfeld-MRT hat die Niederfeld-MRT ein geringeres Signal-zu-Rausch-Verhältnis, wodurch eine weniger gute Auflösung hervorgerufen wird und daher höhere Abtastzeiten erforderlich sind.

Die Vorteile dieser Technik liegen in den Kontrastdifferenzen, die für verschiedene Gewebetypen bei kleineren Feldstärken besser sind als bei größeren Feldstärken. Kleinere Magnetfeldstärken ermöglichen außerdem eine kleinere Bauform. Dadurch wird der Einsatz des MRTs sehr viel angenehmer für Patienten mit klaustrophischer Vorbelastung, weil die zentrale Öffnung des MRTs größer gewählt werden kann.

Niederfeld-MRT gilt als geeignetes Instrument zur Verlaufsbeurteilung von Krankheiten und wird meistens aufgrund der hohen Kontrastdifferenzen zur Untersuchung spezifischer Körperteile eingesetzt (z. B. Handgelenke).[6][7]

Eine Bildkonstruktion ist prinzipiell auch noch bei Magnetfeldstärken im Milliteslabereich möglich.[8]

Niederfeld-NMR-Spektroskopie

Niederfeld-Spektroskopie wird in der analytischen Chemie eingesetzt. Diese ermöglicht es, andere Relaxationsprozesse als bei konventioneller NMR zu betrachten. Die Linienbreite eines NMR-Signals skaliert mit dem gemessenen Magnetfeld. Das führt zu schmalen Linienbreiten bei kleinen Feldern. Zur Detektion des Signals werden SQUIDs (supraleitende Quanteninterferenzeinheiten) benutzt. [9]

Therapeutische Kernspinresonanz

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Niederfeld-MR im Millitesla-Bereich ist die therapeutische Kernspinresonanz, mit der schmerzhafte Veränderungen des Bewegungs- und Stützapparates behandelt werden sollen.[10][11]

Einzelnachweise

  1. ↑ M. A. Garstens, J. I. Kaplan: Low-Field Magnetic Resonance. In: Physical Review. Band 99, Nr. 2, 1955, S. 459–463, doi:10.1103/PhysRev.99.459.
  2. ↑ Jamshid Tehranzadeh, Oganes Ashikyan, Jane Dascalos: Advanced imaging of early rheumatoid arthritis. In: Radiologic Clinics of North America. Band 42, Nr. 1, 2004, S. 89–107, doi:10.1016/S0033-8389(03)00167-2, PMID 15049525.
  3. ↑ Robert Pedowitz, Christine B. Chung, Donald Resnick: Magnetic Resonance Imaging In Orthopedic Sports Medicine. Springer, 2008, ISBN 978-0-387-48897-4.
  4. ↑ Martin Burghoff, Stefan Hartwig, Lutz Trahms, Johannes Bernarding: Nuclear magnetic resonance in the nanoTesla range. In: Applied Physics Letters. Band 87, Nr. 5, 2005, S. 054103, DOI:doi:10.1063/1.2006981(?!).
  5. ↑ National Geophysical Data Center, http://geomag.org/info/mainfield.html
  6. ↑ Brian K. Rutt, Donald H. Lee: The impact of field strength on image quality in MRI. In: Journal of Magnetic Resonance Imaging. Band 6, Nr. 1, 1996, S. 57–62, doi:10.1002/jmri.1880060111.
  7. ↑ B. J. Ejbjerg, E. Narvestad, S. Jacobsen, H. S. Thomsen, M. Østergaard: Optimised, Low Cost, Low Field Dedicated Extremity MRI Is Highly Specific and Sensitive for Synovitis and Bone Erosions in Rheumatoid Arthritis Wrist and Finger Joints: Comparison with Conventional High Field MRI and Radiography. In: Annals of the Rheumatic Diseases. Band 64, Nr. 9, 2005, S. 1280–1287, doi:10.1136/ard.2004.029850.
  8. ↑ K. Schlenga, R. McDermott, John Clarke, R. E. de Souza, A. Wong-Foy, A. Pines: Low-field magnetic resonance imaging with a high-Tc dc superconducting quantum interference device. In: Applied Physics Letters. Band 75, Nr. 23, 1999, S. 3695–3697, DOI:doi:10.1063/1.125432(?!).
  9. ↑ Longqing Qiu, Yi Zhang, Hans-Joachim Krause, Alex I. Braginski, Andreas Offenhäusser: Low-field NMR measurement procedure when SQUID detection is used. In: Journal of Magnetic Resonance. Band 196, Nr. 2, 2009, S. 101–104, doi:10.1016/j.jmr.2008.09.009.
  10. ↑ G. Salomonowitz, H. Salfinger, J. Hahne, M. Friedrich: Effekte der Kernspinresonanztherapie auf Krankenstand bei Patienten mit Nervenwurzelirritation infolge eines lumbalen Bandscheibenvorfalls. In: Zeitschrift für Orthopädie und Unfallchirurgie. Band 149, Nr. 05, 2011, S. 575–581, doi:10.1055/s-0031-1280121.
  11. ↑ Thomas Brockamp: Hat die Kernspin-Resonanz-Therapie einen Einfluss auf die post-traumatische Gonarthrose im Kaninchenmodell? 2009 (urn:nbn:de:hbz:6-01599389512 – Dissertation, Universität Münster, 2009).
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