Hochfeld-MRT: Was ist anders?

Zusammenfassung

Eine hohe Magnetfeldstärke ist in der Magnetresonanztomografie (MRT) die Grundvoraussetzung für ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, signal to noise ratio) und damit auch für gute Bildqualität, eine hohe räumliche Detailauflösung und für schnellere Bildakquisitionen. Mit zunehmender Magnetfeldstärke ändern sich aber auch zahlreiche physikalische Parameter und Effekte, die eine positive, z. B. kontrastverstärkende oder eine negative, z. B. artefaktverstärkende Auswirkung auf die MRT-Bildgebung haben können.

In diesem Artikel werden diese grundlegenden physikalischen Parameter der MRT – z. B. das SNR, die spezifische Absorptionsrate, die Relaxationszeiten, die chemische Verschiebung, die magnetische Suszeptibilität – und ihre Unterschiede bei Magnetfeldstärken zwischen 1,5, 3,0 und 7,0 Tesla erläutert.

Abstract

High magnetic field strength is the basic precondition for high signal-to-noise-ratio (SNR) in magnetic resonance imaging (MRI) and thus also for good image quality, for detailed spatial resolution, and for fast image acquisition. With increasing magnetic field strength numerous physical parameters and effects also change and may have a positive (e. g. contrast enhancing) or negative (e. g. artifact increasing) impact on MR imaging.

This article provides a description of these physical effects in MRI – for example the signal-to-noise-ratio, the specific absorption rate, the relaxation times, chemical shift, magnetic susceptibility – and explains their differences at magnetic field strengths of 1,5, 3,0, and 7,0 Tesla.

Magnetic resonance imaging (MRI) - high field - signal-to-noise ratio - image contrast - artifacts

Kernaussagen

• Die Magnetfeldstärke von 1,5 Tesla gilt heute als weitverbreiteter klinischer Standard. 3,0-Tesla-MR-Systeme finden seit Mitte der 2000er weite klinische Verbreitung (ca. 20 % Marktanteil bei Neuverkäufen). 7,0-Tesla-MR-Ganzkörpertomografen etablieren sich derzeit als Forschungsplattform (ca. 40 Systeme weltweit). 9,4-Tesla-MR-Systeme wurden bereits als Prototypen realisiert, 11,7-Tesla-MR-Systeme befinden sich in der technischen Planung.

• Bei höheren Magnetfeldstärken verstärken sich das SNR und die Weichteilkontraste. SAR-Limite werden eher erreicht und es ergibt sich eine verstärkte Artefaktneigung, z. B. durch verstärkte Suszeptibilität, chemische Verschiebung und durch B₁-Signalinhomogenitäten.

• Sequenzparameter müssen bei der Hochfeld-MRT grundlegend angepasst werden, um vergleichbare Weichteilkontraste zu erzeugen und um die verstärkte Artefaktneigung zu kompensieren. Hierzu ist die Kenntnis der physikalischen Grundlagen der Hochfeld-MRT erforderlich.

• Die parallele Bildgebung ist mit der Hochfeld-MRT synergistisch, d. h., der SNR-Vorteil der Hochfeld-MRT kann durch die parallele Bildgebung effektiv in verbesserte räumliche und/oder zeitliche Auflösung umgesetzt werden; SAR-Limite können gleichzeitig umgangen werden.

• Die Sicherheit von Implantaten in der MRT muss für jede Magnetfeldstärke neu untersucht und garantiert werden. Implantate, die bei 1,5 Tesla als MR-kompatibel oder MR-sicher gelten, können bei 3,0 Tesla MR-inkompatibel oder sogar MR-unsicher sein.

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