Feld- und Temperaturabhängigkeit des Kontrastes in der Magnetresonanzbildgebung

Zusammenfassung

Während Temperaturänderungen im physiologischen Bereich keine signifikanten Kontraständerungen im MRI nach sich ziehen, kommt der Veränderung der Magnetfeldstärke eine besondere Bedeutung zu, da sie zu drastischen Wandlungen des Gewebekontrastes führen kann. Diese Feldabhängigkeit wurde mit relaxometrischen Messungen chemischer Verbindungen und normaler und pathologisch veränderter Gewebe und mit bildgebenden MR-Untersuchungen verfolgt. Sie wiesen nicht im voraus berechenbare feldabhängige Änderungen des inhärenten Kontrastes in normalem und in pathologisch verändertem Gewebe mit einem Kontrastmaximum im Mittelfeldbereich nach. Auch der induzierte Kontrast kann sich unberechenbar feldabhängig ändern, dies insbesondere im Mittel- und Hochfeldbereich. Unterhalb von bestimmten Feldstärken kann die T₁-Relaxationszeit pathologischer Gewebe niedriger sein als die normaler Gewebe, was der bisher bestehenden Hypothese widerspricht, daß pathologische Gewebe längere Relaxationszeiten besitzen als normale.

Summary

Whereas a change of temperature within the physiological range does not lead to significant contrast alterations in MRI, changing magnetic field strength can lead to drastic alterations in tissue contrast caused by uncalculable changes of T₁ relaxation. At medium and high fields, longitudinal relaxation is mainly influenced by water content of tissues, at low and ultra-low fields macromolecular structures gain additional influence. Combination of relaxometric measurements with a field cycling device (between 0.0002 and 1.2 T, i.e. 10 kHz and 50 MHz) and imaging experiments at ultra-low, low, and medium fields (between 0.02 and 0.6 T) showed field depending inherent contrast changes with a T₁ contrast maximum at medium fields. Induced contrast alterations by application of contrast changing substances in medium and high fields are unpredictable because there is no simple interrelationsship between field strength and T₁. Furthermore, it could be shown that T₁ of pathologically altered tissue is not higher than T₁ of normal tissue in any case but can be lower or equal below a certain field strength what contradicts the hypothesis that pathological tissue has a higher T₁ than normal tissue.