Die Niederfeld-Magnetresonanz bezeichnet die Erzeugung von Kernspinresonanz mittels schwacher Magnetfelder im Millitesla-Bereich. 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 muskuloskelettalen Bildgebung.

Eigenschaften

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

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. Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld hat in Europa einen Betrag von etwa 0,05 mT = 50.000 nT.

Anwendungsgebiete

Niederfeld-Magnetresonanztomographie

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-Magnetresonanztomographie hat die Niederfeld-Magnetresonanztomographie ein geringeres Signal-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 klaustrophobischer Vorbelastung, weil die zentrale Öffnung des MRTs größer gewählt werden kann.

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

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

Niederfeld-NMR-Spektroskopie

Niederfeld-NMR-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.

Therapeutische Kernspinresonanz

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Niederfeld-Magnetresonanz ist die therapeutische Kernspinresonanz, mit der schmerzhafte Veränderungen des Bewegungs- und Stützapparates behandelt werden sollen.

Einzelnachweise

  1. ↑ M. A. Garstens, J. I. Kaplan: Low-Field Magnetic Resonance. In: Physical Review. Band 99, Nr. 2, 15. Juli 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, Januar 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, 27. Juli 2005, S. 054103, doi:10.1063/1.2006981.
  5. ↑ National Geophysical Data Center
  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, 9. Januar 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, 6. Dezember 1999, S. 3695–3697, 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, Februar 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, 7. Oktober 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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