Die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds (Homogenität), auch Magnetfeldgleichmäßigkeit genannt, bezeichnet die Identität des Magnetfelds innerhalb eines bestimmten Volumens, d. h., ob die Magnetfeldlinien über die Flächeneinheit hinweg gleich sind. Das spezifische Volumen ist hier üblicherweise ein kugelförmiger Raum. Die Einheit der Magnetfeldgleichmäßigkeit ist ppm (parts per million), d. h. die Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Feldstärke des Magnetfelds in einem bestimmten Raum geteilt durch die durchschnittliche Feldstärke multipliziert mit einer Million.
Die MRT erfordert eine hohe Gleichmäßigkeit des Magnetfelds, die die räumliche Auflösung und das Signal-Rausch-Verhältnis des Bildes im Abbildungsbereich bestimmt. Eine unzureichende Gleichmäßigkeit des Magnetfelds führt zu unscharfen und verzerrten Bildern. Die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds wird durch die Konstruktion des Magneten selbst und die äußere Umgebung bestimmt. Je größer der Abbildungsbereich des Magneten ist, desto geringer ist die erreichbare Gleichmäßigkeit des Magnetfelds. Die Stabilität des Magnetfelds ist ein Index zur Messung des Grads der Drift der Magnetfeldstärke mit der Zeit. Während der Abbildungssequenz beeinflusst die Drift der Magnetfeldstärke die Phase des wiederholt gemessenen Echosignals, was zu Bildverzerrungen und einer Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses führt. Die Stabilität des Magnetfelds hängt eng mit der Art des Magneten und der Qualität seiner Konstruktion zusammen.
Die Bestimmungen des Magnetfeldgleichmäßigkeitsstandards beziehen sich auf Größe und Form des Messbereichs. Als Messbereich wird im Allgemeinen ein sphärischer Raum mit einem bestimmten Durchmesser und dem Mittelpunkt des Magneten verwendet. Die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds wird üblicherweise in einem bestimmten Messbereich durch die Schwankungsbreite der magnetischen Feldstärke in diesem Raum (ppm-Wert), d. h. ein Millionstel der Hauptmagnetfeldstärke (ppm), quantitativ ausgedrückt. Diese Abweichung wird üblicherweise in ppm angegeben, was als Absolutwertdarstellung bezeichnet wird. Beispielsweise beträgt die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds innerhalb des gesamten Zylinders der Abtastprüföffnung 5 ppm; die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds in den 40 cm und 50 cm großen Kugelräumen konzentrisch zum Magnetmittelpunkt beträgt 1 ppm bzw. 2 ppm. Dies kann auch folgendermaßen ausgedrückt werden: Die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds im Würfelraum jedes Kubikzentimeters der zu prüfenden Probenfläche beträgt 0,01 ppm. Unabhängig vom Standard gilt unter der Voraussetzung, dass die Messkugelgröße gleich bleibt: Je kleiner der ppm-Wert, desto besser ist die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds.
Bei einem 1,5-t-MRT-Gerät beträgt die durch eine Abweichungseinheit (1 ppm) dargestellte Driftschwankung der magnetischen Feldstärke 1,5 × 10-6 T. Mit anderen Worten bedeutet eine Magnetfeldgleichmäßigkeit von 1 ppm in einem 1,5-T-System, dass das Hauptmagnetfeld basierend auf dem Hintergrund der 1,5-T-Magnetfeldstärke eine Driftschwankung von 1,5 × 10-6 T (0,0015 mT) aufweist. Offensichtlich ist bei MRT-Geräten mit unterschiedlichen Feldstärken die durch jede Abweichungseinheit oder jeden ppm dargestellte Variation der magnetischen Feldstärke unterschiedlich. Aus dieser Sicht können bei Systemen mit niedriger Feldstärke geringere Anforderungen an die Magnetfeldgleichmäßigkeit gestellt werden (siehe Tabelle 3-1). Mit einer solchen Vorgabe können Benutzer den Gleichmäßigkeitsstandard verwenden, um Systeme mit unterschiedlicher Feldstärke oder verschiedene Systeme mit gleicher Feldstärke einfach zu vergleichen und die Leistung des Magneten objektiv zu bewerten.
Vor der eigentlichen Messung der Gleichmäßigkeit des Magnetfelds muss der Mittelpunkt des Magneten genau bestimmt werden. Anschließend muss die Sonde des Feldstärkemessgeräts (Gaußmeter) auf einer Raumkugel mit einem bestimmten Radius angeordnet und die Magnetfeldstärke Punkt für Punkt gemessen werden (24-Ebenen-Methode, 12-Ebenen-Methode). Anschließend müssen die Daten verarbeitet werden, um die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds im gesamten Volumen zu berechnen.
Die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds ändert sich mit der Umgebung. Auch wenn ein Magnet vor Verlassen des Werks einen bestimmten Standard (werkseitig garantierter Wert) erreicht hat, ändert sich seine Gleichmäßigkeit nach der Installation jedoch durch den Einfluss von Umweltfaktoren wie magnetische (Selbst-)Abschirmung, HF-Abschirmung (Türen und Fenster), Wellenleiterplatte (Röhre), Stahlkonstruktion zwischen Magneten und Halterungen, Dekorationsmaterialien, Beleuchtungskörper, Lüftungsrohre, Feuerlöschleitungen, Notabluftventilatoren, mobile Geräte (sogar Autos, Aufzüge) neben oberen und unteren Gebäuden. Ob die Gleichmäßigkeit den Anforderungen der Magnetresonanztomographie entspricht, sollte daher auf den tatsächlichen Messergebnissen zum Zeitpunkt der endgültigen Abnahme beruhen. Die passive und aktive Feldnivellierung der supraleitenden Spule durch den Installateur des Magnetresonanzherstellers im Werk oder Krankenhaus sind die wichtigsten Maßnahmen zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Magnetfelds.
Um die erfassten Signale im Scanvorgang räumlich zu lokalisieren, muss das MRT-Gerät zusätzlich das Gradientenmagnetfeld △B mit kontinuierlichen und zunehmenden Änderungen auf Basis des Hauptmagnetfelds B0 überlagern. Es ist denkbar, dass das einem einzelnen Voxel überlagerte Gradientenfeld △B größer sein muss als die durch das Hauptmagnetfeld B0 verursachte Magnetfeldabweichung oder Driftschwankung. Andernfalls wird das oben genannte räumliche Positionierungssignal verändert oder sogar aufgehoben, was zu Artefakten und einer verringerten Bildqualität führt.
Je größer die Abweichung und Driftschwankung des vom Hauptmagnetfeld B0 erzeugten Magnetfelds ist, desto schlechter ist die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds, desto geringer ist die Bildqualität und desto direkter ist dies mit der Lipidkompressionssequenz (der Resonanzfrequenzunterschied zwischen Wasser und Fett im menschlichen Körper beträgt nur 200 Hz) und dem Erfolg der Magnetresonanzspektroskopie (MRS) verbunden. Daher ist die Gleichmäßigkeit des Magnetfelds einer der Schlüsselindikatoren zur Messung der Leistung von MRT-Geräten.
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Veröffentlichungszeit: 28. März 2024
