B0-Magnetfeld (MRT)

Funktion

Das B₀-Magnetfeld bewirkt die Ausrichtung der magnetischen Momente der Atomkerne entlang der Feldrichtung. Dadurch entsteht eine makroskopische Magnetisierung in Richtung des Feldes (Longitudinalmagnetisierung). Zudem bestimmt das B₀-Feld die Präzessionsfrequenz der Spins:

$${\displaystyle \omega _{0}=\gamma \times B_{0}}$$

• γ = gyromagnetisches Verhältnis (kernspezifisch)
• B₀ = Magnetfeldstärke

Damit legt die Feldstärke direkt die Resonanzbedingungen für die Kernspinresonanz fest. Das B₀-Magnetfeld bestimmt zudem die Energiedifferenz der Kernspinzustände (Zeeman-Aufspaltung) und damit die Energie des absorbierten Hochfrequenzpulses.

Feldstärke

Die Stärke des B₀-Magnetfeldes wird in Tesla angegeben. In der klinischen MRT sind typische Feldstärken 1,5 T und 3 T.

Höhere Feldstärken führen zu:

• höherem Signal-Rausch-Verhältnis
• verbesserter Orts- und Kontrastauflösung
• stärker ausgeprägten Suszeptibilitätseffekten

Homogenität

Für eine präzise Bildgebung ist eine hohe räumliche Homogenität des B₀-Feldes erforderlich. Inhomogenitäten führen zu Frequenzverschiebungen, Signalverlust und Artefakten.

Die Homogenität wird durch sogenannte Shim-Systeme optimiert:

• passives Shimming (Materialien)
• aktives Shimming (Spulen)

Das B₀-Feld wird durch den Hauptmagneten erzeugt. In der klinischen MRT kommen überwiegend supraleitende Magnete zum Einsatz. Diese werden mit flüssigem Helium gekühlt. Unterhalb der Sprungtemperatur verschwindet der elektrische Widerstand, sodass ein einmal induzierter Strom dauerhaft fließen kann. Dies ermöglicht ein konstantes Magnetfeld ohne Energiezufuhr sowie eine hohe Feldstabilität.

Das starke statische Magnetfeld in der Magnetresonanztomographie hat wichtige sicherheitstechnische Auswirkungen. So können ferromagnetische Objekte erheblich beschleunigt werden, was zum sogenannten Projektil-Effekt führt. Zudem kann es zu Wechselwirkungen mit Implantaten kommen, und auf metallische Strukturen wirken sowohl Kräfte als auch Drehmomente. Besonders relevant ist dabei, dass das B₀-Feld permanent vorhanden ist und nicht kurzfristig abgeschaltet werden kann. Eine Ausnahme bildet der sogenannte Quench.