Magnetische Suszeptibilität
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Definition
Die magnetische Suszeptibilität ist eine physikalische Materialeigenschaft, die angibt, wie stark ein Stoff durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert wird. In der Magnetresonanztomographie (MRT) beschreibt sie die lokale Veränderung des B0-Magnetfeldes durch unterschiedliche Gewebe und ist eine wichtige Ursache für T2*-Relaxation und Suszeptibilitätsartefakte.
Physikalische Grundlagen
Die magnetische Suszeptibilität χ beschreibt die Magnetisierung eines Materials in Abhängigkeit vom angelegten Magnetfeld:
mit:
- = magnetische Feldstärke
- = magnetische Suszeptibilität
- = magnetische Flussdichte
Je nach Vorzeichen und Größe von χ unterscheidet man verschiedene Materialtypen.
Materialtypen
- Diamagnetische Materialien (χ < 0): schwache Abstoßung vom Magnetfeld, z.B. Wasser
- Paramagnetische Materialien (χ > 0, klein): schwache Verstärkung des Magnetfeldes, z.B. Desoxyhämoglobin, Hämosiderin
- Ferromagnetische Materialien (χ >> 0): starke Magnetisierung, z.B. Eisen
Lokale Magnetfeldinhomogenitäten
Unterschiede in der magnetischen Suszeptibilität zwischen benachbarten Geweben führen zu lokalen Verzerrungen des Magnetfeldes. Diese lokalen Feldverzerrungen wirken wie zusätzliche Magnetfeldgradienten. Dadurch entstehen:
- lokale Änderungen der Larmorfrequenz
- beschleunigte Dephasierung der Spins
- Signalverlust durch T2*-Relaxation
Diese Effekte sind besonders ausgeprägt an Grenzflächen mit stark unterschiedlichen Suszeptibilitäten, z.B.:
- Luft–Gewebe-Grenzen
- Knochen–Weichteil-Grenzen
Klinische Anwendungen
Suszeptibilitätseffekte werden gezielt ausgenutzt in:
- Suszeptibilitätsgewichtete Sequenzen (SWI)
- Nachweis von Blutabbauprodukten
- funktionelle MRT (BOLD-Kontrast)