Präzession
Synonym: Präzessionsbewegung
Englisch: precession
Definition
Als Präzession bzw. Präzessionsbewegung bezeichnet man die kreiselartige Bewegung eines magnetischen Moments um die Richtung eines äußeren Magnetfeldes. In der Magnetresonanztomographie (MRT) beschreibt sie die Bewegung der Kernspins im B0-Magnetfeld und ist Grundlage der Larmorfrequenz und der Kernspinresonanz.
Physikalische Grundlagen
Magnetisches Moment und Drehimpuls
Atomkerne besitzen aufgrund ihres Kernspins einen quantenmechanischen Drehimpuls sowie ein damit verknüpftes magnetisches Moment. Dieses verhält sich in einem Magnetfeld wie ein kleiner magnetischer Dipol.
Präzession im Magnetfeld
Wird ein magnetisches Moment in ein äußeres Magnetfeld eingebracht, wirkt ein Drehmoment auf dieses. Anstatt sich direkt parallel zum Feld auszurichten, führt das magnetische Moment eine kontinuierliche Kreisbewegung um die Feldrichtung aus. Dabei beschreibt die Achse des magnetischen Moments einen Kegel um die Richtung des Magnetfeldes. Die Präzessionsbewegung erfolgt mit der sogenannten Larmorfrequenz, die von der Magnetfeldstärke und dem gyromagnetischen Verhältnis abhängt.
Bedeutung für die MRT
Die Präzession ist eine zentrale Voraussetzung für die MRT, da sie:
- die Larmorfrequenz festlegt
- die Grundlage der Kernspinresonanz bildet
- die Signalentstehung durch rotierende Transversalmagnetisierung ermöglicht
Ein Hochfrequenzpuls kann Spins nur dann effizient anregen, wenn seine Frequenz mit der Präzessionsfrequenz übereinstimmt (Resonanzbedingung).
Literatur
- "Physik für Mediziner" - Ulrich Harten, Springer-Verlag, 13. Auflage
