Methoden zur Evaluation von Zytotoxizit¨at und Struktur ... - OPUS

3.5 Magnetische Kernresonanz 57
• der natürlichen transversalen Relaxation der Spin-Spin-Wechselwirkung,
• der transversalen Relaxation aufgrund von Magnetfeldinhomogenitäten und
Magnetfeldabschirmung und
• dem Signalabfall durch die dynamischen Prozesse wie Diffusion und chemi-
schem Austausch der Kernspins im Raum.
Mit den Erweiterungstermen von Torrey [264, 265] und McConnell [172] gelang es die
Diffusion (3.29) bzw. den chemischen Austausch (3.30) in die Bewegungsgleichung mit
einzubeziehen und theoretisch zu beschreiben:
d � M(t)
dt
d � M(t)
dt
= γ( � M(t) × � B0) − R( � M(t) − � M0) + ∇D∇ � M(t) (3.29)
= γ( � M(t) × � B0) − R( � M(t) − � M0) + K � M(t) (3.30)
D ist dabei der Diffusionstensor und K der Austauschtensor. D wird bei homo-
genen, isotropen Proben zu einer Zahl und kann vor den Nabla-Operator gezogen
werden. Gleichung (3.30) stellt lediglich eine formale Beschreibung der Entwicklung
der Magnetisierung unter Einbeziehung des chemischen Austauschs dar. Hier ist die
Einführung weiterer Dimensionen, die die austauschenden Kerne enthalten, notwen-
dig.
3.5.2.1.2 Spinecho
Die experimentelle Bestimmung der transversalen Relaxationszeit T2 erfolgt häufig
mittels Spinecho-Sequenz von Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG-Sequenz) [174].
Diese Sequenz nutzt die Reversibilität des Anteils des transversalen Magnetisierungs-
zerfalles, der durch Dephasierung der Spins bedingt ist (T’2). Wie in Abbildung 3.10
gezeigt, wird die Probe zunächst mit einem 90◦ x-Puls angeregt, und die verschiedenen
Spins beginnen aufgrund ihrer Frequenzverteilung zu dephasieren. Nach einer Zeit τ
erfolgt ein 180◦ y-Puls, wodurch die Spins nach einem weiteren Zeitintervall τ wieder
rephasieren. Dadurch steigt das Signal mit der Zeitkonstante T’2 an. Es entsteht somit
ein Spinecho mit dem Echomaximum zum Zeitpunkt 2τ nach Einstrahlung des Anre-
gungspulses. Die beiden Impulswinkel werden senkrecht aufeinander geschaltet und
verhindern dadurch, dass Pulsimperfektionen kumulieren. Die Refokussierung findet
bei jedem Echo ausschließlich in der +y-Hemisphäre statt, wodurch sich Pulsimperfek-
tionen nur als kleine Fehler bei ungeradzahligen Echos bemerkbar machen und sich bei
geradzahligen Echos auslöschen (CPMG-Bedingung).