Medizinische Bildverarbeitung - Inforakel

52 ANHANG B. PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN
B.3 Kernspin
Nach der ersten Maxwellschen Gleichung, erzeugt jedes sich zeitlich ändernde elektrisches Feld ein magnetisches Wirbelfeld
(Durchflutungsgesetz). Demnach erzeugen Protonen aufgrund ihrer Eigendrehung (Spin) und ihrer positiven
Ladung ebenfalls ein magnetisches Feld. Dies ist die Grundlage für weitere Ausführungen.
B.3.1 Präzession eines Atomkerns
Als Präzession wird in der Physik die resultierende Drehbewegung eines rotierenden Körpers aufgrund äusserer Krafteinwirkung
bezeichnet. Bei rotierenden Kernen richtet sich die Spinachse parallel zu einem äusseren Magnetfeld B aus.
Diese Bewegung entspricht der Präzessionsbewegung eines Kreisels im Gravitationsfeld der Erde, wie Abbildung B.4
veranschaulicht.
B.3.2 Relaxation und FID
Abbildung B.4: Präzessionsbewegung eines Kerns und eines Kreisels (aus [18])
Wirken hochfrequente Felder (HF) auf präzedierende Kerne, so kann das oben beschriebene, durch die Kerne erzeugte
Magnetfeld um beliebige Winkel abgelenkt werden. Wird das HF abgeschaltet richten sich die Spinachsen wieder nach
dem angelegten Magnetfeld B aus. Dieser Vorgang wird als Relaxation bezeichnet.
Während der Relaxation geben die Kerne Energie in Form eines Resonanzsignals ab, genannt freier Induktionsabfall
(FID 3 ). Die Intensität des FID stellt bei konstanter Feldstärke von B ein Maß für die Konzentration, also für die Dichte
der präzedierenden Kerne dar. Dies bilded die Grundlage für Bildgebung mittels Kernspintomographie
3 Engl. free induction decay (FID)