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Fast Low Angle Shot Der englischsprachige Begriff FLASH bezeichnet in der Medizin ein 1985 von Jens Frahm Axel Haase Wol

Fast Low-Angle Shot

Der englischsprachige Begriff Fast Low-Angle Shot (FLASH) bezeichnet in der Medizin ein 1985 von Jens Frahm, Axel Haase, Wolfgang Hänicke, Klaus-Dietmar Merboldt und Dieter Matthaei eingeführtes Verfahren zur schnellen Bildgebung auf der Grundlage der Magnetresonanztomographie (MRT, auch als Kernspintomographie bekannt). Das FLASH-Patent ist eines der erfolgreichsten Patente der Max-Planck-Gesellschaft seit ihrer Gründung.

Anwendungen Bearbeiten

FLASH hat die Messzeiten für die bildgebende Diagnostik gegenüber herkömmlichen Spin-Echo-Sequenzen erheblich verkürzt. Auf diese Weise wurden neuartige Untersuchungen möglich. Dazu zählen vor allem

Für 3D-Aufnahmen konnten die (vorher für In-vivo-Anwendungen unrealisierbar langen) Messzeiten von mehreren Stunden auf wenige Minuten reduziert werden. Auch Hirnfunktionen können mit dem Verfahren in hoher Auflösung dynamisch kartiert werden.

Im Jahr 2010 gelang es mit einer erweiterten FLASH-Methode, die auf einer stark unterabgetasteten radialen Ortskodierung und einer iterativen Bildrekonstruktion beruht, ein robustes Verfahren für die Echtzeit-MRT zu entwickeln. Dieses FLASH-Verfahren bietet eine zeitliche Auflösung von 20 Millisekunden (1/50 Sekunde) und kann daher beispielsweise das schlagende Herz ohne Synchronisation mit dem EKG sowie bei freier Atmung abbilden (filmen). Zusammen mit diesem erneuten Durchbruch entspricht die Beschleunigung der Bilder durch FLASH einem Faktor 10.000 im Vergleich zu den MRT-Bildern vor 1985.

Physikalisches Prinzip Bearbeiten

Physikalisch beruht die FLASH-Technik auf einer einfachen Gradienten-Echo-Sequenz, die für die Hochfrequenzanregung kleine Anregungswinkel (Kippwinkel, kleine Leistung) einsetzt und mit einer sehr schnellen Wiederholung des Experimentes kombiniert. Dabei ist die Wiederholzeit (Repetitionszeit) sehr viel kürzer als die üblichen T1-Relaxationszeiten der Wasserprotonen im Gewebe. Auf diese Weise ergibt sich nach kurzer Zeit eine konstante longitudinale Gleichgewichtsmagnetisierung, die anschließend über beliebig lange Messzeiten erhalten bleibt; so lassen sich sequentielle Einzelaufnahmen realisieren und beispielsweise Filme in Echtzeit aufnehmen. Zudem gelingen sehr hoch aufgelöste dreidimensionale Aufnahmen in kurzer Messzeit.

Das Signal der FLASH-Sequenz hängt von der Ausgangsmagnetisierung , den Relaxationszeiten und des Gewebes sowie den Sequenzparametern (Echozeit , Repetitionszeit und Anregungswinkel ) ab:

Das (für eine vorgegebene Repetitionszeit) maximale Signal erhält man mit dem Ernst-Winkel (benannt nach Richard R. Ernst):

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. A. Haase, J. Frahm, D. Matthaei, W. Hänicke, K. D. Merboldt: FLASH imaging. Rapid NMR imaging using low flip-angle pulses. In: Journal of Magnetic Resonance. Band 67, 1986, ISSN 0022-2364, S. 258–266, doi:10.1016/0022-2364(86)90433-6.
  2. Patent DE3504734: Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme von Spinresonanzdaten. Angemeldet am 12. Februar 1985, veröffentlicht am 14. August 1986, Erfinder: Jens Frahm, Axel Haase, Dieter Matthaei, Wolfgang Hänicke, Klaus-Dietmar Merboldt.‌
  3. D. Matthaei, J. Frahm, A. Haase, W. Hänicke: Regional physiological functions depicted by sequences of rapid magnetic resonance images. In: The Lancet. Band 326, 1985, ISSN 0023-7507, S. 893, doi:10.1016/S0140-6736(85)90158-8, PMID 2864605.
  4. J. Frahm, A. Haase, D. Matthaei: Rapid NMR imaging of dynamic processes using the FLASH technique. In: Magnetic Resonance in Medicine. Band 3, 1986, ISSN 0740-3194, S. 321–327, doi:10.1002/mrm.1910030217, PMID 3713496.
  5. J. Frahm, A. Haase, D. Matthaei: Rapid three-dimensional MR imaging using the FLASH technique. In: Journal of Computer Assisted Tomography. Band 10, 1986, ISSN 0363-8715, S. 363–368, PMID 3950172.
  6. Martin Uecker, Shuo Zhang, Dirk Voit, Alexander Karaus, Klaus-Dietmar Merboldt, Jens Frahm: Real-time MRI at a resolution of 20 ms. In: NMR in Biomedicine. Band 23, Nr. 8, 2010, S. 986–994, doi:10.1002/nbm.1585.
  7. Shuo Zhang, Martin Uecker, Dirk Voit, Klaus-Dietmar Merboldt, Jens Frahm: Real-time cardiovascular magnetic resonance at high temporal resolution: radial FLASH with nonlinear inverse reconstruction. In: Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. Band 12, 2010, S. 39, doi:10.1186/1532-429X-12-39.
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Veröffentlichungsdatum:
Der englischsprachige Begriff Fast Low Angle Shot FLASH bezeichnet in der Medizin ein 1985 von Jens Frahm Axel Haase Wolfgang Hanicke Klaus Dietmar Merboldt und Dieter Matthaei eingefuhrtes Verfahren zur schnellen Bildgebung auf der Grundlage der Magnetresonanztomographie MRT auch als Kernspintomographie bekannt 1 Das FLASH Patent 2 ist eines der erfolgreichsten Patente der Max Planck Gesellschaft seit ihrer Grundung Inhaltsverzeichnis 1 Anwendungen 2 Physikalisches Prinzip 3 Weblinks 4 EinzelnachweiseAnwendungen BearbeitenFLASH hat die Messzeiten fur die bildgebende Diagnostik gegenuber herkommlichen Spin Echo Sequenzen erheblich verkurzt Auf diese Weise wurden neuartige Untersuchungen moglich Dazu zahlen vor allem die Bildgebung des Bauchraums z B Leber und Niere bei Atem Anhalten filmische Aufnahmen des schlagenden Herzens bei Synchronisation der Messungen mit dem Elektrokardiogramm EKG dynamische sequentielle Aufnahmen 3 4 der Gewebeperfusion nach Kontrastmittelgabe Perfusions MRT hochaufgeloste dreidimensionale MRT Aufnahmen 5 komplexer Organstrukturen z B Gehirn weibliche Brust oder Kniegelenk sowie hochaufgeloste dreidimensionale Darstellungen der Blutgefasse durch Magnetresonanz Angiographie Magnetresonanzangiographie MRA Fur 3D Aufnahmen konnten die vorher fur In vivo Anwendungen unrealisierbar langen Messzeiten von mehreren Stunden auf wenige Minuten reduziert werden Auch Hirnfunktionen konnen mit dem Verfahren in hoher Auflosung dynamisch kartiert werden Im Jahr 2010 gelang es mit einer erweiterten FLASH Methode die auf einer stark unterabgetasteten radialen Ortskodierung und einer iterativen Bildrekonstruktion beruht ein robustes Verfahren fur die Echtzeit MRT zu entwickeln Dieses FLASH Verfahren bietet eine zeitliche Auflosung von 20 Millisekunden 1 50 Sekunde 6 7 und kann daher beispielsweise das schlagende Herz ohne Synchronisation mit dem EKG sowie bei freier Atmung abbilden filmen Zusammen mit diesem erneuten Durchbruch entspricht die Beschleunigung der Bilder durch FLASH einem Faktor 10 000 im Vergleich zu den MRT Bildern vor 1985 Physikalisches Prinzip BearbeitenPhysikalisch beruht die FLASH Technik auf einer einfachen Gradienten Echo Sequenz die fur die Hochfrequenzanregung kleine Anregungswinkel Kippwinkel kleine Leistung einsetzt und mit einer sehr schnellen Wiederholung des Experimentes kombiniert Dabei ist die Wiederholzeit Repetitionszeit sehr viel kurzer als die ublichen T1 Relaxationszeiten der Wasserprotonen im Gewebe Auf diese Weise ergibt sich nach kurzer Zeit eine konstante longitudinale Gleichgewichtsmagnetisierung die anschliessend uber beliebig lange Messzeiten erhalten bleibt so lassen sich sequentielle Einzelaufnahmen realisieren und beispielsweise Filme in Echtzeit aufnehmen Zudem gelingen sehr hoch aufgeloste dreidimensionale Aufnahmen in kurzer Messzeit Das Signal S FLASH displaystyle S text FLASH nbsp der FLASH Sequenz hangt von der Ausgangsmagnetisierung M 0 displaystyle M 0 nbsp den Relaxationszeiten T 1 displaystyle T 1 nbsp und T 2 displaystyle T 2 nbsp des Gewebes sowie den Sequenzparametern Echozeit T E displaystyle T text E nbsp Repetitionszeit T R displaystyle T text R nbsp und Anregungswinkel a displaystyle alpha nbsp ab S FLASH M 0 sin a 1 e T R T 1 1 e T R T 1 cos a e T E T 2 displaystyle S text FLASH M 0 sin alpha frac 1 e T text R T 1 1 e T text R T 1 cos alpha e T text E T 2 nbsp Das fur eine vorgegebene Repetitionszeit maximale Signal erhalt man mit dem Ernst Winkel benannt nach Richard R Ernst a Ernst arccos e T R T 1 displaystyle alpha text Ernst arccos e T text R T 1 nbsp Weblinks BearbeitenJoseph P Hornak The Basics of MRI Biomedizinische NMR Forschungs GmbH Weitere Informationen uber FLASH und MRT in der neurobiologischen Forschung Information der Max Planck GesellschaftEinzelnachweise Bearbeiten A Haase J Frahm D Matthaei W Hanicke K D Merboldt FLASH imaging Rapid NMR imaging using low flip angle pulses In Journal of Magnetic Resonance Band 67 1986 ISSN 0022 2364 S 258 266 doi 10 1016 0022 2364 86 90433 6 Patent DE3504734 Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme von Spinresonanzdaten Angemeldet am 12 Februar 1985 veroffentlicht am 14 August 1986 Erfinder Jens Frahm Axel Haase Dieter Matthaei Wolfgang Hanicke Klaus Dietmar Merboldt D Matthaei J Frahm A Haase W Hanicke Regional physiological functions depicted by sequences of rapid magnetic resonance images In The Lancet Band 326 1985 ISSN 0023 7507 S 893 doi 10 1016 S0140 6736 85 90158 8 PMID 2864605 J Frahm A Haase D Matthaei Rapid NMR imaging of dynamic processes using the FLASH technique In Magnetic Resonance in Medicine Band 3 1986 ISSN 0740 3194 S 321 327 doi 10 1002 mrm 1910030217 PMID 3713496 J Frahm A Haase D Matthaei Rapid three dimensional MR imaging using the FLASH technique In Journal of Computer Assisted Tomography Band 10 1986 ISSN 0363 8715 S 363 368 PMID 3950172 Martin Uecker Shuo Zhang Dirk Voit Alexander Karaus Klaus Dietmar Merboldt Jens Frahm Real time MRI at a resolution of 20 ms In NMR in Biomedicine Band 23 Nr 8 2010 S 986 994 doi 10 1002 nbm 1585 Shuo Zhang Martin Uecker Dirk Voit Klaus Dietmar Merboldt Jens Frahm Real time cardiovascular magnetic resonance at high temporal resolution radial FLASH with nonlinear inverse reconstruction In Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance Band 12 2010 S 39 doi 10 1186 1532 429X 12 39 Dieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt nicht eine Diagnose durch einen Arzt Bitte hierzu den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Fast Low Angle Shot amp oldid 225424952