Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine hochmoderne diagnostische Methode, die mithilfe von Magnetfeldern und Radiowellen detaillierte Bilder des menschlichen Körpers erzeugt. Das Verfahren beruht auf komplexen physikalischen Prozessen und liefert kontrastreiche Aufnahmen ohne ionisierende Strahlung. Im Folgenden werden die grundlegenden Prinzipien, die technischen Komponenten sowie Anwendungen und Sicherheitsaspekte der MRT erläutert.
Funktionsprinzip der MRT
Im Zentrum der MRT steht das starke Magnetfeld, das den Patienten umgibt. Die in den Körperzellen vorhandenen Wasserstoffkerne (Protonen) richten sich in diesem Feld aus. Durch das Anlegen eines kurzen Radiofrequenzimpuls werden diese Protonen aus ihrer Ausrichtung gebracht und in den angeregten Zustand versetzt. Nach Abschalten des Impulses kehren die Protonen in ihre ursprüngliche Position zurück und senden dabei ein schwaches Funksignal aus.
Protonen und Präzession
- Protonen besitzen einen eigenen Magnetismus und verhalten sich wie kleine Stabmagneten.
- Unter Einfluss des Magnetfelds beginnt eine ständige Drehbewegung um die eigene Achse, die als Präzession bezeichnet wird.
- Die Präzessionsfrequenz ist proportional zur Feldstärke und wird auch Larmorfrequenz genannt.
Signalentstehung und Detektion
Durch das Umschalten von Gradienten im Magnetfeld lassen sich räumliche Informationen codieren. Die Protonen in verschiedenen Körperregionen senden bei leicht unterschiedlichen Frequenzen Signale aus, die mit speziellen Empfangsspulen aufgefangen werden. Die Detektion dieser Signale erfolgt millisekundengenau, was die Grundlage für eine präzise Bildgebung bildet.
Bildrekonstruktion
Die digital erfassten Rohdaten werden mithilfe von Fourier-Transformationen in zweidimensionale oder dreidimensionale Bilder umgewandelt. Dieser Prozess der Bildrekonstruktion ermöglicht es, Querschnitte durch das Gewebe darzustellen und unterschiedliche Kontraste für verschiedene Organe und Strukturen zu erzielen.
Wesentliche Komponenten eines MRT-Geräts
Ein MRT-System besteht aus mehreren komplexen Komponenten, die zusammenarbeiten, um hochauflösende Bilder zu erzeugen.
Hauptmagnet
Der Hauptmagnet liefert das starke, homogene Magnetfeld, das für die Ausrichtung der Protonen notwendig ist. Moderne Systeme verwenden supraleitende Magnete, die mit flüssigem Helium gekühlt werden, um extrem niedrige Temperaturen zu halten.
Gradientenspulen
Die Gradientenspulen erzeugen variierende Magnetfelder entlang der drei Raumrichtungen. Durch schnelles An- und Abschalten der Gradienten werden Informationen über die Position der Protonen gesammelt, was für die räumliche Auflösung entscheidend ist.
Radiofrequenzspulen
Die RF-Spulen dienen zum Aussenden des Radiofrequenzimpuls und zum Empfangen der von den Protonen ausgesandten Signale. Es gibt unterschiedliche Spulenformen, je nachdem, welcher Körperbereich untersucht werden soll (Kopf, Wirbelsäule, Gelenke).
Steuer- und Computersystem
Die komplexe Steuerung der Magnetfelder und Impulse sowie die Auswertung der Daten übernimmt ein leistungsfähiger Rechner. Spezialisierte Software steuert den gesamten Ablauf und berechnet die finalen Schnittbilder.
Anwendungen und Kontrastmittel
Die MRT bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Medizin. Dank ihrer hervorragenden Gewebedarstellung ist sie besonders wertvoll in folgenden Bereichen:
- Neurologie: Darstellung von Gehirnstrukturen, Erkennung von Schlaganfällen und Tumoren.
- Onkologie: Beurteilung von Krebsleiden, Ausmaßbestimmung von Tumoren, Überwachung des Therapieansprechens.
- Muskel-Skelett-System: Untersuchung von Gelenken, Sehnen und Bändern bei Sportverletzungen.
- Kardiologie: Analyse der Herzfunktion, Gefäßdarstellung ohne Katheter (MR-Angiographie).
Zur Erhöhung des lokalen Kontrasts werden häufig Kontrastmittel auf Gadolinium-Basis eingesetzt. Diese Substanzen reichern sich in bestimmten Geweben an und verändern die Relaxationszeiten der Protonen, was zu einer verbesserten Darstellung von Läsionen führt.
Sicherheitsaspekte und Kontraindikationen
Obwohl die MRT als sehr sicher gilt, sind einige Punkte zu beachten:
- Starke Magnetfelder können ferromagnetische Gegenstände im Körper bewegen. Patienten mit Herzschrittmachern, bestimmten Implantaten oder Metallfragmenten sind oft ausgeschlossen.
- Enge Tunnel und laute Geräusche führen bei manchen Personen zu Platzangst. Gehörschutz und offene Systeme können helfen.
- Bei Verwendung von Kontrastmitteln ist die Nierenfunktion zu berücksichtigen, um das Risiko einer nephrogenen systemischen Fibrose zu minimieren.
Strikte Protokolle und umfassende Patientenaufklärung gewährleisten eine hohe Sicherheit während der Untersuchung.
