Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie?
Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie?
Die Magnetresonanztomographie, kurz MRT beziehungsweise MRI, erzeugt detaillierte Bilder innerer Organe und Gewebe mithilfe eines starken Magnetfelds, von Hochfrequenzimpulsen und computergestützter Verarbeitung. Anders als Röntgen und CT verwendet sie keine ionisierende Strahlung.
- Sie nutzt vor allem die Wasserstoffprotonen in Wasser und Fett.
- Ein Hochfrequenzimpuls verändert vorübergehend ihre Ausrichtung.
- Bei der Rückkehr in den Ausgangszustand entsteht ein messbares Signal.
- Gradientenspulen bestimmen, von welcher Stelle im Körper das Signal stammt.
Was ist die Magnetresonanztomographie?
Die Magnetresonanztomographie ist ein nichtinvasives bildgebendes Verfahren zur Untersuchung von Gehirn, Wirbelsäule, Gelenken, Muskeln, Blutgefäßen und inneren Organen.
Sie kann erzeugen:
- dünne Schnittbilder der untersuchten Region,
- Bilder in verschiedenen Ebenen,
- dreidimensionale Darstellungen,
- Aufnahmen mit unterschiedlicher Hervorhebung einzelner Gewebe.
Die MRT bietet eine sehr gute Differenzierung von Weichteilgewebe. Sie ist jedoch kein Mikroskop und kann nicht automatisch jede Erkrankung oder Veränderung sichtbar machen.
Wie funktioniert die MRT Schritt für Schritt?
1. Starkes Magnetfeld
Der menschliche Körper enthält viel Wasser und Fett und damit zahlreiche Wasserstoffkerne, die jeweils aus einem Proton bestehen. Ein Proton hat ein magnetisches Moment. In einem sehr starken Magnetfeld richtet sich ein Teil der Protonen bevorzugt entlang der Feldrichtung aus.
2. Hochfrequenzimpuls
Das Gerät sendet einen Hochfrequenzimpuls mit einer genau gewählten Frequenz aus. Dieser führt den Protonen Energie zu und lenkt die resultierende Magnetisierung aus ihrer Gleichgewichtsrichtung ab.
3. Rückkehr der Protonen ins Gleichgewicht
Nach dem Abschalten des Impulses kehrt das System allmählich in seinen Ausgangszustand zurück. Während dieses Vorgangs entsteht ein elektromagnetisches Signal, das von einer Empfangsspule erfasst wird.
4. Bilderzeugung
Magnetische Gradientenfelder verändern die Stärke des Hauptfelds abhängig von der Position. Dadurch erkennt das Gerät, von welcher Stelle das Signal stammt. Der Computer setzt anschließend aus den gemessenen Daten ein Bild zusammen.
Warum sehen Gewebe unterschiedlich aus?
Wasser, Fett, Muskeln und andere Gewebe unterscheiden sich sowohl in der Protonenmenge als auch darin, wie schnell sie nach einem Hochfrequenzimpuls ins Gleichgewicht zurückkehren. Diese Unterschiede erzeugen den Kontrast des resultierenden Bilds.
Warum verwendet die MRT keine Röntgenstrahlung?
Röntgen und CT erzeugen Bilder mithilfe ionisierender Strahlung. Die Magnetresonanztomographie arbeitet mit einem statischen Magnetfeld, Gradientenfeldern und Hochfrequenzenergie.
Das bedeutet nicht, dass jede Untersuchungsart in jeder Situation die beste Wahl ist. Der Arzt wählt das bildgebende Verfahren anhand des zu untersuchenden Körperbereichs und der Fragestellung aus.
Wozu dient ein Kontrastmittel?
Bei manchen Untersuchungen wird ein Kontrastmittel in eine Vene verabreicht, meist auf Gadoliniumbasis. Es verändert das Verhalten der umliegenden Protonen und hilft, beispielsweise Blutgefäße oder bestimmte krankhafte Veränderungen deutlicher hervorzuheben.
Nicht jede Untersuchung erfordert Kontrastmittel. Über seinen Einsatz entscheidet medizinisches Fachpersonal anhand des Untersuchungszwecks und des Gesundheitszustands des Patienten.
Ist die Magnetresonanztomographie sicher?
Die MRT verwendet keine ionisierende Strahlung. Das starke Magnetfeld erfordert jedoch strenge Sicherheitsregeln.
Vor der Untersuchung müssen angegeben werden
- ein Herzschrittmacher oder ein anderes elektronisches Implantat,
- ein Cochlea-Implantat,
- Gefäßclips, Stents oder künstliche Herzklappen,
- Metallsplitter oder Metallfragmente im Körper,
- implantierte Pumpen und Neurostimulatoren,
- frühere Operationen und unklare Implantate,
- eine Schwangerschaft und Nierenerkrankungen, wenn Kontrastmittel eingesetzt werden soll.
Schlüssel, Werkzeuge, Smartphones, Uhren und andere ungeeignete Metallgegenstände dürfen nicht ohne Weiteres in den Untersuchungsraum mitgenommen werden. Das starke Feld kann sie zum Gerät hinziehen.
Welche Magnete verwendet die MRT?
Ein klinisches Gerät verwendet üblicherweise einen großen Elektromagneten, häufig mit einer supraleitenden Spule, die auf eine sehr niedrige Temperatur gekühlt wird. Gradienten- und Hochfrequenzspulen ermöglichen anschließend die räumliche Codierung sowie das Senden und Empfangen des Signals.
Kleine Permanentmagnete aus einem gewöhnlichen Onlineshop sind keine Bestandteile eines häuslichen oder selbst gebauten MRT-Geräts. Die folgenden Produkte veranschaulichen lediglich die Unterschiede zwischen Samarium-Cobalt-, Neodym- und Ferritmagneten für gewöhnliche technische Anwendungen.
Ausgewählte Permanentmagnete
Samarium-Cobalt-Quadermagnet 18 × 10 × 5 mm
SmCo-Magnet für technische Anwendungen mit höherer Betriebstemperatur und Anforderungen an eine gute Korrosionsbeständigkeit.
- Abmessungen 18 × 10 × 5 mm
- Material SmCo
- Temperaturbeständigkeit bis 300 °C
- Ohne übliche schützende Oberflächenbeschichtung
- Produktcode 35054
Neodym-Zylindermagnet 6 × 2,5 mm
Kleiner Neodym-Magnet mit höherer Temperaturbeständigkeit und Polen auf gegenüberliegenden Seiten der Zylindermantelfläche.
- Durchmesser 6 mm
- Höhe 2,5 mm
- Gewicht 0,53 g
- Magnetgüte N35H
- Diametrale Magnetisierung
- Vernickelte Oberfläche
- Temperaturbeständigkeit bis 120 °C
- Produktcode 20472
Ferrit-Zylindermagnet 20 × 5 mm
Preisgünstiger Ferritmagnet für einfache Halterungen, Demonstrationen und weniger anspruchsvolle technische Projekte.
- Durchmesser 20 mm
- Höhe 5 mm
- Abreißkraft 2,2 N
- Gewicht 7,15 g
- Isotroper Ferrit MF8T
- Temperaturbeständigkeit bis 200 °C
- Produktcode 10407
Häufig gestellte Fragen
Verwendet die MRT Röntgenstrahlung?
Nein. Sie nutzt Magnetfelder und Hochfrequenzenergie, keine ionisierende Röntgenstrahlung.
Warum wird bei der MRT Wasserstoff genutzt?
Seine Protonen kommen im Körper sehr häufig vor, insbesondere in Wasser und Fett, und liefern ein gut messbares Signal.
Was verursacht die lauten Geräusche des Geräts?
Das schnelle Schalten der Gradientenspulen im starken Magnetfeld verursacht mechanische Schwingungen.
Ist die MRT für jeden geeignet?
Nicht automatisch. Vor der Untersuchung müssen Implantate, Metallgegenstände im Körper und weitere gesundheitliche Umstände beurteilt werden.
Ist MRT dasselbe wie CT?
Nein. Die CT verwendet Röntgenstrahlung, während die MRT mit einem Magnetfeld und Hochfrequenzimpulsen arbeitet.
Zusammenfassung
Die Magnetresonanztomographie nutzt die Wasserstoffprotonen im Körper. Das starke Feld erzeugt eine resultierende Magnetisierung, ein Hochfrequenzimpuls lenkt sie ab, und bei der Rückkehr der Protonen ins Gleichgewicht entsteht ein Signal.
Gradientenfelder ergänzen die Ortsinformation. Der Computer setzt aus den gemessenen Signalen ein detailliertes Bild zusammen. Die MRT verwendet keine ionisierende Strahlung, erfordert aber eine sorgfältige Kontrolle von Metallgegenständen und Implantaten.
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