Einleitung

Magnetresonanztomographie (MR, MRT; Tomographie von griech. τόμος „Schnitt, abgeschnittenes Stück“ und γράφειν „ritzen, malen, schreiben“) ist ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Strukturen im Inneren des Körpers. Mit einer MRT kann man Schnittbilder des menschlichen (oder tierischen) Körpers erzeugen, die oft eine hervorragende Beurteilung der Organe und vieler Organveränderungen erlauben. Die Magnetresonanztomographie nutzt magnetische Felder, keine Röntgenstrahlen.

Ein synonymer Begriff ist Kernspintomographie, unter Medizinern zuweilen abkürzend Kernspin genannt. Dieser wird jedoch aufgrund der bei Laien häufigen falschen Assoziation, dass Kern- bzw. Atomkraft involviert sei, heutzutage in Fachkreisen seltener verwendet.

Die gelegentlich verwendete Abkürzung MRI stammt von dem englischen Fachbegriff Magnetic Resonance Imaging.

Die funktionelle Magnetresonanztomographie wird fMRT bzw. fMRI abgekürzt.

Physik

Die physikalische Grundlage der Magnetresonanztomographie (MRT) bildet die Kernspinresonanz (engl. NMR). Hier nutzt man die Tatsache, dass Protonen einen Eigendrehimpuls (Spin) besitzen und Atomkerne dadurch ein magnetisches Moment erhalten. Ein Atomkern kann vom Standpunkt der klassischen Physik aus vereinfacht als ein magnetischer Kreisel angesehen werden. Das Ziel der MR-Tomographie ist die Erzeugung von Schichtbildern
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Eigenschaften

Vorteile der Magnetresonanztomographie

Der Vorteil der MRT ist die gegenüber anderen bildgebenden Verfahren in der diagnostischen Radiologie oft bessere Darstellbarkeit vieler Organe. Sie resultiert aus der Verschiedenheit der Signalintensität, die von unterschiedlichen Weichteilgeweben ausgeht. Dabei kommt das Verfahren ohne potenziell schädliche ionisierende Strahlung aus. Manche Organe werden erst durch die MRT-Untersuchung darstellbar (z. B. Nerven- und Hirngewebe).

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Nachteile der Magnetresonanztomographie

Der Hauptnachteil der MRT sind die hohen Anschaffungs- und Betriebskosten.

Die Auflösung ist auf Grund physikalischer Gegebenheiten auf etwa einen Millimeter begrenzt. Metall am oder im Körper kann Nebenwirkungen und Bildstörungen verursachen. Manche Metallfremdkörper (z. B. Eisensplitter im Auge oder Gehirn) können dabei sogar, durch Verlagerung oder Erwärmung während der Untersuchung, gefährlich sein, so dass eine Kernspinuntersuchung bei solchen Patienten unmöglich sein kann. Moderne Metallimplantate stellen jedoch i. d. Regel kein Problem dar.

Elektrische Geräte können im Magneten beschädigt werden. Träger eines Herzschrittmachers und ähnlicher Geräte durften daher bisher nicht untersucht werden. Neuere Studien zeigen, dass bei entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen auch Personen, die einen Herzschrittmacher tragen, schadlos untersucht werden können. Dies geschieht zurzeit aber nur in größeren Zentren.

Schnell bewegliche Organe wie das Herz lassen sich nur mit eingeschränkter Qualität darstellen oder erfordern eine Bewegungskompensation. Durch die Entwicklung von modernen Multikanalsystemen stellen diese Untersuchungen kein Problem mehr dar und halten mehr und mehr Einzug in die klinische Routinediagnostik.

Die Untersuchung ist im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren zeitaufwändig.

Mögliche, eher selten auftretende, Unverträglichkeit des Kontrastmittels, wobei die MR-Kontrastmittel in der Regel wesentlich besser vertragen werden, als die jodhaltigen Röntgen-Kontrastmittel.
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Untersuchungsdauer bei einer Magnetresonanztomographie

Die Dauer einer MRT-Untersuchung hängt vom untersuchten Körperabschnitt, von der klinischen Fragestellung und vom verwendeten Gerät ab. Die Untersuchung des Herzens dauert typischerweise 20-30 Minuten. Je höher die gewünschte Detailauflösung ist, desto länger dauert die Untersuchung.

Dieser Faktor muss bei der Auswahl des Diagnoseverfahrens mit berücksichtigt werden. Die Fähigkeit eines Patienten, während der erforderlichen Zeit still zu liegen, kann individuell und krankheitsabhängig eingeschränkt sein. Neuere Entwicklungen versprechen die Untersuchungszeit durch die parallele Aufnahme des MR-Signals mit zahlreichen Empfangsspulen deutlich zu verkürzen.
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Klopfgeräusche

Zur Ortskodierung der Bildinformation werden dem Hauptmagnetfeld zusätzliche Gradientenfelder (in x-, y- und z-Richtung) überlagert. Über die dabei verwendeten Gradientenspulen werden innerhalb von Millisekunden starke Magnetfelder auf- und abgebaut. Die entstehenden elektromagnetischen Kräfte zerren dabei so stark an den Spulenverankerungen, dass laute klopfende bzw. hämmernde Geräusche auftreten, die je nach gefahrener Sequenz unterschiedlich sind. Das Gerät arbeitet dabei fast wie ein Lautsprecher: ein starker Magnet ist von Wechselstrom durchflossenen Spulen umgeben. Den Patienten wird deshalb bei der Untersuchung meistens ein Gehörschutz aufgesetzt.
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Historische Entwicklung

Die MRT wurde als bildgebende NMR in den 1970er Jahren vor allem von Paul C. Lauterbur und von Peter Mansfield entwickelt. Sie erhielten dafür 2003 den Nobelpreis für Physiologie und Medizin.

Paul Lauterbur (USA) hatte die grundlegende Idee, durch die Einführung von magnetischen Gradientenfeldern ein Abbild der Untersuchungsprobe zu ermöglichen. Sein 1973 publiziertes Experiment zeigt eine zweidimensionale Abbildung des Querschnitts zweier mit normalem Wasser gefüllter Röhrchen in einer Umgebung von „schwerem“ Wasser.

Für eine praktische Nutzung dieser Entdeckung waren die Beiträge von Sir Peter Mansfield (Großbritannien) entscheidend. Er entwickelte ab 1974 mathematische Verfahren, um die Signale schnell in Bildinformationen zu wandeln. Weiterhin führte er 1977 die Verwendung extrem schneller Gradienten ein (EPI, Echo Planar Imaging und später EVI, Echo Volume Imaging), wodurch eine Bildgewinnung in sehr kurzer Zeit möglich ist („Schnappschuss-Technik“). Ihm ist auch die Einführung magnetisch abgeschirmter Gradienten-Spulen zu verdanken. Damit war ab 1981 der Weg frei für eine breite Anwendung in der medizinischen Diagnostik. Seit 1998 sucht Mansfield nach Lösungen, die erhebliche Lärmbelastung für den Patienten durch die extrem schnelle Gradientenumschaltung zu reduzieren.

Umstritten ist der Beitrag von Raymond V. Damadian (USA), der 1974 ein US-Patent zur Anwendung der NMR als Mittel der Krebsdiagnostik angemeldet hat. Obwohl dort keine Methode zur Bildgebung beschrieben wird, erstritt Damadian einige Millionen US-Dollar von MRT-Produzenten. Damadian beschreibt ein Konzept zum Ganzkörper-NMR-Scanning. Sein NMR-Scanner, der keine Bilder erzeugt, wurde allerdings nie klinisch eingesetzt, und seine Krebsnachweismethode ist sehr zweifelhaft. Sie beruht auf Differenzen in den NMR-Relaxationszeiten von gesunden und Tumor-Gewebe. Diese von Damadian bereits 1971 publizierte Beobachtung musste allerdings später relativiert werden, da diese Differenzen nicht durchgehend zutreffen. Damadian wurde an dem Nobelpreis für bildgebende NMR (MRI, MRT) nicht beteiligt, worauf er öffentlich heftig protestierte.
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