WIE FUNKTIONIERT EINE MAGNETRSONANZTOMOGRAPHIE (MRT)?

Ein starkes Magnetfeld versetzt die Atome in unterschiedlichen Geweben auf charakteristische Art in Schwingung, und diese Veränderungen lassen sich messen und als Bild darstellen.

Kannst du dir vorstellen, dass man deinen Körper in virtuelle Scheiben schneiden und so dein Inneres Zentimeter für Zentimeter betrachten kann? Nein? Genau dies tut man aber im Krankenhaus bei einer Magnetresonanztomographie, kurz MRT. Dabei liegt der Patient in einer Röhre, dem Magnetresonanztomographen, und es werden Schnittbilder seines Körpers erzeugt . Dadurch bekommt man einen ziemlich genauen Eindruck von seinen Organen und ihrem Zustand.

Was passiert bei einer MRT?

Für die MRT benötigt man ein sehr starkes Magnetfeld sowie ein elektromagnetisches Wechselfeld mit sehr hohen Frequenzen. Beide Magnetfelder verändern die physikalischen Eigenschaften der Atomkerne im Körper kurzfristig, und diese Veränderung kann man messen. Keine Sorge – das klingt zwar gefährlich, ist es aber nicht. Nur Menschen mit Herzschrittmachern sollten nicht in die Nähe eines MRT-Geräts kommen, denn das starke Magnetfeld würde den Schrittmacher zum Stillstand bringen. Auch Kreditkarten und andere magnetische Dinge sollten vom Gerät ferngehalten werden.

"Mini-Magnete" im Körper

Um das Prinzip der MRT zu erklären, müssen wir ganz tief in den menschlichen Körper eindringen und seine molekularen Bestandteile anschauen: Die Organe unseres Körpers bestehen aus Geweben, diese wiederum aus Zellen. Und unsere Zellen bestehen aus chemischen Molekülen.

Aber es geht noch kleiner: Jedes Molekül ist aus Atomen zusammengesetzt, und jedes Atom in den Zellen besitzt einen Atomkern. Manche Atomkerne, zum Beispiel der des Wasserstoffs, besitzen einen sogenannten Spin. Damit bezeichnet man die Eigendrehung (oder Eigenrotation) der Atomkernteilchen. Diese Eigenrotation macht die Atomkerne magnetisch.

Die magnetischen Atomkerne können durch ein Magnetfeld beeinflusst werden. Genau das macht sich die MRT-Technik zu Nutze: Wenn ein sehr starkes Magnetfeld angelegt wird, erfahren die Atomkernteilchen eine messbare Magnetisierung in Richtung des Magnetfeldes. Das kann man sich wie bei zwei normalen Magneten vorstellen. Legt man den einen Magneten an den anderen, ziehen sich die Magnete gegenseitig an. Das funktioniert, weil sich im Magneten Teilchen nach dem Magnetfeld ausrichten.

Eine solche Bildfolge entsteht bei der MRT des menschlichen Schädels und Gehirns (Bild: Shutterstock).

Atomkerne werden ins Rotieren gebracht

Als nächstes wird ein hochfrequentes, elektrisches Wechselfeld angelegt, das auch ein Magnetfeld erzeugt: Und zwar eines, dessen Ausrichtung sich ständig ändert. Die Folge: Die Ausrichtung der Atomkernteilchen in unserem Körper ändert sich im gleichen Rhytmus wie das Wechsel-Magnetfeld – die Atomkerne rotieren.

Wird nun das hochfrequente Wechselfeld abgeschaltet, richten sich die Teilchen wieder nach dem ersten, ruhenden Magnetfeld aus. Dies nennt man Relaxation oder auch Entspannung. Je nach dem, in welcher chemischen Verbindung die Atomkerne stecken – also je nach dem, in welchem Organ des Körpers sie sich befinden – brauchen sie dafür unterschiedlich lang. Die Relaxations-Zeit in verschiedenen Geweben kann man messen, und der Computer hilft einem, diese unterschiedlichen Signale in ein Bild mit helleren und dunkleren Zonen umzuwandeln. Je stärker das Magnetfeld ist, desto klarer wird das Bild der untersuchten Organe. Deshalb werden immer öfters besondere Magnete, sogenannte Supraleiter, verwendet. Durch Supraleiter wird die MRT zwar komplizierter und teurer, aber dafür viel präziser.

Wie gut ist die MRT?

Die MRT ist weniger schädlich für den Patienten als bisherige bildgebende Verfahren mit Strahlen, wie z.B. das Röntgen. Ausserdem kann man dank der MRT viel genauere Bilder vom Körper erhalten als bisher. Jedoch hat auch die MRT eine Auflösungsgrenze von etwa 1mm. Da es im Körper sehr kleine Strukturen mit grosser Wirkung gibt – z.B. Blutgerinnsel, die einen Herzinfarkt auslösen könnten – kann es sich durchaus lohnen, andere Methoden zu verwenden und noch genauer hinzusehen.

Die MRT-Untersuchung ist im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren zeitaufwändig. Man muss dabei möglichst ruhig liegen bleiben, da Bewegungen zu Fehlern in den Abbildungen führen. Ausserdem erwärmen sich bei der Untersuchung metallische Materialien, z.B. Zahnspangen, stark, was zu Verbrennungen führen kann. Die MRT ist also nicht für alle Personen und alle Untersuchungen geeignet.

Quelle: Redaktion SimplyScience.ch