Anwendungsgebiet/Einsatzgebiet der Modalität

Häufig wird die Magnetresonanztomographie auch Kernspintomographie genannt, da ihre Wirkungsweise auf den Kerneigenschaften der Atome im Körper basiert. Ebenso wie in der Computertomographie (CT) werden in der Magnetresonanztomographie (MRT) Schnittbilder vom Patienten aufgenommen bzw. dargestellt. Im Gegensatz zur CT kommen hier allerdings keine ionisierenden Strahlen zum Einsatz. Der Vorteil der MRT liegt in einem guten Weichteilkontrast, das heißt verschiedene Weichteilgewebe und krankhafte Unterschiede darin können besser als bei einer Computertomographie voneinander abgegrenzt dargestellt werden. Die knöchernen Strukturen sind allerdings in einer CT-Aufnahme wesentlich besser erkennbar. Trotz des guten Weichteilkontrastes in der MRT kommt bei akuten Schlaganfallpatienten eine Computertomographie zum Einsatz, da dort die Untersuchung wesentlich schneller abläuft und Zeit lebensrettend sein kann. Mittels MRT ist eine gute Tumordiagnostik möglich, aber auch funktionelle Vorgänge können untersucht werden. So können beispielsweise durch veränderte Stoffwechselvorgänge in den aktiven Regionen im Gehirn, beim Tippen der Fingerspitzen einer Hand diese Areale lokalisiert werden. Auch die dreidimensionale Darstellung von Nervenbahnen ist mittels MRT möglich. Die Strahlenschutzkommission (SSK) empfiehlt bei folgenden Krankheitsbildern bzw. Verdachtsfällen die Magnetresonanztomographie als primäre Untersuchungsart [1]:

• Zum Nachweis von Fehlbildungen bei kongenitalen (angeborene) Erkrankungen
• Transitorische ischämische Attacke (Durchblutungsstörung des Gehirns): Zur Gefäßdarstellung besonders in der Frühdiagnostik
• Kopf: Erkrankungen der Substantia alba (weiße Substanz des Zentralnervensystems), neurodegenerative Erkrankungen (Verlust von Nervenzellen)
• Raumfordernde Läsionen (Schädigungen, Verletzungen, Veränderungen ) am Kopf
• Entzündliche Erkrankungen des Zentralen Nervensystems wie Abszess, Enzephalitis (Gehirnentzündung) und Meningitis (Hirnhautentzündung)
• Schwerhörigkeit: bei akuter Symptomatik und zum Ausschluss von Akustikusneurinomen (gutartiger Tumor)
• Diverse andere Erkrankungen die Weichteilgewebe des Kopfes betreffend
• Myelopathie (Krankheiten des Rückenmarks)
• Akute Rückenschmerzen in der Lendenwirbelsäule mit neurologischer Symptomatik
• Therapierefraktäre (auf eine Behandlung nicht ansprechende) Rückenschmerzen in der Lendenwirbelsäule
• Staging bei primärem Lungentumor: MRT des Gehirns
• Verdacht auf entzündliche Erkrankung des Dünndarms (Beispiel: Morbus Crohn)
• Dickdarmtumore oder entzündliche Darmerkrankungen
• Verdacht auf Pankreastumor (Pankreas = Bauchspeicheldrüse)
• Akute Pankreatitis
• Endokrin aktive Tumore (Magen-Darm-Bauchspeicheldrüse-Tumor)
• Verdacht auf eine Raumforderung der Nebennieren
• Verletzungen der Brust- und Lendenwirbelsäule bei Vorliegen eines neurologischen Defizits - Schmerzen: Verletzung des Rückenmarks, Bänder und Bandscheiben oder Knochen
• Bei diversen onkologischen Fragestellungen (Onkologie = Wissenschaft von Tumorerkrankungen): Diagnose, Staging, Nachsorge
• Epilepsie

Technischer Aufbau und Funktionsweise der Modalität

Abbildung 1: Schematischer Aufbau eines Magnetresonanztomographen als röhrenförmiges System in Vorder- und Seitenansicht. [2]

Das Magnetfeld bei in der Diagnostik eingesetzten MRT-Geräten beträgt meist 1,5 Tesla. Immer häufiger werden auch 3 Tesla-Geräte eingesetzt (Zum Vergleich: Das Erdmagnetfeld beträgt zwischen 0,000025 und 0,000070 Tesla). Um diese Feldstärken zu erreichen, verwendet man einen mit flüssigem Helium gekühlten supraleitenden Permanentmagneten (2). Dieser ist in der Magnetröhre (1) untergebracht und erzeugt in der Öffnung der Magnetröhre ein nahezu überall gleich starkes Magnetfeld. Durch ein Sendesignal der Hochfrequenzspulen (4) wird die Magnetisierung des Patienten kurzzeitig verändert. Kehrt die Magnetisierung des Patienten wieder in den vorherigen Zustand zurück, wird ein Signal ausgesendet, das von der Hochfrequenzspule (4) empfangen wird. Sonderspulen (5) dienen der Verbesserung des Signals und somit der Bildqualität. Die räumliche Zuordnung des jeweiligen Signals erfolgt mittels Gradientenspulen (3a-c). Aus den Messsignalen berechnet ein Hochleistungsrechner (7) dann das Bild. 
Neben MRT-Geräten als röhrenförmiges System gibt es auch einige offene Systeme, die vor allem für Interventionen und klaustrophobische Patienten geeignet sind. Diese verfügen aber über eine schlechtere Bildqualität.

Für Interessierte:

Das Prinzip der Magnetresonanztomographie beruht auf Resonanzeffekten des Kernspins der Protonen, die sich im Atomkern befinden. Den Kernspin oder Drehimpuls kann man sich ähnlich wie die Rotationsbewegung der Erde um ihre eigene Achse vorstellen. Meist verwendet man die Protonen des Wasserstoffs, da der Mensch zum größten Teil aus Wasser und dieses wiederum aus Wasserstoffatomen besteht. Die verschiedenen Körpergewebe haben einen unterschiedlich hohen Wasser- bzw. Protonenanteil, der im Prinzip gemessen und dargestellt wird. Die Protonen können als kleine Stabmagnete verstanden werden, die sich im Magnetfeld der Magnetröhre ausrichten und eine Magnetisierung entlang des Magnetfeldes aufweisen. Beim senden eines hochfrequenten Signals mit der Hochfrequenzspule (4) klappen diese „Stabmagnete“ um und die Magnetisierung der Protonen in diese Richtung geht auf null. Wird das Signal wieder ausgeschaltet, so richten sich diese „Stabmagnete“ wieder im Magnetfeld aus und es erfolgt eine Magnetisierung in diese Richtung. Dabei senden diese nun ein Signal aus, das mit der Hochfrequenzspule (4) empfangen bzw. gemessen werden kann. Die Zeit mit der die Magnetisierung in Richtung des angelegten Magnetfeldes wieder erreicht wird, ist für jedes Gewebe unterschiedlich lang. Senkrecht zum angelegten Magnetfeld baut sich beim Senden des hochfrequenten Signals auch eine Magnetisierung der Protonen auf, die jedoch beim zurückklappen wieder zerfällt. Auch diese Zerfallszeit der Magnetisierung ist gewebetypisch. Je nachdem wie groß das Magnetfeld ist, benötigt man eine andere Frequenz um die Protonen zum umklappen zu bewegen. Man nennt diese Frequenz Larmorfrequenz. Da viel Raum zwischen Patient und Hochfrequenzspule die Bildqualität beeinträchtigt, werden vor allem im Kopf und Gelenkbereich Sonderspulen (5) möglichst nahe um den Patienten angebracht um die Bildqualität zu verbessern. Durch so genannte Gradientenspulen (3 a-c) entlang der drei Raumachsen (x-, y- und z-Achse) wird das magnetische Feld vor jeder Messung  so in seiner Stärke verändert, dass es jeweils entlang einer Achse gleichmäßig ansteigt bzw. abfällt. Durch Änderung der Frequenzen und Schalten der einzelnen Gradientenspulen (3 a-c) können nun so einzelne Schichten gemessen und die gemessenen Signale einem Ort zugewiesen werden. Ein Hochleistungsrechner (7) berechnet anschließend aus den Messdaten das Bild. Der Hochleistungsrechner mit Bedien- und Auswertekonsole (7) befindet sich außerhalb des magnetisch abgeschirmten Untersuchungsraumes. Von dort aus kann die Untersuchung auch gestartet und mit dem Patienten über Lautsprecher bzw. Kopfhörer kommuniziert werden.

Ablauf der Untersuchung

Zuerst erfolgt eine Anamnese (Befragung der Krankheitsvorgeschichte und Frage nach einer möglichen Schwangerschaft bei Frauen) und Aufklärung des Arztes zu der Untersuchung, für die der Patient sein Einverständnis erklären muss. Zudem versucht der Arzt herauszufinden, ob Risikofaktoren eine MRT-Untersuchung ausschließen. Vor einer MRT-Untersuchung wird der Patient gebeten, einzelne Kleidungsstücke auszuziehen und alle metallischen Gegenstände wie Schmuck, Gürtelschnallen, Münzen, Kugelschreiber, etc. zu entfernen, da sich diese in der Nähe der Magnetröhre zu gefährlichen Geschossen entwickeln oder sich im Hochfrequenzfeld stark erhitzen können. Der Patient darf auf Grund des Magnetfeldes den Untersuchungsraum nur nach Aufforderung betreten. Kommt er in den Untersuchungsraum, hört er ein ständiges Brummen, das durch den Permanentmagneten hervorgerufen wird. Dieser erzeugt immer, auch wenn keine Untersuchung stattfindet, ein Magnetfeld. Der Patient legt sich auf den Tisch.  Klaustrophobische Patienten können auf Wunsch ein Beruhigungsmittel bekommen, da die Magnetröhre sehr eng ist und bei Kopfuntersuchungen sich eine zusätzliche Spule am Kopf befindet. Bei Kontrastmitteluntersuchungen zur besseren Darstellung, bekommt der Patient dies intravenös oder oral vor der Untersuchung verabreicht. Der Patient bekommt einen Gehörschutz angeboten, da beim Schalten der Gradientenspulen während der Untersuchung sehr laute Klopfgeräusche entstehen. Meist sind dies Kopfhörer mit denen der Patient die Anweisungen des radiologischen Personals oder auch nur Musik hören kann. Eine Kommunikation mit dem Personal ist auch über eine Lautsprecheranlage  möglich. Die Untersuchungsregion wird in der Magnetröhre entsprechend positioniert und evtl. eine Sonderspule angelegt. Das Personal verlässt den Raum und der Patient wird gebeten sich möglichst nicht zu bewegen, um so möglichst gute Bilder zu erhalten. Die Messzeit dauert je nach Untersuchung etwa 10 bis 30 Minuten. Anschließend kann der Patient aufstehen, den Raum verlassen und sich wieder ankleiden.

Strahlenbelastung / Strahlenschutz / Gefahrenquellen

Obwohl bei einer MRT-Untersuchung keine Strahlenbelastung auf Grund ionisierender Strahlung besteht, ist auch diese Untersuchung nicht ohne jedes Risiko. Auch wenn bislang keine Gefahren bei Schwangeren bekannt sind, sollte zuerst nach alternativen Untersuchungsmethoden gesucht werden. Metallische Gegenstände können sich in der Nähe der Magnetröhre zu gefährlichen Geschossen entwickeln, oder sich durch die Hochfrequenzspulen erhitzen und zu Verbrennungen führen. Auch Tätowierungen und Permanent-Make-Ups können metallische Farbstoffe enthalten die sich dann erhitzen. Bei Implantaten, Stents und Herzschrittmachern muss vorher geklärt werden, ob diese für eine MRT-Untersuchung geeignet sind, da sie sonst verschoben werden können. Andernfalls muss eine MRT-Untersuchung ausgeschlossen werden. Allgemeine vorübergehende Nebenwirkungen können während der Untersuchung Lichtblitze oder Flimmern im Auge sein, auch wenn dieses geschlossen ist, oder Unwohlsein, Übelkeit und Erbrechen.

[1] http://www.ssk.de/SharedDocs/Beratungsergebnisse_PDF/2008/Orientierungshilfe.pdf?__blob=publicationFile 
[2] eigene Darstellung