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Ausblick

Kernspintomographie

MRT = Magnet-Resonanz-Tomographie
NMR = Nuclear Magnetic Resonance

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Abb. 1 Der Spin (Drehung) der Wasserstoffprotonen erzeugt ein Magnetfeld.
Seit etwa 1900 ist es möglich mit Hilfe der Röntgenstrahlen "in den Menschen zu schauen". Die Röntgentechnologie wurde seitdem erheblich verbessert, die Dosis der schädlichen Strahlung konnte durch vielerlei Maßnahmen (z.B. empfindlichere Filme) erheblich reduziert werden. Mit der Röntgen-Computertomografie (CT), die seit etwa 1980 eine breitere Einführung erlebt hat, ist es möglich wesentlich kontrastreichere Aufnahmen mit deutlich erhöhter Tiefenschärfe gegenüber der normalen Röntgenaufnahme zu erzielen.
Eine Schwierigkeit bestand jedoch auch bei der fortgeschrittenen Röntgentechnologie nach wie vor: Stark absorbierende Schichten, wie Knochen und Wirbel können sehr gut dargestellt werden, während weniger gut absorbierende Weichteile, wie Menisken, Bandscheiben, Sehnen, Tumore der Brust oder auch das Gehirn nicht sehr kontrastreich abgebildet werden konnten. Darüber hinaus besteht bei der Röntgenaufnahme immer noch eine Strahlenbelastung.

Ein bildgebendes Verfahren, das auf einem völlig anderen Prinzip beruht, ist die Kernspintomographie. Atomkerne - hier insbesondere die Wasserstoffkerne (Protonen) besitzen eine Eigenrotation, den sogenannten Spin. Man kann sich zur Veranschaulichung den Atomkern als rotierenden, geladenen Ball vorstellen. Wie jede bewegte Ladung, so erzeugt auch die Ladung des rotierenden Kerns ein Magnetfeld, man sagt es entsteht ein kernmagnetischer Dipol.

Im Normalfall sind die magnetischen Dipole völlig ungeordnet. Setzt man den menschlichen Körper, der zu zwei Drittel aus Wasser und damit aus einer großen Zahl von Protonen besteht, einem starken Magnetfeld (ca. 1 - 3 Tesla) aus, so richten sich die kernmagnetischen Dipole parallel oder antiparallel zum Magnetfeld aus. Meist wird dieses extrem starke Magnetfeld durch supraleitende Spulen erzeugt.

Neben der großen Spule, mit deren Hilfe das sehr starke magnetische Gleichfeld erzeugt wird, setzt man den Patienten auch noch einem hochfrequenten magnetischen Wechselfeld aus, dessen Frequenz ca. 40 MHz ist. Durch dieses Wechselfeld werden die kleinen atomaren Magnete aus der Feldrichtung ausgelenkt und nehmen dabei Energie auf.

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Abb. 2 Der prinzipelle Aufbau eines Kernspintomographen
Neben der großen Spule, mit deren Hilfe das sehr starke magnetische Gleichfeld erzeugt wird, setzt man den Patienten auch noch einem hochfrequenten magnetischen Wechselfeld aus, dessen Frequenz ca. 40 MHz ist. Durch dieses Wechselfeld werden die kleinen atomaren Magnete aus der Feldrichtung ausgelenkt und nehmen dabei Energie auf.

Nach dem Ausschalten des hochfrequenten magnetischen Wechselfeldes drehen sich die Dipole wieder in die Richtung des starken Magnetfeldes der großen Spule und geben dabei die aufgenommene Energie in Form schwacher Hochfrequenzsignale wieder ab.
Eine hochempfindliche Antenne empfängt diese Signale, die von einem Computer zu einem Bild für die Diagnose umgewandelt werden. Das Signal ist u.a. von der Wasserstoffdichte abhängig, so dass man mit der Kernspintomographie Informationen über die Gewebedichte erhält.