MRT (Magnetresonanztomographie)

Zur Bildgebung benutzt man allgemein die Dichten der unterschiedlichen Gewebe im menschlichen Körper.
Beim Röntgen identifiziert man diese verschiedenen Gewebearten durch die unterschiedlich starke Absorption der Röntgenstrahlung.
Bei der Magnetresonanz- oder Kernspintomographie wird zur Bildgebung keine Strahlung verwandt, sondern ein quantenphysikalischer Effekt (der Kernspin) ausgenutzt, der spezifisch für viele Gewebearten ist (für die molekularen Bestandteile des Gewebes).
Das Verfahren ist unter verschiedenen Bezeichnungen bekannt, wie MRT, MRI (magnetic resonance imaging), NMR (nuclear magnetic resonance), KST (Kernspintomographie), FMRT (funktionelle MRT), ...

 

Was ist der Kernspin und wie wird er zum Erzeugen von MRT-Bildern genutzt?

Jedes Atom besitzt einen mechanischen Drehimpuls (Kernspin).
Es rotiert um die eigene Achse wie ein Kreisel. Somit hat auch diese Achse eine Richtung.
Je nach Molekülgröße besteht dieses aus mehr oder weniger Atomen (Kernen, Protonen und Neutronen), die alle diese Eigenschaft haben.
Stößt man die Rotationsachse eines solchen Kreisels an, beginnt er mit einer exakt definierten Umlauffrequenz zu taumeln.
In Materie sind die Richtungen der Rotationsachsen der Atome völlig willkürlich verteilt.

Durch das Anlegen eines sehr starken äußeren Magnetfeldes (B-Feld) werden die Rotationsachsen in eine Richtung ausgerichtet.

Die äußere Einwirkung der Resonanzfrequenz (kurzer Impuls mit der Frequenz, mit der die Rotationsachse bei Auslenkung taumeln würde) dreht die Rotationsachsen in eine bestimmte Richtung.

Mit der Sendeantenne werden danach auch die Impulse gemessen, die durch die quer zum Magnetfeld rotierenden (taumelnden) Spinachsen erzeugt werden.

Bei der Messung wird die Zeit ermittelt, die die Rotationsachsen benötigen (nach Abschaltung des Sendeimpulses), um sich wieder in Richtung des B-Feldes auszurichten = T1 (Longitudinal Relaxation) und die Phasenlage des resultierenden Spins (Transversal Relaxation) T2.

Bilder des MRT können als „Durchleuchtungsbild“ oder auch als Schnittebene dargestellt werden.
Man kann sehr genau unterschiedliche Elemente (Moleküle) nachweisen, weil diese jeweils sehr spezifische Messwerte besitzen. Daher wird die MRT auch in der Chemie eingesetzt.

 

Funktionelle Magnetresonanztomographie

Beispiel: Der Sauerstoffgehalt im Blut verändert die magnetischen Eigenschaften. Läßt man den Patienten immer die gleiche Bewegung ausführen, kann man in den beanspruchten Regionen oder in dem steuernden Gehirnareal Veränderungen feststellen.


hier ein perfusions-gewichtetes MRT des Gehirns

 

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