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Kernspintomographie

Review doc 70px.png Biep. Biep. Dieser Artikel befindet sich auf der Intensivstation.

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Synonyme: MRT, Magnetresonanztomographie, Kernspintomographie, Kernspin-Resonanz-Tomographie, NMR
Englisch: Magnet Resonance Imaging, MRI

1 Definition

Die Kernspintomographie ist ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung des menschlichen Körpers. Sie gehört zur Untergruppe der Schnittbildverfahren.

Sie arbeitet im Gegensatz zur Röntgenuntersuchung nicht mit Röntgenstrahlen, sondern mit sehr starken, konstanten Magnetfeldern und Radiowellen.

2 Funktionsprinzip

2.1 Spin

Die Untersuchungsmethode beruht auf dem physikalischen Prinzip, dass Atomkerne mit ungerader Protonen- oder Neutronenzahl über einen Eigendrehimpuls, den sog. Spin verfügen. Sie werden dadurch zu winzigen Magneten. Der für die Messung geeignetste Atomkern ist das Wasserstoffatom, aber auch 14N, 31P, 23Na und 19F können herangezogen werden. Daher liefert das MRT vor allem von wasserhaltigen Geweben sehr genaue und differenzierte Darstellungen, z.B. von inneren Organen, Gelenkknorpel, Meniskus, Rückenmark und Gehirn.

2.2 Magnetfeld

Im Normalzustand sind die Spins ungeordnet. Legt man jedoch ein starkes Magnetfeld an, richten sich die Atomkerne wie eine Kompaßnadel parallel oder antiparallel zur Feldrichtung aus und vollführen eine Kreiselbewegung um die Feldlinien des äußeren Magnetfeldes, die man auch als Präzessionsbewegung bezeichnet. Die Frequenz dieser Bewegung wird Larmor-Frequenz genannt.

2.3 Hochfrequenzimpuls

Die Ausrichtung der Kernspins allein würde noch keine Bilddarstellung erzeugen. Deshalb wird senkrecht zur Richtung des Magnetfelds ein kurzer Hochfrequenzimpuls eingestrahlt. Die Frequenz des Impulses (Resonanzfrequenz) entspricht dabei der Lamor-Frequenz. Der Impuls hat folgende Konsequenzen:

  • Die längs des äußeren Magnetfelds ausgerichteten Kernspins werden kurz zum "Schlingern" gebracht bzw. "umgeklappt".
  • Die Kreiselbewegung (Präzession) aller Atomkerne wird kurzzeitig synchronisiert (so genannte Phasenkohärenz). Dadurch entsteht eine senkrecht zu den Feldlinien des äußeren Magnetfelds verlaufende Transversalmagnetisierung.

2.4 T1-Relaxation

Nach dem Impuls richten sich die Kernspins wieder entlang des äußeren Magnetfelds aus und geben dabei Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab. Diesen Prozess der Wiederausrichtung, genauer gesagt des Wiederaufbaus der Längsmagnetisierung, bezeichnet man als "T1-Relaxation". Er hängt wesentlich von der Wärmeleitfähigkeit des Gewebes ab. Gewebe mit schnellem Wärmetransfer (z.B. Fettgewebe) stellen sich in T1-gewichteten Bildern hell dar, Gewebe mit langsamem Wärmetransfer dunkel (z.B. Liquor).

2.5 T2-Relaxation

Es kann jedoch noch ein weiterer Aspekt gemessen werden. Mit dem Ausschalten des Hochfrequenzimpulses verlieren die Atomkerne auch ihre phasensynchrone Kreiselbewegung. Der damit verbundene Rückgang der Transversalmagnetisierung wird als T2-Relaxation bezeichnet. Gewebe, die eine Transversalmagnetisierung relativ lange aufrechterhalten können, stellen sich in T2-gewichteten Bildern hell dar (z.B. Wasser).

2.6 MRT-Geräteparameter

Durch Veränderung der Geräteparameter (MRT-Systemparameter), z.B. der Pulswiederholzeit (TR) oder der Echozeit (TE) kann man am MRT unterschiedliche Wichtungen einstellen:

Die konkrete elektromagnetische Pulssequenz, die bei einer Untersuchung durchgeführt wird, bezeichnet man als MRT-Sequenz.

3 Aussagekraft

Durch Kenntnis der unterschiedlichen Magnetisierungsverhalten verschiedener Gewebetypen und eine hohe Auflösung können vom Radiologen anhand der MRT-Bilder pathologische Veränderungen sehr gut erkannt oder ausgeschlossen werden. MRT-Bilder haben in der Regel eine recht hohe Aussagekraft.

Schon kleine Tumoren oder Entzündungsherde, usw. können im MRT entdeckt werden. Strukturen, die einen geringen Wassergehalt haben, wie z.B. Knochen, oder luftreiche Regionen wie die Lunge stellen sich dagegen im MRT nicht so gut dar.

Die Darstellung und Differenzierung verschiedener Gewebe kann durch den Einsatz spezieller Kontrastmittel (v.a. Gadolinium) verbessert werden.

4 Untersuchung

Typisch für das MRT-Untersuchungsgerät ist die lange, relativ enge Röhre, in die der Patient auf einem Liegeschlitten hinein geschoben wird. Die Untersuchungen dauern verhältnismäßig lang, durchschnittlich 15-30 Minuten. Dabei gestalten die Enge und die vom MRT-Gerät erzeugten lauten Klopfgeräusche die Untersuchung leider für den Patienten nicht immer sehr angenehm.

Ein MRT-Gerät erzeugt ein äußerst starkes Magnetfeld. Ein solch starkes Magnetfeld ist maßgeblich für die Auflösung der zu erzeugenden MRT-Bilder. Die magnetische Flussdichte B wird in Tesla angegeben. Ein Tesla entspricht etwa der 20.000fachen Stärke des Erdmagnetfeldes. Die supraleitenden Magnetspulen neuer Tomographen erzeugen in der Regel eine magnetische Flussdichte von 1,5 bis 3 Tesla. In einzelnen, spezialisierten Zentren werden Geräte von bis zu 7 Tesla eingesetzt. Es existieren auch MRT-Geräte mit Flussdichten von 8 bis 9,4 Tesla (2008), die zur Zeit jedoch noch nicht im klinischen Einsatz sind.

Metallische Gegenstände (dazu zählen u.a. mitgeführte Gegenstände wie Geldbeutel, EC-Karten, Schlüssel, aber auch Metallimplantate, Herzschrittmacher, Granatsplitter etc.) dürfen nicht in die Nähe eines MRT-Gerätes gebracht werden.

5 Einsatz

Die MRT ist ein aufgrund ihrer sehr guten Qualität und ihrer breitgefächerten Möglichkeiten gerne eingesetztes diagnostisches Verfahen. Sie ist bei vielen klinischen Fragestellungen anderen bildgebenden Verfahren (z.B. Röntgen, Sonographie, Computertomographie, etc.) überlegen. Ein großer Nachteil sind jedoch die sehr hohen Kosten (ca. 4mal teurer als Computertomographie oder 10mal so teuer wie Röntgen), die lange Dauer und meist als eher unangenehm empfundene Untersuchung, sowie die Kontraindikation bei Herzschrittmachern oder anderen metallischen Implantaten, so dass die MRT nur bei gewissen Fragestellungen angezeigt ist. Die meisten Krankheitsbilder sind auch heute durch eine gute Anamnese, klinische Untersuchung, Blutuntersuchung und mit Hilfe von günstigeren und ähnlich aufschlussreichen bildgebenden oder anderen diagnostischen Verfahren gut abklärbar.

6 MR-Sequenzen

Abkürzung Erklärung Synonym
CE-FAST: Contrast Enhanced Fast Acquisition in the Steady State GE mit SE-Anteil durch Ausnutzung der Gleichgewichtsmagnetisierung PSIF, CE-GRASS
CISS: Constructive Interference in Steady State Zwei GE-Sequenzen, deren Einzelsignale konstruktiv addiert werden
CORE: Clinically Optimized Regional Exams
CSFSE: Contiguous Slice Fast-acquisition Spin Echo
CSI: Chemical Shift Imaging
DANTE: Delays Alternating with Nutations for tailored excitation Serie von Pulsen
DE-FLASH: Doppelecho – Fast Low Angle Shot
DEFAISE: Dual Echo Fast Acquisition Interleaved Spin Echo
DEFGR: Driven Equilibrium Fast Grass
DESS: Double Echo Steady State Doppel-GE-Sequenz, bei der die Signale zu einem addiert werden
EPI: Echo Planar Imaging Multiple GE nach einer Anregung; oft alle Rohdaten in einem Pulszug
EPSI: Echo Planar Spectroscopic Imaging
FADE: Fast Acquisition Double Echo
FAISE: Fast Acquisition Interleaved Spin Echo
FAST: Fast Acquired Steady state Technique GE mit Ausnutzung der Gleichgewichtsmagnetisierung FISP
FEER: Field Echo with Even echo Rephasing
FFE: Fast Field Echo GE mit Kleinwinkelanregung FISP
FISP: Fast Imaging with Steady state Precession GE mit Ausnutzung der Gleichgewichtsmagnetisierung
FLAIR: Fluid Attenuated Inversion Recovery SE mit vorgeschaltetem 180°-Puls, lange Inversionszeit zur Unterdrückung des Flüssigkeitssignals
FLAME: Fast Low Angle Multi-Echo
FLARE: Fast Low Angle with Relaxation Enhancement
FLASH: Fast Low Angle Shot GE mit Kleinwinkelanregung, üblicherweise mit HF-Spoiling T1-FFE, Spoiled GRASS, SPGR
GRASS: Gradient Refocused Acquisition in the Steady State GE mit Ausnutzung der Gleichgewichtsmagnetisierung FISP, FAST
GRE: Gradienten-Echo GE
HASTE: Half fourier-Acquired Single shot Turbo spin Echo Turbo-SE mit Half-Fourier-Akquisition, alle Rohdaten in einem Pulszug
IR: Inversion Recovery SE o.a. mit vorgeschaltetem 180°-Puls
IRABS: Inversion Recovery Fast Grass
LOTA: Long Term Averaging
MAST: Motion Artifact Suppression Technique
MPGR: slice-MultiPlexed Gradient Refocused acquisition with steady state
MP-RAGE: Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo 3D-Variante von Turbo-FLASH
MSE: Modified Spin Echo
PCMHP: Phasenkontrast-Multi-Herzphasen
PSIF: Precision Study with Imaging Fast (umgedrehtes FISP) GE mit SE-Anteil durch Ausnutzung der Gleichgewichtsmagnetisierung CE-FAST, CE-GRASS
RARE: Rapide Acquisition with Relaxation Enhancement SE mit mehreren 180°-Pulsen, pro Echo eine Rohdatenzeile TSE, FSE
RASE: Rapid Acquisition Spin Echo
RASEE: Rapid Acquisition Spin Echo Enhanced
SE: Spin-Echo 90°–180°-Pulsfolge
SENSE: Sensitivity-Encoded
SMASH: Simultaneous Acquisition of Spatial Harmonics
SPGR: Spoiled Gradient Recalled Acquisition in the Steady State Gradienten-Echo mit Spoilern FLASH
STE: Stimulated Echo
STEAM: Stimulated Echo Acquisition Mode Pulsfolge mit drei 90°-Pulsen
SPIR: Spectral Presaturation with Inversion Recovery Fett-Unterdrückung
SR: Saturation Recovery Sequence SE o.a. mit vorgeschaltetem 90°-Puls
SSFP: Steady State Free Precession
STIR: Short-Tau Inversion Recovery
TFL: Turbo Flash
TGSE: Turbo Gradient Spin Echo Turbo-SE-Sequenz, bei der die SE von GE umgeben sind GRASE
TIRM: Turbo-Inversion Recovery-Magnitude Turbo-SE mit vorgeschaltetem 180°-Puls, Darstellung des Absolutsignals
TRUE-FISP: True Fast Imaging With Steady Precession GE mit Ausnutzung der Gleichgewichtsmagnetisierung, alle Gradienten sym. SSFP
TRUFI: True Fast Imaging With Steady Precession
Turbo-FLASH: Turbo Fast Low Angle Shot FLASH mit vorgeschaltetem 180°-Puls (IR) oder 90°-Puls (SR)
TSE: Turbo-Spin-Echo SE mit mehreren 180°-Pulsen, pro Echo eine Rohdatenzeile FSE, RARE
UTSE: Ultra-fast Turbo Spin-Echo
VIBE: Volume Interpolated Breathhold Examination

(Tabelle modifiziert nach wikipedia)

7 Varianten

Die Weiterentwicklung der Kernspintomographie hat zur Entwicklung weiterer Untersuchungsvarianten geführt, z.B.:

8 Weblinks

DocCheck Blog: Monster-MRT

Tags:

Fachgebiete: Radiologie

Kommentare

Wird nicht der paramagnetische Sauerstoff für die Bildgebung im MRT genutzt? Wasserstoff ist nicht paramagnetisch.

# 1 | vor 2 Tagen

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