Eine Anleitung zur Magnetresonanztomographie (MRT)

Die Magnetresonanztomographie (im Allgemeinen als "MRT" bezeichnet) ist eine Methode, um ohne chirurgische Eingriffe, schädliche Farbstoffe oder Röntgenstrahlen in den Körper zu schauen. Stattdessen verwenden MRT-Scanner Magnetismus und Radiowellen, um klare Bilder der menschlichen Anatomie zu erstellen.

Grundlagen der Physik

Die MRT basiert auf einem in den 1930er Jahren entdeckten physikalischen Phänomen namens "Kernspinresonanz" oder "NMR", bei dem Magnetfelder und Radiowellen dazu führen, dass Atome winzige Funksignale abgeben. Felix Bloch und Edward Purcell, die an der Stanford University bzw. der Harvard University arbeiteten, entdeckten die NMR. Von dort aus wurde die Zusammensetzung chemischer Verbindungen mit Hilfe der NMR-Spektroskopie untersucht.

Das erste MRT-Patent

Der Mediziner und Wissenschaftler Raymond Damadian entdeckte 1970 die Grundlage für die Verwendung der Magnetresonanztomographie als Hilfsmittel für die medizinische Diagnose. Er fand heraus, dass verschiedene Arten von tierischem Gewebe unterschiedlich lange Antwortsignale aussenden und, was noch wichtiger ist, dass krebsartiges Gewebe Antwortsignale aussendet, die viel länger anhalten als nicht-krebsartiges Gewebe.

Weniger als zwei Jahre später reichte er beim US-Patentamt seine Idee für die Verwendung der Magnetresonanztomographie als Hilfsmittel für die medizinische Diagnose ein. Es trug den Titel "Vorrichtung und Methode zur Erkennung von Krebs im Gewebe". 1974 wurde ein Patent erteilt, das das weltweit erste auf dem Gebiet der MRT erteilte Patent hervorbrachte. 1977 schloss Dr. Damadian den Bau des ersten Ganzkörper-MRTs ab, den er als "unbeugsam" bezeichnete.

Schnelle Entwicklung in der Medizin

Seit der Erteilung dieses ersten Patents hat sich die medizinische Verwendung der Magnetresonanztomographie rasant entwickelt. Das erste MRT-Gerät für den Gesundheitsbereich war Anfang der 1980er Jahre erhältlich. Im Jahr 2002 waren weltweit rund 22.000 MRT-Kameras im Einsatz, und es wurden mehr als 60 Millionen MRT-Untersuchungen durchgeführt.

Paul Lauterbur und Peter Mansfield

Im Jahr 2003 erhielten Paul C. Lauterbur und Peter Mansfield für ihre Entdeckungen im Bereich der Magnetresonanztomographie den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Paul Lauterbur, Professor für Chemie an der State University von New York in Stony Brook, schrieb eine Arbeit über eine neue Bildgebungstechnik, die er als "Zeugmatographie" (aus dem Griechischen) bezeichnete zeugmo bedeutet "Joch" oder "ein Zusammenfügen"). Seine Bildgebungsexperimente bewegten die Wissenschaft von der eindimensionalen NMR-Spektroskopie zur zweiten Dimension der räumlichen Orientierung - einer Grundlage der MRT.

Peter Mansfield aus Nottingham, England, hat die Nutzung von Gradienten im Magnetfeld weiterentwickelt. Er zeigte, wie die Signale mathematisch analysiert werden können, wodurch eine nützliche Bildgebungstechnik entwickelt werden kann. Mansfield zeigte auch, wie extrem schnell eine Bildgebung erreicht werden kann.

Wie funktioniert die MRT??

Wasser macht etwa zwei Drittel des Körpergewichts eines Menschen aus, und dieser hohe Wassergehalt erklärt, warum die Magnetresonanztomographie in der Medizin weit verbreitet ist. Bei vielen Krankheiten führt der pathologische Prozess zu Veränderungen des Wassergehalts in Geweben und Organen, was sich im MR-Bild widerspiegelt.

Wasser ist ein Molekül aus Wasserstoff- und Sauerstoffatomen. Die Kerne der Wasserstoffatome können als mikroskopische Kompassnadeln fungieren. Wenn der Körper einem starken Magnetfeld ausgesetzt ist, werden die Kerne der Wasserstoffatome in einen Ordnungsstand "bei Aufmerksamkeit" gelenkt. Bei Einwirkung von Radiowellenpulsen ändert sich der Energiegehalt der Kerne. Nach dem Puls kehren die Kerne in ihren vorherigen Zustand zurück und es wird eine Resonanzwelle ausgesendet.

Die kleinen Unterschiede in den Schwingungen der Kerne werden mit fortschrittlicher Computerverarbeitung erkannt; Es ist möglich, ein dreidimensionales Bild zu erstellen, das die chemische Struktur des Gewebes widerspiegelt, einschließlich der Unterschiede im Wassergehalt und in den Bewegungen der Wassermoleküle. Dies führt zu einem sehr detaillierten Bild von Geweben und Organen im untersuchten Bereich des Körpers. Auf diese Weise können pathologische Veränderungen dokumentiert werden.