Prinzip

Die Magnet-Resonanz-Tomographie ist angewandte Physik und nicht leicht zu erklären:

Das Prinzip basiert darauf, daß alle Atome, die es so im Universum gibt elektrisch geladene Teilchen sind. Dadurch, daß sich die elektrischen Ladungen um den Kern des Atoms drehen (und zwar mit gigantischer Geschwindigkeit) kommt es zu einer magnetischen Ladung des Atoms. Wie jeder Magnet so haben auch die einzelne „Atom-Magnete“ einen Nord- und einen Südpol und eine magnetische Achse. Das Ganze sieht ähnlich aus wie die Erde, die ja auch 2 Pole hat und die mit einer bestimmten Achsenneigung durchs Weltall läuft.

Die Magnete der Atome, aus denen ein tierischer Körper zusammen gesetzt ist sind normaler anarchisch und chaotisch verteilt. Dadurch heben sich die Kräfte der einzelnen Atom-Magnete insgesamt gegenseitig auf. Täten sie das nicht würde ja auch der ganze Körper wie ein Magnet funktionieren und wir hätten beispielsweise erhebliche Schwierigkeiten, Kredit- oder Geldkarten störungsfrei mit uns herum zu tragen.

Das MRT besteht nun aus einem großen Magneten, der so stark ist, daß er alle Atom-Magnete in eine bestimmte Richtung dreht und sie in eine Richtung ausrichtet.

Neben diesem "Hauptmagneten" gibt es weitere Magnete, die man zusätzlich ein- und wieder ausschalten kann. Solange die zusätzlichen Magnet eingeschaltet sind ändert sich die Ausrichtung der Atom-Magnete zusätzlich zu ihrer ohnehin schon durch den Dauermagneten erzwungenen Richtung. Schaltet man den zusätzlichen Magneten nun wieder ab, dann drehen sich alle Atome wieder in die ursprünglich Richtung zurück, die Ihnen von dem Dauermagneten aufgezwungen worden war. Bei dieser kreisenden und trudelnden Rückbewegung in die ursprüngliche Richtung wird nun Energie frei und diese Energie kann das MRT-Gerät messen. Diese Messung erfolgt durch spezielle Spulen, die wie Antennen wirken und die die frei werdende Energie auffangen. Diese Empfangsspulen trägt man je nach der zu untersuchenden Körperregion etwa wie eine Weste am Körper.

Die Energiemenge, die vom Körper über die Weste zum MRT-Gerät und seinen Computern fließt ist so gering, daß sie von dem normalen elektrischen Widerstand eines elektrischen Kabels verschluckt würde. Daher benutzt man für die Übertragung dieser geringen Energiemengen sogenannte „Supraleiter“. Dies sind (vereinfacht gesagt) Kabel, die man auf eine extrem niedrige Temperatur abkühlt. Bei solchen extrem niedrigen Temperaturen haben die Kabel keinen elektrischen Widerstand mehr und können auch kleinste elektrische Ströme weiterleiten (daher die Bezeichnung „Supraleitung“). Technisch möglich wird diese Abkühlung durch ein flüssig gemachtes Edelgas (Helium), das stets durch die für den Signalempfang und die Signalweiterleitung notwendigen Strukturen des Gerätes fließt. Das Dampflokomotiv-artige Geräusch, das man während einer MRT-Untersuchung hört wird durch die Pumpbewegungen dieses Heliums verursacht.

Das MRT-Gerät hat nicht nur die Möglichkeit, die Menge der freiwerden Energie zu messen, sondern es kann auch diejenige Stelle im Körper orten, an der diese Energie frei wird. Diese Informationen werden dann in großen Computern zu Bildern zusammengesetzt, auf denen der Arzt die verschiedenen Strukturen des Körpers sehen kann.

Nun besteht ein Körper nicht nur aus 1 einzigen Gewebeart, sondern es gibt Knochen, Muskeln, Sehnen, Flüssigkeiten, Gehirn, Niere, Herz usw.. Alle diese Gewebe unterscheiden sich ihrer Zusammensetzung, indem einige Gewebe z.B. mehr Wasser enthalten als andere. Diese unerschiedliche chemische Zusammensetzung der einzelnen Organe bezieht sich natürlich auch auf verschiedene Atom-“Sorten“, die wiederum jeweils andere elektromagnetische Eigenschaften haben und die sich in dem Magnetfeld des MRT-Gerätes unterschiedlich verhalten. Bei einigen Geweben beispielsweise erfolgt die „Rück-Rotation“ der Atom-Magnete nach dem Abschalten des zusätzlichen Magneten schneller als bei anderen Geweben. Auch diese physikalischen Informationen kann der Computer des MRT-Gerätes in seine Bilder einbauen. Und diese Bilder sind, nach meinem empfinden, die ästhetisch Schönsten, die man in der Medizin so bekommen kann.

Ich habe die Grundlagen-Physik einer MRT-Untersuchung hier nur kurz erklärt. Wenn Sie es genauer wissen möchten lesen Sie doch mal hier unter diesem Link: http://www.fgf.de/publikationen/sonstige/PDF-Felder/A07_MRT.pdf

Die Vorteile einer MRT-Darstellung gegenüber anderen bildgebenden Untersuchungsverfahren in der Medizin besteht darin, daß sie ohne Röntgenstrahlen oder Radioaktivität funktionieren. Auch eine Ultraschalluntersuchung benutzt Schallwellen, aber keine Röntgenstrahlen. In einer MRT-Untersuchung können aber anders als beim Ultraschall und auch besser als in „normalen“ CT-Geräten die verschiedenen Weichteile eines Körpers, also z.B. Muskeln, Fettgewebe oder die verschiedenen Bestandteile eines einzelnen Organs mit bislang unbekannter Qualität und Detailtreue dargestellt werden. Durch diese Möglichkeit der Detailerkennung wird es z.B. möglich, bestimmte Organe, wie Nerven oder das Gehirn überhaupt erst medizinisch verwertbar zu betrachten und zu untersuchen.

Dazu kommt, daß die Computer, ohne die eine MRT-Untersuchung ja nicht möglich ist mittlerweile so schnell und leistungsfähig sind, daß man die Bewegungen eines Organs betrachten kann. So kann man beispielsweise das schlagende Herz sehen.

Bei aller Begeisterung über die Schönheit und die Präzision der Bilder: Das Verfahren hat auch Nachteile:

Bedingt durch die heutigen technischen Gegebenheiten ist die Darstellung kleiner Strukturen begrenzt. Das Auflösungsvermögen moderner MRT-Geräte beträgt etwa 1 mm, d.h. kleinere Strukturen werden nicht dargestellt und erkannt. Im Vergleich dazu: Mit Herzkatheteruntersuchungen kann man Strukturen bis zu einer Größe von etwa 0.2 mm erkennen.

Nicht nur das räumliche, sondern auch das zeitliche Auflösungsvermögen der MRT-Geräte ist noch begrenzt. Das bedeutet, daß Organe wie das Herz, die sich sehr schnell bewegen schwer in Echtzeit untersucht werden können. Man kann die Bewegungen des Herzens und seiner Herzklappen sehr gut als bewegte Bilder in einem Film darstellen; dies ist aber in der Regel nicht in Echtzeit, d.h. online möglich, sondern erfordert die Aufnahme vieler einzelner Bilder, die dann in einem 2. Schritt zu einem Film zusammengesetzt werden. Untersuchungen in Echtzeit, wie beispielsweise bei einer Durchleuchtung mittels Röntgenstrahlen sind zur Zeit nur mit stark verminderter Bildschärfe und Detailgenauigkeit möglich.

Die technischen Möglichkeiten, die heute zur Verfügung stehen haben zur Folge, daß MRT-Bilder häufiger Artefakte, d.h. Bildstörungen zeigen wie etwa Ultraschall- oder Röntgenuntersuchungen. Das macht die Auswertung der Untersuchungen oft schwierig und erfordert speziell geschulte und ausgebildete Ärzte, denn solche Kunstprodukte und Störungen können oft nicht von „echten“ Befunden unterschieden werden.

Durchführung

Während der MR-Untersuchung liegen Sie auf einem Untersuchungstisch, der sich in der Mitte eines großen ringförmigen Magneten befindet. Auf Ihrer Brust wird zudem eine spezielle Empfangsspule, wie sie oben beschrieben wurde befestigt. Sie sieht aus wie die Harnische altertümlicher Ritter. An Brustkorb, Armen und Beinen werden EKG-Elektroden angeschlossen, über die das Gerät erfährt, in welchem Rhythmus Ihr Herz schlägt und in die Vene eines Armes wird eine dünne Kanüle eingeführt, über die Kontrastmittel eingespritzt werden kann. Das Gerät macht während der Untersuchung knackende Geräusche, die dadurch entstehen, dass in den verschiedenen Sendespulen Hochfrequenzimpulse erzeugt und Magnetfelder an- und abgeschaltet werden. Weil diese Geräusche sehr laut und unangenehm sind legt man Ihnen während der Untersuchung einen Kopfhörer an, der die Geräusche dämpft.

Sie sind während der Untersuchung die längste Zeit allein im Untersuchungsraum. In den Untersuchungsraum und das Gerät sind aber Mikrophone eingebaut, über die Sie dem Arzt und den Assistentinnen außerhalb des Raumes etwas sagen können. Über den oben genannten Kopfhörer können Sie hören, wenn der Arzt oder die Assistentin sich mit Ihnen unterhalten oder Ihnen Atemanweisungen (siehe unten) geben.

Obwohl sich das MR-Gerät nicht wie etwa eine Herzkatheteranlage oder ein Röntgengerät um Sie herum bewegt kann es trotzdem Bilder Ihres Herzens aus den verschieden Blickwinkeln herstellen. Die Untersuchung beginnt damit, dass zunächst Übersichtsbilder (sog. „Scouts“) angefertigt werden. Diese Bilder sind zunächst unscharf und recht grob. Mit ihrer Hilfe wählen Arzt und Assistentin dann die verschiedenen Bildebenen und –schichten aus, mit denen Ihr Herz optimal dargestellt und abgebildet wird. Immer wenn Bilder angefertigt werden ist es notwendig, dass Sie die Luft anhalten, denn durch die Bewegungen des Herzens mit dem Zwerchfell kommt es zu starken Bildstörungen und Verwackelungen, die eine Auswertung der Untersuchung verhindern können. Es ist daher notwendig, genau so zu atmen, wie Ihnen dies die Assistentin oder der Arzt während der Untersuchung über den Kopfhörer mitteilt.

Um die Durchblutung des Herzmuskels zu untersuchen wird Ihnen der Arzt während der Untersuchung eine geringe Menge eines speziellen Kontrastmittels einspritzen. Das Gerät „filmt“ dann, wie dieses Kontrastmittel durch den Herzmuskel sickert und wie es wieder ausgewaschen wird.

Die Untersuchung ist im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren zeitaufwendig: Eine MR-Untersuchung des Herzens dauert, je nachdem, was untersucht werden soll, zwischen 20 und 60 Minuten.

Was merkt man?

Die Untersuchung ist vollkommen schmerzlos und verursacht auch keinerlei Empfindungen, wie man sie etwa von herkömmlichen Kontrastmitteleinspritzungen z.B. bei Gefäßdarstellungen oder Herzkatheteruntersuchungen kennt.

Durch den geringen Durchmesser der Röhre (ca. 60 cm), in die der Patient gefahren wird, kann es zu Beklemmungs- und Angstgefühlen kommen. Dies stellt für Menschen, die unter Platzangst leiden oft ein großes Problem dar. Meistens hilft es den Betroffenen, wenn sie sich das Gerät vor der eigentlichen Untersuchung in Ruhe ansehen oder während der Untersuchung mit der Assistentin sprechen. Oft hilft es auch, wenn ein Angehöriger mit Ihnen zusammen im Untersuchungsraum ist. Dies ist für die Begleitperson vollkommen harmlos, denn die Untersuchung erfolgt nicht mit Röntgen- oder anderen Strahlungen. In besonders schweren Fällen mit Platzangst ist es auch möglich, vor der Untersuchung ein leichtes Beruhigungsmittel einzunehmen.

Durch die starken magnetischen Kräfte kommt es während der Aufnahme zu lauten Geräuschen; je nach gewählter Sequenz ist ein intermittierendes Klopfen, Summen, Rattern oder Sägen zu hören.

Was kann passieren (Komplikationen)?

Komplikationen können durch Fremdkörper entstehen, die man im Körper trägt. Dies bezieht sich in aller Regel auf metallhaltige Fremdkörper, wobei es sich beispielsweise um Gelenkprothesen (künstliches Hüftgelenk), Klammern oder Drähte nach Operationen, Spiralen zur Empfängnisverhütung oder Eisensplitter handeln kann, die bei Unfällen in den Körper eingedrungen sind. Neben dem Umstand, daß solche Fremdkörper z.T. starke Bildstörungen verursachen können kann sich das Metall durch die starken Magnetkräfte des MR-Gerätes im Körper bewegen oder so warm werden, daß es für den Körper gefährlich werden kann. Es ist daher absolut notwendig, daß man vor einer MR-Untersuchung angibt, ob man solche Fremdkörper im Körper trägt, denn in einigen Fällen wird eine solche Untersuchung damit nicht mehr möglich, weil sie zu gefährlich ist.

Viele Implantate, wie Knochenschrauben, Nägel in gebrochenen Knochen, künstliche Gelenke, Gehörknochenimplantate oder Herzklappen bestehen heutzutage allerdings aus Titan oder anderen Metallverbindungen, die nicht magnetisch sind und die damit vollkommen unproblematisch mit dem MR zu untersuchen sind. Wenn sich der Arzt nicht sicher ist, ob ein Mensch mit einem speziellen Implantat gefahrlos im MR-Gerät untersucht werden kann besteht die Möglichkeit, sich im Internet an bestimmten Stellen zu erkundigen. Die Listen, die hier veröffentlicht werden sind allerdings meines Wissens nur in Englisch geschrieben (z.B.:

http://www.MRIsafety.com/list_search.asp). Siehe auch nächstes Kapitel.

Wenn im Rahmen der MR-Untersuchung Kontrastmittel eingespritzt wird, etwa um die Durchblutung des Herzmuskels zu untersuchen, kann es zu allergischen Reaktionen kommen, die allerdings viel seltener auftreten als bei den „normalen“ Röntgenkontrastmitteln. MR-Kontrastmittel können allerdings in seltenen Fällen schwerwiegende Nebenwirkungen an den Nieren verursachen (nephrogene systemische Fibrose).

Wann darf man nicht im MR untersucht werden?

Wie sie oben schon gelesen haben können elektrische Geräte durch die starken Magnetkräfte eines MR-Gerätes beschädigt oder sogar zerstört werden. Daher gibt es bestimmte Situationen, in denen man nicht oder nur unter speziellen Voraussetzungen mit dem MR-Gerät untersucht werden darf:

• Herzschrittmacher oder implantierbare Defibrillatoren (ICD-Geräte): Durch die starken Magnetkräfte kann es zu Beschädigungen, Bewegungen oder elektronischen Störungen der Geräte kommen. Auch können sich die Elektroden des Schrittmachers oder ICD-Gerätes derartig erwärmen, daß es zu kleinen Vernarbungen des Herzmuskels an der Elektrodenspitze kommt, die zur Folge haben, daß der Schrittmacher das Herz nicht mehr anregen kann („Reizschwellenanstieg“). Die Hersteller von Schrittmachern und ICD-Geräten sind allerdings dabei, ihre Geräte so umzukonstruieren, daß Träger der Geräte auch mit dem MR untersucht werden können. So hat beispielsweise die Firma Medtronic ein solches „MR-fähiges Schrittmacher- und Elektrodensystem“ entwickelt, andere Firmen werden sicherlich folgen (wenn dies nicht sogar schon erfolgt ist). Bevor Menschen, die einen Herzschrittmacher oder ein ICD-Gerät tragen mit dem MR-Gerät untersucht werden ist es immer (!) notwendig, daß sich der Arzt danach erkundigt und abwägt, ob dies in dem speziellen Fall auch möglich ist.
• Metallsplitter oder Gefäßclips aus magnetischem Material in ungünstiger Lage (z.B. im Auge, Gehirn oder in der Nähe großer Blutgefäße). Man sollte daher dem Untersuchungspersonal immer über evtl. metallhaltige Implantate oder Verletzungen, bei denen metallhaltige Splitter in den Körper eingedrungen sind (z.B. Kriegsverletzungen, Granatsplitter o.ä.) berichten, damit entschieden werden kann, ob die Untersuchung sicher durchgeführt werden kann.
• Bestimmte Cava-Filter zur Verhütung von Lungenarterienembolien
• Schwangerschaft: Hier wird davon abgeraten, eine MR-Untersuchung im 1. Drittel der Schwangerschaft (1. - 13. Woche) durchzuführen
• Implantat der Hörknochen (Cochleaimplantat)
• Implantierte Insulinpumpen
• Große Tätowierung im Untersuchungsgebiet, denn metallhaltige Farbpigmente können sich erwärmen und Hautverbrennung hervorrufen
• Nicht abnehmbare Piercings aus magnetischen Materialien

Die Anwendung medizinischer Geräte in der Nähe der starken MR-Magnete (z.B. Narkosegeräte, Elektroschockgeräte) ist in den meisten Fällen nicht möglich. Auch können Operationen in MR-Räumen nur mit speziellen, nicht magnetischen chirurgischen Instrumenten durchgeführt werden (Ich habe von einem Fall gehört, wo eine metallische Gefäßklemme einem Arzt beim Betreten des MR-Raumes aus der Hand gerissen wurde und mit gewaltiger Kraft auf den MR-Magneten zuflog und den in der Röhre liegenden Patienten dabei verletzt hat).

Menschen mit Zahnfüllungen oder –brücken können ohne Gefahren untersucht werden.

Es ist wichtig, dass Sie vor dem betreten des Untersuchungsraumes alle metallenen Gegenstände, die man üblicherweise mit sich trägt (z.B. Schlüssel, Uhr) ablegt, damit sie durch das starke Magnetfeld keinen schaden nehmen oder die Bildqualität verschlechtern. Äußerst wichtig ist, Kredit- oder Scheckkarten vor dem Betreten des Untersuchungsraumes abzugeben, denn sie würden durch das Magnetfeld zerstört. Auch Handys dürfen nicht in den Untersuchungsraum genommen werden, weil sie durch das Magnetfeld ebenfalls beschädigt werden.

Ergebnisse

Mit Hilfe einer MR-Untersuchung des Herzens können die Anatomie des Herzens, die Pumpfunktion der Herzkammern und die Durchblutung untersucht werden. In einigen Fällen ist auch schon die Darstellung der Herzkranzgefäße möglich.

Anatomie des Herzens

Prinzipiell erhält man mit einer MR-Untersuchung fast dieselben Information über den Aufbau des Herzens wie mit einer Ultraschalluntersuchung (Echokardiographie). Die Qualität der MR-Bilder ist jedoch wesentlich besser als die Ultraschallbilder, vor allem, wenn ein Patient übergewichtig ist oder wegen einer Lungen- und Bronchialerkrankung viel Luft über dem Herzens hat, was die Ultraschallbilder oft so stark verschlechtert, daß kaum noch eine Aussage möglich ist. Sehen Sie hier Bilder der linken und rechten Vorkammer und der Hauptschlagader.

Bestimmte Erkrankungen des Herzens, wie z.B. bestimmte Muskelerkrankung des rechten Teils des Herzens kann man erst mit der MR-Untersuchung sicher feststellen (rechtsventrikuläre Dysplasie) und auch im Hinblick auf bestimmte sehr komplizierte angeborene Herzfehler liefert das MR ohne Herzkatheteruntersuchung genaue Diagnosen.