Magnetresonanztomografie (MRT, = Kernspintomografie)

Das physikalische Prinzip der kernmagnetischen Resonanz ist bereits seit Ende der 1940er Jahre bekannt und hat sich in der chemischen Analytik etabliert. Erst in den frühen 1980er Jahren erkannte man das diagnostische Potential für die Medizin.

Physikalische Grundlage für die Magnetresonanztomografie sind magnetische Felder und Radiowellen. Die Kerne des Wasserstoffatoms, die Protonen, sind im menschlichen Körper in großer Anzahl in Form des Wassers und in Biomolekülen vorhanden. Die Protonen richten sich in einem starken äußeren Magnetfeld aus. Mittels Radiowellen werden sie angeregt und kehren anschließend wieder in den ursprünglichen Zustand zurück. Diese Rückkehr in den Ausgangszustand nennt man Relaxation. Die Schnelligkeit dieser Rückkehr wird durch die so genannte Relaxationszeit beschrieben. Während des Vorgangs der Relaxation senden die Protonen Radiowellen aus, die von einer Art Radioempfänger empfangen und von einem Computer analysiert und nachbearbeitet werden. Während bei der Computertomografie nur die physikalische Dichte des Objekts bildgebend ist, hängt in der Magnetresonanztomografie das erhaltene Signal von einer Unzahl von Parametern ab. Diese sind zum einen bedingt durch physikalische Eigenschaften des untersuchten Objekts, zum anderen aber auch durch das gewählte Messverfahren. Die Magnetresonanztomografie hat einen sehr hohen Kontrast zwischen einzelnen Gewebsarten und bietet darüber hinaus viele Freiheitsgrade in der Untersuchungsführung. Der von vornherein schon hohe Gewebekontrast kann durch die Anwendung von Kontrastmittel, das üblicherweise intravenös gegeben wird, noch zusätzlich gesteigert werden. Durch die Gabe von Kontrastmittel lassen sich krankhafte Befunde besser erkennen. Injiziert man eine bestimmte Kontrastmitteldosis sehr rasch und verfolgt anschließend das Gewebesignal über einige Sekunden hinweg, kann man sogar die Hirndurchblutung berechnen.

Im Gegensatz zur Computertomografie ist die Magnetresonanztomografie empfindlich auf Bewegungen. Im makroskopischen Bereich sind es der Blutfluss in Gefäßen und die Pulsationen von Gehirn und Liquor, die diagnostisch sichtbar gemacht werden. Fließendes Blut kann ohne Kontrastmittel als sogenannte MR-Angiografie zur Gefäßdarstellung genutzt werden. Im mikroskopischen Bereich ist es die Diffusion von Wassermolekülen im Hirngewebe, die eine diagnostische Tür aufgestoßen hat. Davon profitiert in erster Linie die Schlaganfalldiagnostik. Ein Hirninfarkt macht eine Diffusionsstörung und kann bereits wenige Minuten nach seiner Entstehung sichtbar gemacht werden. Selbst die Darstellung von Faserbündeln im Gehirn (Traktografie) ist mit dieser Technik möglich.

Eine Sonderform ist die Magnetresonanz-Spektroskopie. Hierbei dient die erhaltene Information nicht der Rekonstruktion eines Schnittbildes, sondern der Messung von Konzentrationen von Stoffwechselprodukten. Damit ist die Spektroskopie ein biochemisches Verfahren. Als solches wird sie mit Nutzen eingesetzt bei der Abklärung von Stoffwechselerkrankungen. Den größten klinischen Stellenwert hat die MR-Spektroskopie aber in der Onkologie. Die Behandlung von bösartigen hirneigenen Tumoren hat in den letzten Jahren enorme therapeutische Fortschritte gemacht. Allerdings stellt sich in der Nachsorge von Patienten immer häufiger die Frage, ob eine neu entdeckte Veränderung ein Fortschreiten des Tumors bedeutet oder Folge der Therapie ist. In der Unterscheidung zwischen Therapiefolge und echtem Tumorwachstum leistet die MR-Spektroskopie wichtige Dienste.

Ähnlich wie die Computertomografie liefert die Magnetresonanztomografie überlagerungsfreie zweidimensionale Schnittbilder des Organismus. Zusätzliche Vorteile der Magnetresonanztomografie sind die gute Unterscheidbarkeit der einzelnen Gewebsarten und eine große Zahl von Gewebeeigenschaften, die abgebildet werden können. Inzwischen hat auch die Ortsauflösung den Submillimeterbereich erreicht und liegt damit in der gleichen Größenordnung wie die hochauflösende Computertomografie. Besonders interessant ist die Tatsache, dass sich auch physiologische Vorgänge, wie die Hirndurchblutung, die Wasserdiffusion im Hirngewebe und biochemische Vorgänge abbilden und diagnostisch nutzbar machen lassen. Ein weiterer Vorteil der Magnetresonanztomografie ist die Tatsache, dass sie im Gegensatz zu allen Röntgenverfahren ohne energiereiche Strahlung auskommt. Es gibt bis heute keine biologisch nachteiligen Einflüsse auf den menschlichen Organismus, sodass auch Schwangere und Kinder untersucht werden können. Selbst das Ungeborene kann durch entsprechende Untersuchungsverfahren bereits im Mutterleib abgebildet werden. Aufgrund der vielen Möglichkeiten, morphologische und funktionelle Information zu erhalten und wegen ihrer hohen Aussagekraft hat sich die Magnetresonanztomografie in der Neuroradiologie längst von einem teuren Spezialverfahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil in der Routinediagnostik entwickelt.

Aber auch die Magnetresonanztomografie hat nicht nur Vorzüge. Obwohl sie sich durch ihren hohen Weichteilkontrast auszeichnet, ist sie für die Darstellung von Verkalkungen und Knochen nur bedingt geeignet, weil Knochengewebe und Kalk über zu wenig bzw. gar keine Wasserstoffkerne verfügen und daher kaum ein Signal abgeben. Hier kann als ideale Ergänzung die Computertomografie herangezogen werden. Nachteilig ist bei der Magnetresonanztomografie ferner der relativ hohe Zeitaufwand für die Untersuchung. Die meisten Einzelmessungen dauern mehrere Minuten, sodass sich eine Gesamtuntersuchung auf eine halbe bis eine Stunde belaufen kann. Wegen der Bewegungsempfindlichkeit der Messung darf sich der Patient während der Untersuchung nicht bewegen. Bewegt sich der Patient während der Messung nur ein einziges Mal, so ist in der Regel die ganze Messung unbrauchbar und muss komplett wiederholt werden. Unkooperative Patienten und Kleinkinder können daher nicht ohne Sedierung oder Narkose untersucht werden. Ungünstig zu bewerten ist auch die Tatsache, dass der Patient in einem relativ langen und relativ engen Tunnel liegt. Menschen mit Platzangst (Klaustrophobie) bekommen daher im Gerät Probleme. Ein gravierender Nachteil sind auch die starken Magnetfelder. Daher müssen viele Patienten mit metallischen Fremdkörpern oder Implantaten von der Untersuchung ausgeschlossen werden. Auch Patienten mit Herzschrittmachern sind keine Kandidaten für die Magnetresonanztomografie. Im Einzelfall hilft nur der Blick in entsprechende Tabellenwerke, um zu entscheiden, ob ein bestimmtes Implantat MR-tauglich ist oder nicht. Nachteilig bei der Magnetresonanztomografie sind nicht zuletzt die im Vergleich zum Röntgen oder CT deutlich höheren Kosten.

Patientenvorbereitung: Ausschluss magnetisierbarer metallischer Implantate oder Fremdkörper. Das Tragen eines Herzschrittmachers ist in der Regel eine Gegenanzeige. Das Vorliegen einer Nierenschwäche ist eine relative Gegenanzeige für die Kontrastmittelgabe. Die Magnetresonanztomografie ist ambulant durchführbar.