MAX #4 - das Gesundheitsmagazin der Max Grundig Klinik

RADIOLOGIE
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KONTRAST
PROGRAMM
MAX im Gespräch mit Prof. Dr. med. Peter Huppert
Chefarzt des Radiologischen Zentrums der Max Grundig Klinik
Viele Patienten wüssten gerne
mehr über den Ablauf einer
radiologischen Untersuchung.
Was ist ein wichtiges Thema,
über das Sie gerne ausführlicher
informieren möchten?
Aus vielen Vorgesprächen mit
Patienten habe ich den Eindruck
gewonnen, dass grundlegende
Fragen zur MRT und zu Kontrastmitteln
nicht immer mit der gebotenen
Gründlichkeit und der dafür
notwendigen Zeitdauer beantwortet
werden können.
Die Magnetresonanztomographie
(MRT, Synonym: Kernspintomographie)
ist eine in der Medizin angewandte
Untersuchungsmethode
mit der zwei- und dreidimensionale
Schnittbilder des menschlichen
Körpers gewonnen werden können.
Das physikalische Phänomen
der Magnetresonanz kann aber
noch mehr, z. B. die Analyse der
chemischen Zusammensetzung
belebter und unbelebter Materie,
somit auch menschlicher Organe
und Krankheitsherde; dies
wird dann als MR Spektroskopie
bezeichnet, auf die hier nicht
näher eingegangen werden soll. Im
Unterschied zur Computertomographie
(CT) entstehen die Bilder
in der MRT durch das Zusammenspiel
eines starken Magnetfeldes,
rhythmisch eingestrahlter Hochfrequenzimpulse
und der Wasserstoffatome
(H) des menschlichen
Körpers; ionisierende Strahlen
kommen bei der MRT nicht vor.
Prof. Dr. med. Huppert
über die Funktion und
Nutzungsmöglichkeiten
der MRT und die damit
verbundene Kontrastmittelvergabe.
Wie funktioniert die MRT?
Die Kerne der Wasserstoffatome
im menschlichen Körper bestehen
aus positiv geladenen Protonen.
Diese führen eine dem Kreisel
ähnliche Drehbewegung aus, das
ist der sogenannte Kern-„Spin“.
Wenn elektrische Ladungen wie
diese Protonen bewegt werden,
erzeugen diese ein Magnetfeld.
Daher erzeugt jedes Wasserstoffatom
durch seinen Spin ein kleines
Magnetfeld. Im normalen Leben
verlaufen die Nord-Süd-Achsen
dieser Magnetfelder regellos im
Raum. Wird der Körper aber in
ein starkes Magnetfeld gebracht,
richten sich alle kleinen rotierenden
Magneten der H-Atome nach
dem Prinzip eines Kompasses
entsprechend der Richtung des
starken Magnetfeldes aus. Neben
der Spin-Rotation der Protonen
rotiert die Achse ihres Magnetfeldes
zusätzlich um die Achse des
umgebenden Magnetfeldes des
MRT-Gerätes. Dies geschieht mit
einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit,
der nach dem
Erstbeschreiber bezeichneten
Larmor-Frequenz. Diese Rotation
kann man sich wie die „Torkel-
Bewegung“ eines sich verlangsamenden
Kreisels vorstellen. Die
Larmor-Frequenz ist abhängig von
der örtlichen Magnetfeldstärke.
Diese magnetischen Phänomene
werden für die Bilderzeugung genutzt.
Dazu wird ein Hochfrequenzimpuls
(also eine Radiowelle) in
den Körper eingestrahlt, durch
den die rotierenden Wasserstoff-
Protonen in einen energiereicheren
Zustand versetzt werden. Man
kann dies sich so vorstellen, dass
die rotierenden Kreisel um 90
Grad in die Ebene „geklappt“
werden. Dabei muss die Frequenz
der eingestrahlten Radiowellen mit
der Larmor-Frequenz der Wasserstoff-Protonen
identisch sein, es
müssen also Resonanzbedingungen
herrschen. Dies verbirgt sich
hinter dem Begriff der Magnet-
„Resonanz“. Nach Abschalten des
Hochfrequenzimpulses streben die
Protonen wieder in den energiearmen
Ausgangszustand zurück,
sie relaxieren. Dies bedeutet, sie
klappen zurück und richten sich
entsprechend der Magnetfeldstärke
aus. Während dieser Relaxation
senden sie die empfangene Energie
in Form elektromagnetischer
Strahlen wieder aus. Diese Strahlen
werden von hochempfindlichen
Empfangsspulen, die wie Antennen
arbeiten, aufgefangen und zur
Bilderzeugung weitergeleitet. Je
nach Umgebung der Protonen im
Fettgewebe, im Wasser oder in der
Nähe von Kontrastmittel geschieht
diese Relaxation unterschiedlich
schnell. Darauf kommen wir
später zurück. Die Empfangsspulen
müssen Patienten relativ eng angelegt
werden. Hierdurch wird der
Empfang der Signale aber wesentlich
verbessert. Daher ist es z. B.
unter einer Kopfspule relativ eng.
Bewegungen innerhalb der Spulen
sollen vermieden werden, da sonst
Verzerrungen im Bild auftreten.
Wie entstehen nun MRT-Bilder?
Da MRT-Bilder im Wesentlichen
die Verteilung der Wasserstoff-
Protonen im menschlichen Körper
darstellen, muss die Bildrekonstruktion
sicherstellen, dass die
empfangenen Signale der aussendenden
Protonen im dreidimensionalen
Raum richtig zugeordnet
werden – auf den ersten Blick
eine sehr schwierige Aufgabe. Das
Verfahren, das dies ermöglicht,
ist eine 3-stufige Ortskodierung.
Zunächst wird in der ersten Stufe
eine einzelne Schicht angewählt.
Dann wird in der Schicht eine
Zeile angewählt und schließlich
in der Zeile ein Punkt. Die ersten
beiden Schritte können durch
Abstufung des Magnetfeldes in
der Längs- und Querachse des
Prof. Dr. med. Peter
Huppert Leiter der
Radiologie, absolvierte
in Leipzig
sein Studium der
Humanmedizin.
Vor seiner leitenden
Tätigkeit in
der Max Grundig
Klinik wirkte er an
der Universitätsklinik
in Tübingen als
leitender Oberarzt
und erhielt die Habilitation
im Fachgebiet
Diagnostische
Radiologie an
der Medizinischen
Fakultät der Universität
Tübingen. Von
1998 bis 2019 war er
Chefarzt der Radiologie
und Neuroradiologie
am Klinikum
Darmstadt
Körpers mittels sogenannter
Gradientenfelder in kurzer Zeit
gelöst werden. Die Abstufung des
Magnetfeldes sorgt dafür, dass die
Wasserstoff-Protonen dieser Abstufung
folgend mit unterschiedlichen
Larmor-Frequenzen rotieren.
Da für die Energieaufnahme der
Wasserstoff-Protonen Resonanzbedingungen
zwischen den Frequenzen
herrschen müssen, sorgen die
magnetischen Gradientenfelder für
eine Ortskodierung der Schichten
und Zeilen. Um den 3. Schritt der
Ortskodierung zu ermöglichen,
müssen dann Zeile für Zeile mittels
Anregung und Signalempfang
„abgearbeitet“ werden. Dies ist ein
wichtiger Grund für lange
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