07507 Vernetzte Magnetresonanztomografen

Kernspintomografie
Bei der Magnetresonanztomografie (MRT) handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Gewebestrukturen und Organen im Körper eingesetzt wird. Es beruht auf den physikalischen Prinzipien der Kernspinresonanz, insbesondere der Feldgradienten, und wird daher auch als Kernspintomografie bezeichnet. Mithilfe der MRT können Schnittbilder des Körpers generiert werden, die eine Beurteilung der Organe und vieler krankhafter Veränderungen ermöglicht.

MRT-Geräte gibt es in verschiedenen Formen und Größen, aber sie funktionieren alle nach dem gleichen Grundprinzip. Der Patient liegt auf einem Untersuchungstisch, der in einen großen röhrenförmigen Scanner geschoben wird. Der Scanner erzeugt ein starkes Magnetfeld um den Patienten herum, das bewirkt, dass sich die Protonen in den Atomen des Körpers auf ein starkes Magnetfeld ausrichten. Radiowellen werden dann verwendet, um diese Ausrichtung zu stören, und wenn die Protonen in ihre ursprüngliche Position zurückkehren, senden sie ein Signal aus, das vom MRT-Scanner erkannt und ausgewertet wird, um detaillierte Bilder zu rekonstruieren. Die Art und Weise der besonderen Bildgebung erfordern bestimmte bauliche Voraussetzungen. Die zunehmende Anzahl von Programmen für den Einsatz von künstlicher Intelligenz oder mathematischen Algorithmen bei der Bildauswertung sowie die zunehmende Integration von IT-gesteuerten Bildauswerteverfahren bei der MRT-Bildgebung erfordern ein umfangreiches Wissen, um vernetzte MR-Geräte nach den aktuell gültigen Normen konform zu betreiben und strategisch in der Gesundheitseinrichtung weiterzuentwickeln.

Offene und geschlossene Tunnel
Bei der MRT-Anwendung kommen sehr starke Magnetfelder zum Einsatz (sogenannte magnetische Wechselfelder im Radiofrequenzbereich), mit denen Wasserstoffkerne/Protonen im Körper resonant (in Schwingung versetzt) angeregt werden. Durch die Schwingungen kann in einem Empfängerstromkreis ein elektrisches Signal induziert und messbar gemacht werden. Anhand unterschiedlicher Bauformen unterscheidet man zwischen geschlossenen MRT-Systemen mit kurzem oder langem Tunnel und offenen MRT-Systemen (oMRT) mit C-Arm oder seitlich geöffnetem Tunnel. Geschlossene Tunnelsysteme liefern bessere Bilddaten, offene MRT-Systeme ermöglichen dagegen den besseren Zugang zum Patienten. Dies ist zum Beispiel in einem Operationssaal oder einem Hybrid-OP erforderlich.

Spezielle MRT-Techniken
Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche spezialisierte MRT-Techniken entwickelt, um zusätzliche Informationen über die Strukturen und Funktionen des Körpers zu liefern. Einige dieser Techniken umfassen:

Die MRT gilt allgemein als sicheres Verfahren, birgt jedoch einige Risiken. Das starke Magnetfeld kann dazu führen, dass sich Metallgegenstände im Körper bewegen oder erhitzen, was für Patienten mit bestimmten medizinischen Implantaten oder Geräten gefährlich sein kann. Patienten mit Nierenproblemen können auch ein Risiko haben, eine seltene Erkrankung (medizinisch: nephrogese systemische Fibrose – NSF) zu entwickeln, nachdem sie ein Kontrastmittel erhalten haben, das bei einigen MRT-Scans verwendet wird.

Die Auswahl eines MRT richtet sich nach der strategischen Entwicklung des Krankenhauses. Die Festlegung auf eine bestimmte MR-Anlage hängt von der spezifischen Situation der zu untersuchenden Patienten, den diagnostischen Anforderungen bei der Spezialisierung der Gesundheitseinrichtung und den Vorlieben des radiologischen Facharztpersonals ab. Nahezu alle MRT-Anlagen verfügen über eine große Anzahl an Zubehör (Untersuchungsspulen) und dazugehörigen Softwareprogrammen (Medizinische Untersuchungsapplikationen). Tabelle 1 stellt eine beispielhafte Übersicht bekannter am Markt befindlicher MR-Systeme dar. Eine Zusammenfassung mit jährlicher Aktualisierung zu MRTs mit Vergleich vieler weiterer Anlagen und den Nutzungsmöglichkeiten sind im Katalog RT Radiologie Technik & IT-Systeme aufgeführt.

Das physikalische Funktionsprinzip Magnetresonanztomografie basiert auf den Grundlagen der Kernspinresonanz (NMR – Nuclear Magnetic Resonance), wobei die Interaktion von Atomkernen, insbesondere Wasserstoffkernen (Protonen), mit starken Magnetfeldern ausgenutzt wird.

Zu Beginn des Verfahrens werden Protonen im Körper des Patienten in eine Longitudinalmagnetisierung ausgerichtet, indem ein starkes äußeres Magnetfeld angelegt wird. Um Bilder zu erzeugen, müssen diese Protonen aus ihrer Ausrichtung abgelenkt werden. Dies geschieht durch das Einstrahlen eines hochfrequenten Radiowellenimpulses, der die Protonen in einer bestimmten Ebene anregt, wobei diese Anregung der Resonanzfrequenz der Protonen entspricht, die von der Stärke des äußeren Magnetfelds abhängt und als Larmor-Frequenz bekannt ist. Nach der Anregung beginnen die Protonen, in der Transversalebene zu präzedieren, wodurch sie ein schwaches elektrisches Signal erzeugen, das als freie Induktionsschwingung (FID) bezeichnet wird. Diese Signale sind kurzlebig und müssen schnell erfasst werden. Empfangsspulen fangen die FID-Signale auf und leiten sie an einen Computer weiter, der die Signale in Bilder umwandelt.

Um räumliche Informationen zu gewinnen und Schnittbilder des Körpers zu erstellen, werden Gradientenmagneten verwendet. Diese erzeugen ein räumlich variables Magnetfeld, das die Präzessionsfrequenz der Protonen in Abhängigkeit von ihrer Position im Körper beeinflusst. Durch die Variation dieser Felder in drei Raumrichtungen können verschiedene Orte im Körper „kodiert” werden. Die erfassten Signale von verschiedenen Orten im Körper werden dann in ein Bild umgewandelt, ein Prozess, der als Fourier-Transformation bezeichnet wird. Dies ermöglicht die Erzeugung von Schnittbildern des Körpers in verschiedenen Ebenen. Die Helligkeit und der Kontrast auf dem MRT-Bild hängen von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Dichte der Protonen im Gewebe, die Relaxationszeiten der Protonen, die Art des Gewebes und die gewählten Bildgebungseinstellungen. Diese ermöglichen eine hohe Gewebedifferenzierung und Kontrast, was die MRT zu einem leistungsfähigen Werkzeug in der medizinischen Diagnostik macht.