Willkommen zurück zum Medizintechnik 2. Heute wollen wir uns etwas über

Magnetresonanzbildgebung unterhalten. Zuerst werden wir das Thema einführen und werden

dann in der Folge uns ansehen, woher der Magnetresonanzeffekt kommt und uns

verschiedene Kontrastmechanismen ansehen. Nun fangen wir mit der Einführung an. Ein

MR-Scanner sieht typischerweise so aus. Das ist ein großes Gerät mit einem Loch in der Mitte,

in das der Patient gelegt wird und da drin können Aufnahmen von verschiedenen Körperteilen

gemacht werden. Der Patient kann virtuell in Schichten zerlegt werden, die dann zur Diagnostik

eingesetzt werden können. Im Gegensatz zur Computertomographie, die auf Röntgenstrahlung

basiert, muss bei der MR-Bildgebung keine ionisierende Strahlung eingesetzt werden.

Natürlich hat die CT auch gewisse Vorteile, weswegen sie auch heute noch sehr starke

Verbreitung findet. Beispielsweise kann mit der Röntgen-Bildgebung ein sehr guter Kontrast

im Knochen erzeugt werden. Auch ist die Ortsauflösung sehr hoch und ist bei diagnostischen Geräten in

der Größenordnung von 0,4 Millimetern. Die Scanzeit liegt bei CT nur im Bereich von Sekunden. Ich kann

einen Patienten von Kopf bis Fuß innerhalb von ungefähr 12 Sekunden scannen. Natürlich hat es

auch Nachteile, da sich die Bildorientierung erst nach dem Scan verändern lässt. Für MR gibt es

viele Vorteile. Wir haben zum Beispiel auch verschiedene Kontrastmechanismen, wie wir sie

heute in diesem Video besprechen werden. Wir können insbesondere Weichgewebe sehr gut damit

visualisieren und erreichen Ortsauflösungen in der Größenordnung von 0,5 bis ungefähr 3 Millimeter.

Allerdings gibt es auch einen Nachteil. Die Technologie ist sehr teuer und die Scanzeit

liegt im Bereich von Minuten. Damit sind wir also deutlich langsamer als bei der CT, weswegen häufig

auch CT für Notfälle eingesetzt wird. Interessant ist, dass wir bei der MR die Bildaufnahme in

beliebiger Orientierung gestalten können, wie wir noch im Verlauf dieser Vorlesung sehen werden.

Hier habe ich ein paar Beispiele, wie solche CT und MR Bilder des Kopfes aussehen. Wir sehen links

das CT-Bild, in der Mitte den T1-Kontrast des MR und rechts den T2-Kontrast des MR. Wie wir sehen

können, können wir mit CT eben nur einen Kontrast darstellen und dort eben sehr gut den Schädelknochen

oder andere Knochen im Gehirn sehen. In der MR haben wir den großen Vorteil, dass wir im

Weichgewebe sehr gute Kontraste bekommen. Wir können beispielsweise unterschiedliche Gewebe

des Gehirns unterscheiden, wie zum Beispiel die weiße und die graue Materie. Nun wollen wir uns

doch ansehen, wie dieser Effekt funktioniert. Dazu sehen wir uns Magnetfelder an und die meisten von

euch kennen wahrscheinlich Magnetfelder am Hand des Erdmagnetfelds, anhand einer Kompassnadel,

die in der Lage ist immer auf den Nordpol zu zeigen. Tatsächlich richtet sich diese Nadel,

wenn sie einmal ausgelenkt ist, nicht sofort zum Nordpol aus, sondern sie schwingt sich langsam

ein. Das heißt, bevor wir die Ausrichtung nach Norden erreichen, wird über den Nordpol leicht

hinüber geschossen, aber die Schwingung reicht endgültig den Nordpol. Das heißt, wir konvergieren

quasi bis zum wahren Nordpol, aber schwingen immer wieder hin und her und die Amplitude,

das heißt der Ausschlag dieser Schwingung, wird über die Zeit langsam reduziert. Interessant ist,

dass die Frequenz jedoch immer gleich bleibt. Und genau diese Frequenz wird übrigens durch

die Feldstärke des Magnetfelds bestimmt. In einem echten Kompass sehen wir diesen Effekt nicht so

stark, weil dort Flüssigkeit eingesetzt wird, die eine Dämpfung dieses Effekts bewirkt. Nun,

tatsächlich arbeiten wir bei der MR-Bildgebung nicht mit einem Kompass oder Kompassnadeln.

Tatsächlich setzen wir dafür veränderliche Magnetfelder ein, die wir in sogenannten

Radiofrequenzwellen sehen. Nun, tatsächlich bewirkt die Veränderung der Nadel, also die

Schwingung der Nadel, ein veränderliches Magnetfeld und damit induziert sie gleichzeitig eine

elektromagnetische Schwingung. Diese Schwingung können wir über eine Empfangsspule messen und

dieses Verfahren ist letztendlich auch der Grund, warum wir MR-Bildgebung durchführen können.

Natürlich können wir diesen Effekt auch genau in die umgekehrte Richtung einsetzen, indem wir mit

einer elektromagnetischen Welle unsere Kompassnadel in Schwimmung versetzen, damit wir den Effekt dieser

Schwingung später mit einer Empfängerspule messen können. Nun, das Ganze ist vielleicht für euch

jetzt etwas neu und deswegen habe ich versucht euch ein anschauliches Beispiel mitzubringen und

dafür setzen wir tatsächlich ein Simulator ein und diesen Simulator könnt ihr auf dieser