Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
Die MRT nutzt magnetische Felder und Radiowellen, um Bilder von dünnen Gewebescheiben (Tomographiebildern) zu produzieren. Normalerweise drehen sich Protonen im Gewebe und produzieren dadurch winzige Magnetfelder, die zufällig ausgerichtet sind. Wenn sie aber – wie im MRT-Gerät – von einem starken äußeren Magnetfeld umgeben sind, richten sich die Magnetachsen entlang diesem Feld aus. Ein Hochfrequenz-Impuls wird dann angelegt, wodurch sich die Achsen vieler Protonen kurzzeitig in einem energiereichen Zustand gegen das Feld ausrichten. Nach diesem Impuls relaxieren Protonen und nehmen wieder ihre Ausgangsposition innerhalb des Magnetfelds des MRT ein. Die Stärke und Frequenz der Energie, die bei der Rückkehr der Protonen zur ursprünglichen Ausrichtung (Relaxationszeit T1) und während ihres Kreiselns (Präzession) während dieses Prozesses (Relaxationszeit T2) freigesetzt wird, werden als räumlich lokalisierte Signalintensitäten von einer Spule (Antenne) innerhalb des MRTs aufgezeichnet. Computer-Algorithmen analysieren diese Signale und erzeugen detaillierte anatomische Bildern.
Die relative Signalintensität (Helligkeit) von Geweben in einer MRT-Aufnahme hängt von Einflussfaktoren ab wie
Hochfrequenzimpuls und Gradientenwellenformen wurden verwendet, um das Bild zu erhalten
Intrinsische T1- und T2- Eigenschaften unterschiedlicher Gewebe
Die Protonendichte von unterschiedlichen Geweben
Durch die Steuerung des Hochfrequenz-Impulses und der Gradientenwellenformen produzieren Computerprogramme spezifische Pulssequenzen, die bestimmen, wie ein Bild erzeugt wird (gewichtet) und wie verschiedene Gewebe darauf erscheinen. Bilder können sein
T1-gewichtet
T2-gewichtet
Protonendichte-gewichtet
Fett z. B. wirkt auf T1-gewichteten Bildern hell (hohe Signalintensität) und auf T2-gewichteten Bildern ziemlich dunkel (niedrige Signalstärke); Wasser und Flüssigkeiten erscheinen auf T1-gewichteten Bildern relativ dunkel und auf T2-gewichteten Bildern hell. T1-gewichtete Bilder zeigen auf optimale Weise die normale Weichteil-Anatomie und das Fett (z. B. kann so eine fetthaltige Masse bestätigt werden). T2-gewichtete Bilder zeigen auf optimale Weise Flüssigkeit und Anomalien (z. B. Tumoren, Entzündungen, Traumata). Da T1- und T2-gewichtete Bilder ergänzende Informationen liefern, sind sie in der Praxis zur Beschreibung krankhafter Veränderungen beide relevant.
Vor kurzem eingeführte hochauflösende MRT-Scanner erhöhen die Bildqualität und diagnostische Genauigkeit und produzieren eine Vielzahl von zusätzlichen Pulssequenzen, um Gewebe und Tumoren weiter zu charakterisieren.
Verwendung von MRT
Eine MRT wird gegenüber der CT vorgezogen, wenn die Weichteilkontrastauflösung sehr detailliert sein muss (z. B. zur Abklärung von intrakraniellen oder Rückenmarkmissbildungen, Entzündungen, Traumata, Tumoren des Bewegungsapparates oder Gelenkbinnenverletzungen). Die MRT ist auch zur Abklärung in folgenden Fällen nützlich:
Vaskuläre Bildgebung: Die Magnetresonanz-Angiographie (MRA) wird verwendet, um Arterien mit guter diagnostischer Genauigkeit darzustellen. Sie ist nicht so invasiv wie die konventionelle Angiographie. Manchmal wird ein Gadolinium-Kontrastmittel verwendet. Eine MRA kann verwendet werden, um Brust- und Bauchaorta und Arterien des Gehirns, von Hals, Bauchorganen, Nieren und unteren Extremitäten darzustellen. Venöse Bildgebung (Magnet-Resonanz-Phlebographie oder MRV) erstellt die besten Bilder von venösen Missbildungen, einschließlich Thrombose und Anomalien.
Anomalien der Leber- und Gallenwege: Die Magnetresonanz Cholangiopankreatikographie (MRCP) ist besonders wertvoll, da dies ein nicht-invasives, hochpräzises Verfahren der Bildgebung der Gallenwege und der Pankreasgangsysteme ist.
Raumforderungen in den weiblichen Geschlechtsorganen: Eine MRT ergänzt die Ultraschalluntersuchung, um Adnextumoren weiter zu charakterisieren und Tumoren der Gebärmutter zu beurteilen.
Bestimmte Frakturen: Beispielsweise kann eine MRT genaue Bilder der Hüftfraktur bei Patienten mit Osteopenie bereitstellen.
Knochenmarkinfiltration und Knochenmetastasen: Die MRT ist besonders nützlich für die Beurteilung von Patienten mit positiver Knochenszintigraphie und normalen Röntgenbildern und für die Charakterisierung von Knochenmarksanomalien als Metastasen oder nichtmalignen Läsionen.
Die MRT kann auch eine CT mit Kontrastmittel bei Patienten mit einem hohen Risiko für Reaktionen auf jodhaltioge Kontrastmittel ersetzen.
Kontrastmittel
Um Gefäßstrukturen hervorzuheben und Entzündungen oder Tumoren besser einzuschätzen, werden Kontrastmittel oft bei der MRA benutzt.
Am häufigsten kommen Gadoliniumderivate zum Einsatz, deren magnetische Eigenschaften die Relaxationszeit von Protonen beeinflussen. Eine MRT der intraartikulären Strukturen kann die Injektion eines verdünnten Gadolinium-Derivats in ein Gelenk umfassen.
Variationen der MRT
Diffusions- (diffusionsgewichtete) MRT
Signalintensitäten stehen in Verbindung mit der Diffusion von Wassermolekülen im Gewebe. Diese Art der MRT kann verwendet werden
um frühe zerebrale Ischämie und zerebalen Infarkt zu erkennen;
um eine Erkrankung der weißen Substanz des Gehirns zu erkennen;
um einen Abszess von einem zystischen Tumor zu unterscheiden;
um die verschiedenen Tumoren einzuteilen, wie z. B. das nichtkleinzellige Lungenkarzinom.
Echoplanare Bildgebung
Eine ultraschnelle Technik (Bilder in weniger als < 1 Sekunde erstellt) zur Diffusions-, Perfusions- und funktionellen Bildgebung des Gehirns und des Herzens ist die echoplanare Bildgebung. Die potenziellen Vorteile umfassen die Darstellung von Herz- und Gehirn-Aktivität und die Reduzierung von Bewegungsartefakten. Allerdings ist ihre Anwendung begrenzt, da sie besondere technische Voraussetzungen erfordert und sie anfälliger für verschiedene Artefakte ist als die konventionelle MRT.
Funktionale MRT
Eine funktionelle MRT wird verwendet, um Hirnaktivität an einem bestimmten Ort zu beurteilen.
In der Regel wird hierbei das Gehirn bei niedriger Auflösung sehr häufig (z. B. alle 2–3 Sekunden) gescannt. Die Veränderung des oxygenierten Hämoglobins sind erkennbar und werden verwendet, um metabolische Aktivität von verschiedenen Arten des Gehirns zu schätzen.
Forscher führen manchmal eine funktionelle MRT durch, während die Betreffenden verschiedenen kognitiven Aufgaben lösen (z. B. eine mathematische Gleichung lösen); die metabolisch aktiven Teile des Gehirns sind vermutlich die am meisten an der jeweiligen Aufgabe beteiligten Strukturen. Auf diese Weise korrelierende Gehirnfunktion und Anatomie wird als Brain Mapping bezeichnet.
Die funktionelle MRT kann sowohl in der Forschung als auch im klinischen Umfeld eingesetzt werden. Klinisch besonders hilfreich ist es bei der Kartierung motorischer oder sprachlicher Kortizes (d. h. kortikaler Bereiche, deren Entfernung zu Defiziten bei der sensorischen Verarbeitung, der Motorik oder der Sprachverarbeitung führt) bei Patienten mit intrakraniellen Anomalien wie Tumoren und arteriovenösen Malformationen, für die eine Operation geplant ist. Es wird auch zunehmend verwendet, um Epilepsie-Operationen zu planen.
Gradienten-Echo-Bildgebung
Die Gradienten-Echo-Technologie ist eine Pulssequenz, die für eine schnelle Abbildung von sich bewegendem Blut und Liquor (z. B. bei der MRA) verwendet werden kann. Da diese Technik schnell ist, kann es während der Bildgebung Bewegungsartefakte reduzieren (z. B. verwischen), während die Patienten den Atem anhalten (z. B. während der Bildgebung von Herz-, Lungen- und Bauchstrukturen).
Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS)
Die MRS kombiniert die Informationen der MRT (vor allem aufgrund des Wasser- und Fettgehalts des Gewebes) mit der Kernspinresonanz (NMR). NMR liefert Informationen über Gewebe Metaboliten und biochemische Anomalien; Anhand dieser Informationen können bestimmte Tumoren und andere Anomalien unterschieden werden.
Magnetresonanztomographie (MRT)
Die Magnetresonanzenterographie ist insbesondere für die Verlaufskontrolle von Kindern mit bekannten Entzündungszuständen des Dünndarms populär geworden.
Da die Magnetresonanzenterographie keine ionisierende Strahlung erfordert, hat sie einen Vorteil gegenüber der CT-Enterographie.
Perfusions-MRT
Die Perfusions-MRT ist eine Methode zur Beurteilung des relativen zerebralen Blutflusses. Sie kann zur Erkennung verwendet werden von
Bereiche von Ischämie bei der Schlaganfall Bildgebung zu erkennen.
Bereichen erhöhter Vaskularität, die Tumoren zeigen können
Diese Informationen können helfen, die Biopsie zu führen.
Positronenemissionstomographie (PET)
PET-MRT kombiniert funktionelle PET mit Ganzkörper-MRT. T1-gewichtete und"short T1 inversion recovery (STIR) sequences" werden häufig verwendet. Diese Methode ist neu und in nur wenigen großen medizinischen Zentren verfügbar.
Nachteile der MRT
Eine MRT ist relativ teuer, erfordert längere Aufnahmezeiten als eine CT und ist möglicherweise nicht in allen Bereichen sofort verfügbar.
Weitere Nachteile sind Probleme im Zusammenhang mit
Das magnetische Feld
Patienten-Klaustrophobie
Kontrastreaktionen
Magnetisches Feld
Eine relative Kontraindikation für die MRT besteht in erster Linie, wenn Implantate von den starken Magnetfeldern beeinflusst werden könnten. Diese Materialien umfassen
Ferromagnetisches Metall (d. h. mit Eisen)
Elektromagnetisch oder elektronisch gesteuerte medizinische Geräte (z. B. Schrittmacher, implantierte Kardioverter-Defibrillatoren, Cochleaimplantate)
Nichtferromagnetische elektrische Drähte oder Materialien (z. B. Schrittmacherdrähte, bestimmte Lungenarterienkatheter)
Das ferromagnetisches Material könnte durch das starke Magnetfeld ersetzt werden und ein Nachbarorgan verletzen; z. B. kann die Verschiebung von Gefäßklemmen zu einer Blutung führen. Die Verschiebung ist wahrscheinlicher, wenn das Material erst kürzlich (< 6 Wochen) implantiert wurde und sich noch kein Narbengewebe gebildet hat. Ferromagnetisches Material kann bei der Bildgebung auch Artefakte verursachen.
Die Funktion magnetisch aktivierbarer medizinischer Geräte könnte gestört werden, wenn sie magnetischen Feldern ausgesetzt werden.
Magnetfelder können Strom in allen leitfähigen Materialien erzeugen, der stark genug ist, um ausreichend Wärme zu produzieren und so das Gewebe zu verbrennen.
Ob ein bestimmtes Gerät mit der MRT kompatibel ist, hängt von der Art des Geräts, seinen Komponenten und seinem Hersteller ab (siehe MRIsafety.com). Patienten mit einem implantierbaren Gerät sollten nicht in das Magnetfeld der MRT gebracht werden, bis die Prüfer sicher sind, dass die MRT mit einem solchen Gerät sicher ist. Da sich zudem die unterschiedlichen Magnetfeldstärken von MRT-Geräten unterschiedlich auf implantierte Materialien auswirken, garantiert die Sicherheitsprüfung für ein Gerät noch nicht die Sicherheit in einem anderen.
Das MRT-Magnetfeld ist sehr stark und kann immer aktiv sein (eingeschaltet). Daher kann es passieren, dass ein ferromagnetisches Objekt (z. B. ein Sauerstoffbehälter, ein metallischer Infusionsständer) mit hoher Geschwindigkeit aus dem Eingangsbereich des Untersuchungsraums in die Magnetöffnung gezogen wird und jeden verletzt, der in die Quere kommt. Der einzige Weg, um das Objekt von dem Magneten zu trennen, ist das Ausschalten (Löschen) des Magnetfeldes.
Klaustrophobie
Das MRT-Gerät ist so abgeschlossen und räumlich beengt, dass sich selbst bei Patienten, die vorher noch keine Ängste oder Phobien hatten, eine Klaustrophobie entwickeln kann. Außerdem passen sehr dicke Patienten manchmal nicht auf die Untersuchungsliege oder in das Gerät hinein. Eine Prämedikation mit einem Medikament gegen Angstzustände (z. B. Alprazolam oder Lorazepam, 1 bis 2 mg oral) 15 bis 30 Minuten vor der Untersuchung ist bei den meisten ängstlichen Patienten wirksam.
MRt-Scanner mit einer offenen Seite können für Patienten mit Platzangst (oder diejenigen, die sehr übergewichtig sind) verwendet werden. Die während der MRT erhaltenen Bilder können qualitativ schlechter sein als die des geschlossenen Geräts, je nach der Feldstärke des Magneten, aber sie sind in der Regel ausreichend für die Erstellung einer Diagnose.
Patienten sollten darauf hingewiesen werden, dass die MRT-Gerät laut sind und während des Scannings knallende Geräusche machen.
Kontrastreaktionen
Gadolinium-basierende Kontrastmittel, die IV injiziert wurden, können Kopfschmerzen, Übelkeit, Schmerzen sowie Geschmacksverschiebung und Kältegefühl an der Injektionsstelle verursachen.
Schwere Reaktionen sind dagegen selten und viel seltener als mit jodhaltigen Kontrastmitteln.
Allerdings wurde bei einer kleinen Anzahl von Patienten mit fortgeschrittener chronischer Nierenerkrankung über nephrogene systemische Fibrose (NSF) berichtet, und die meisten dieser Fälle stehen im Zusammenhang mit Kontrastmitteln der Gruppe I auf Gadoliniumbasis (GBCM). Die nephrogene systemische Fibrose ist eine seltene, aber lebensbedrohliche Erkrankung, zu der Fibrose der Haut, der Blutgefäße und der inneren Organe gehören, was zu schwerer Behinderung oder zum Tod führen kann. GBCM der Gruppe I wird in den Vereinigten Staaten oder Europa nicht mehr beworben (siehe Pressemitteilung der Europäischen Arzneimittelagentur vom November 2009).
Die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung von NSF oder Nephrotoxizität ist bei Patienten, die GBCM der Gruppe II erhalten haben, äußerst gering, selbst bei Hochrisikopatienten. Die Konsenserklärung des American College of Radiology und der National Kidney Foundation besagt, dass ein Nierenfunktionsscreening für keine GBCM der Gruppe II zwingend erforderlich ist (1). Kontrastmittel auf Gadoliniumbasis sollten nur bei Bedarf und in der niedrigstmöglichen Dosis verwendet werden.
Hinweis
1. Weinreb JC, Rodby RA, Yee J, et al: Use of Intravenous Gadolinium-based Contrast Media in Patients with Kidney Disease: Consensus Statements from the American College of Radiology and the National Kidney Foundation. Radiology 298(1):28-35, 2021. doi:10.1148/radiol.2020202903
