Frage:

Warum dauert eine MRT-Aufnahme so lange?

Antwort:

Viele kennen es aus Erzählungen oder haben es gar selbst schon erlebt: eine Untersuchung mittels Magnetresonanztomographie (MRT). Mit ihren hochaufgelösten Bildern vom Inneren des menschlichen Körpers ist die Technik aus der medizinischen Diagnostik nicht mehr wegzudenken. Für Patienten bleibt in der Regel jedoch nur die Erinnerung an eine enge, laute Röhre, in der man viel zu lange ruhig liegen musste.

Der Grund für die langen Messzeiten wird verständlicher, wenn man sich die Vorgänge während so einer Untersuchung näher vor Augen führt. Das in der MRT aufgezeichnete Signal stammt von den Kernen der Wasserstoffatome, die sich überall in unserem Körper befinden, zum Beispiel in den Wassermolekülen der Zellen. Diese winzigen  Teilchen haben eine quantenmechanische Eigenschaft, die wir als Kernspin bezeichnen. Den Kernspin kann man als eine Art „Drehsinn“ des Atomkerns verstehen, der sich durch magnetische Felder beeinflussen lässt. Legen wir uns in das Magnetfeld eines MRT-Gerätes – „in die Röhre“ –,  dann richtet sich die Mehrheit der Kernspins in unserem Körper, ähnlich kleiner Kompassnadeln, parallel zu diesem Feld aus. Mit Hilfe eines kurzen UKW-Signals, also einer Radiowelle, kann man nun gezielt Kernspins verschiedener Körperregionen in ihrem Gleichgewicht stören, um sie anschließend wieder in ihre Ursprungsausrichtung zurückkommen zu lassen. Während eben dieser Rückkehr senden die Wasserstoffatomkerne des Körpers für kurze Zeit ein UKW-Signal zurück, aus dem Computer eine eindimensionale Projektion der untersuchten Körperregion berechnen. Das Problem dieser Projektionen ist, dass sie immer nur einen Teil des interessierenden Objektes erkennen lassen. Man kann sich das folgendermaßen vorstellen: Betrachtet man den Schatten einer in Richtung Lichtquelle blickenden Person, erkennt man hierauf zwar deren Ohren, nicht jedoch Nase oder Mund. Kommt das Licht von der Seite, lässt sich die Nasengröße ermitteln, dafür bleibt nun jegliche Aussage bezüglich der Ohren spekulativ. Um das komplette Objekt zu beschreiben, bedarf es also einer ganzen Reihe verschiedener Schattenbilder mit jeweils unterschiedlichen Positionen der Lichtquelle. Ähnlich steht es um die Projektionen in der MRT. Für ein vollständiges, zweidimensionales Bild müssen dieselben Kernspins oft mehrere hundert Male aus ihrer Gleichgewichtslage herausgebracht und ihr zurückgesendetes Signal bei unterschiedlichen Magnetfeldkonfigurationen ausgewertet werden. Die Gesamtzahl dieser Einzelmessungen beeinflusst dabei unmittelbar die Qualität und Detailtreue des späteren Bildes. Leider muss man, ähnlich wie bei einem aus der Ruhe gerüttelten Kompass, nach jeder UKW-Anregung bis zu zwei  Sekunden warten, bis die „verirrten“ Kernspins ihr altes Gleichgewicht wiedergefunden haben. Aus der hundertfachen Wiederholung dieser Wartezeit erklärt sich, warum bereits die Aufnahme eines einzelnen, hochaufgelösten Bildes mehrere Minuten beanspruchen kann. Häufig möchte man in einer MRT zudem größere, dreidimensionale Bereiche betrachten. So kommt es vor, dass Patienten in Einzelfällen sogar bis zu einer Stunde Messzeit abverlangt wird. Belohnt wird das Warten jedoch mit diagnostisch wertvollen Bildern, die dem Patienten  mitunter viele weitere Untersuchungen ersparen können. Seit ihren Anfängen in den siebziger Jahren wurde die MRT zudem fortwährend weiterentwickelt. Neuartige Messtechniken und mathematische Methoden erlauben mittlerweile eine Verkürzung der Messzeiten weit jenseits der klassischen Grenzen. So hat unsere Arbeitsgruppe erst vor kurzem ein Verfahren beschrieben, das das schlagende menschliche Herz per MRT in Echtzeit „filmen“ kann.