Hintergrundinformationen zum Neuroimaging

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein diagnostisches medizinisches Bildgebungsverfahren, welches regelmäßig angewendet wird, um Patienten nicht-invasiv zu untersuchen und Krankheiten auszuschließen oder zu bestätigen. Das MRT verwendet keine Strahlung und gilt daher als sicher und schadlos anwendbar. Es wird aus diesem Grund auch für wissenschaftliche Untersuchungen eingesetzt, die nicht notwendigerweise durch die Anforderung eines überweisenden Mediziners angezeigt sind. Der wesentliche Vorteil des MRT gegenüber anderen medizinischen bildgebenden Verfahren besteht in dem hervorragenden Weichgewebekontrast, der es ermöglicht, nahezu alle Strukturen im menschlichen Körper darzustellen. Insbesondere Untersuchungen des menschlichen Gehirns sind mit einem unübertroffenen Detailgrad möglich.

Das MRT ermöglicht nicht nur die Darstellung und Quantifizierung von Hirnstrukturen, sondern auch die Messung der Hirnaktivität (funktionales MRT) oder der Konnektivität von Hirnbereichen. Struktur, Funktion und Konnektivität können sich im Lauf unseres Lebens verändern. Darüber hinaus sind sie mit Krankheitsverläufen verbunden und häufig kann die Ursache oder Folge neurologischer oder neurodegenerativer Erkrankungen direkt durch eine MRT erkannt werden.

Wie funktioniert ein MRT?

Einfach gesagt: Der Körper wird einem starken Magnetfeld ausgesetzt, das durch einen großen, üblicherweise superleitenden Magneten erzeugt wird. Der Magnet ist die größte Systemkomponente und bestimmt die zylindrische Form des MRT-Geräts mit einem „Loch“ in der Mitte, in dem der Proband positioniert wird. Menschen können Magnetfelder nicht sehen, schmecken, spüren oder „fühlen“. Metallische Objekte können jedoch von dem Magneten angezogen werden, sodass Patienten alle metallischen Objekte ablegen müssen. Die meisten implantierten metallischen Objekte sind heute in einem MRT-Gerät sicher. Dennoch ist es wichtig, die Sicherheit metallischer Implantate vor dem MRT-Scan zu klären.

Der Magnet wirkt sich geringfügig auf eine Eigenschaft der Wasserstoffkerne in unseren Körpern aus. Der sogenannte Spin von ca. 1 von 100.000 Wasserstoffkernen wird durch das Magnetfeld verändert. Unser Körper enthält sehr viele Wasserstoffkerne – hauptsächlich in Wassermolekülen –, sodass eine erkennbare Magnetisierung erzeugt wird.

Das MR-System interagiert mit dieser Magnetisierung durch die Anwendung von Radiofrequenz-Impulsen (RF). Die Reaktion auf diese RF-Impulse wird erkannt und bildet das MR-Signal. Darüber hinaus können weitere räumlich variierende Magnetfelder angewendet werden und werden eingesetzt, um die räumliche Position der Magnetisierung zu programmieren. Die Schaltung zusätzlicher Magnetfelder – sogenannter Gradienten – erfordert hohe elektrische Stromstärken. Ähnlich wie der Strom in einem Lautsprechersystem erzeugt dieser Strom beim Durchfluss durch ein Magnetfeld ein typisches Geräusch, das von dem MR-Gerät erzeugt wird.

Auch wenn das MR-Signal hauptsächlich von den Wassermolekülen in unserem Körper stammt, kann es auf viele verschiedene Gewebeeigenschaften und physiologische Prozesse zusätzlich zu der Abbildung der Position von Wasserstoffkernen in Wasser sensibilisiert werden.