Magnetresonanztomographie (MRT)

Was ist MRT?

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine nicht-invasive Bildgebungstechnologie, die dreidimensionale detaillierte anatomische Bilder erzeugt. Es wird häufig zur Erkennung, Diagnose und Überwachung von Krankheiten eingesetzt. Es basiert auf einer hoch entwickelten Technologie, die die Richtungsänderung der Rotationsachse von Protonen im Wasser, aus dem lebende Gewebe bestehen, anregt und erfasst.

Wie funktioniert die MRT?

MRTs verwenden starke Magnete, die ein starkes Magnetfeld erzeugen, das Protonen im Körper dazu zwingt, sich an diesem Feld auszurichten. Wenn dann ein Hochfrequenzstrom durch den Patienten gepulst wird, werden die Protonen stimuliert und drehen sich aus dem Gleichgewicht, wobei sie sich gegen die Anziehungskraft des Magnetfelds drücken. 

Wenn das Hochfrequenzfeld ausgeschaltet ist, können die MRT-Sensoren die Energie erfassen, die freigesetzt wird, wenn sich die Protonen mit dem Magnetfeld neu ausrichten. Die Zeit, die die Protonen benötigen, um sich mit dem Magnetfeld neu auszurichten, sowie die freigesetzte Energiemenge ändern sich je nach Umgebung und chemischer Natur der Moleküle. Anhand dieser magnetischen Eigenschaften können Ärzte den Unterschied zwischen verschiedenen Gewebetypen erkennen.

Um ein MRT-Bild zu erhalten, wird ein Patient in einen großen Magneten gelegt und muss während des Bildgebungsprozesses sehr ruhig bleiben, um das Bild nicht zu verwischen. Kontrastmittel (die häufig das Element Gadolinium enthalten) können einem Patienten vor oder während der MRT intravenös verabreicht werden, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der sich Protonen mit dem Magnetfeld neu ausrichten. Je schneller sich die Protonen neu ausrichten, desto heller wird das Bild.

Wofür wird die MRT verwendet?

MRT-Scanner eignen sich besonders gut zur Abbildung nicht knöcherner Teile oder Weichteile des Körpers. Sie unterscheiden sich von der Computertomographie (CT) dadurch, dass sie die schädliche ionisierende Strahlung von Röntgenstrahlen nicht nutzen. 

Das Gehirn, das Rückenmark und die Nerven sowie die Muskeln, Bänder und Sehnen sind bei der MRT viel deutlicher zu sehen als bei normalen Röntgen- und CT-Untersuchungen. Aus diesem Grund wird die MRT häufig zur Abbildung von Knie- und Schulterverletzungen eingesetzt.

Im Gehirn kann die MRT zwischen weißer und grauer Substanz unterscheiden und auch zur Diagnose von Aneurysmen und Tumoren verwendet werden. Da die MRT keine Röntgenstrahlen oder andere Strahlung verwendet , ist sie die Bildgebungsmodalität der Wahl, wenn für die Diagnose oder Therapie eine häufige Bildgebung erforderlich ist, insbesondere im Gehirn. Die MRT ist jedoch teurer als die Röntgenbildgebung oder die CT-Untersuchung.

Eine Art der spezialisierten MRT ist die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT). Diese dient zur Beobachtung von Gehirnstrukturen und zur Bestimmung, welche Bereiche des Gehirns bei verschiedenen kognitiven Aufgaben „aktiviert“ werden (mehr Sauerstoff verbrauchen). Es wird verwendet, um das Verständnis der Gehirnorganisation zu verbessern, und bietet einen potenziellen neuen Standard für die Beurteilung des neurologischen Status und des neurochirurgischen Risikos.

Gibt es Risiken bei MRT?

Obwohl die MRT nicht die ionisierende Strahlung emittiert, die in der Röntgen- und CT-Bildgebung zu finden ist, verwendet sie ein starkes Magnetfeld. Das Magnetfeld erstreckt sich über die Maschine hinaus und übt sehr starke Kräfte auf Gegenstände aus Eisen, einigen Stählen und anderen magnetisierbaren Gegenständen aus. Es ist stark genug, um einen Rollstuhl durch den Raum zu schleudern. Patienten sollten ihre Ärzte vor einem MR-Scan über jede Form von Medizin oder Implantat informieren.

Bei einem MRT-Scan sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• Personen mit Implantaten, insbesondere solchen, die Eisen, Herzschrittmacher, Vagusnervstimulatoren, implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren, Schleifenrekorder, Insulinpumpen, Cochlea-Implantate, Tiefenhirnstimulatoren und Kapseln aus der Kapselendoskopie enthalten, sollten kein MRT-Gerät betreten.
• Rauschen – Lautes Rauschen, das üblicherweise als Klicken und Piepen bezeichnet wird, sowie eine Schallintensität von bis zu 120 Dezibel in bestimmten MR-Scannern erfordern möglicherweise einen besonderen Gehörschutz.
• Nervenstimulation – Ein zuckendes Gefühl resultiert manchmal aus den schnell geschalteten Feldern in der MRT.
• Kontrastmittel – Patienten mit schwerem Nierenversagen, die eine Dialyse benötigen, können eine seltene, aber schwerwiegende Krankheit namens nephrogene systemische Fibrose riskieren, die mit der Verwendung bestimmter Gadolinium-haltiger Mittel wie Gadodiamid und anderer verbunden sein kann. Obwohl kein Kausalzusammenhang hergestellt wurde, empfehlen die aktuellen Richtlinien in den USA, dass Dialysepatienten nur dann Gadolinium-Mittel erhalten sollten, wenn dies erforderlich ist, und dass die Dialyse so bald wie möglich nach dem Scan durchgeführt werden sollte, um das Mittel unverzüglich aus dem Körper zu entfernen.
• Schwangerschaft – Obwohl keine Auswirkungen auf den Fötus nachgewiesen wurden, wird empfohlen, MRT-Untersuchungen vorsorglich zu vermeiden, insbesondere im ersten Schwangerschaftstrimester, wenn sich die Organe des Fötus bilden und Kontrastmittel, falls verwendet, in den Blutkreislauf des Fötus gelangen können
• Klaustrophobie– Menschen mit selbst leichter Klaustrophobie können es schwierig finden, lange Scan-Zeiten im Gerät zu tolerieren. Die Vertrautheit mit der Maschine und dem Prozess sowie Visualisierungstechniken, Sedierung und Anästhesie bieten den Patienten Mechanismen zur Überwindung ihrer Beschwerden. Zusätzliche Bewältigungsmechanismen umfassen das Hören von Musik oder das Ansehen eines Videos oder Films, das Schließen oder Abdecken der Augen und das Halten eines Panikknopfes. Die offene MRT ist ein Gerät, das an den Seiten offen ist und kein an einem Ende geschlossener Schlauch, sodass der Patient nicht vollständig umgeben ist. Es wurde entwickelt, um den Bedürfnissen von Patienten gerecht zu werden, die sich mit dem engen Tunnel und den Geräuschen der traditionellen MRT nicht wohl fühlen, und für Patienten, deren Größe oder Gewicht die traditionelle MRT unpraktisch macht.

Was sind Beispiele für NIBIB-finanzierte Projekte in der MRT?

Das Ersetzen von Biopsien durch gesunde chronische Lebererkrankungen und Leberzirrhose Millionen Menschen weltweit. Von NIBIB finanzierte Forscher haben eine Methode entwickelt, mit der Schallwellen in Bilder der Leber umgewandelt werden können. Diese Methode bietet einen neuen nicht-invasiven, schmerzfreien Ansatz, um durch Lebererkrankungen geschädigte Tumore oder Gewebe zu finden. 

Das Magnet-Resonanz-Elastographie (MRE) Gerät wird über der Leber des Patienten platziert, bevor er das MRT-Gerät betritt. Es pulsiert dann Schallwellen durch die Leber, die das MRT erfassen und zur Bestimmung der Dichte und des Gesundheitszustands des Lebergewebes verwenden kann. Diese Technik ist sicherer und komfortabler für den Patienten und kostengünstiger als eine herkömmliche Biopsie. Da MRE sehr geringe Unterschiede in der Gewebedichte erkennen kann, besteht das Potenzial, dass es auch zur Erkennung von Krebs verwendet werden kann.

Neue MRT nur für Kinder

Die MRT ist möglicherweise eine der besten Bildgebungsmodalitäten für Kinder, da sie im Gegensatz zur CT keine ionisierende Strahlung aufweist das könnte möglicherweise schädlich sein. Eine der schwierigsten Herausforderungen für MRT-Techniker besteht jedoch darin, ein klares Bild zu erhalten, insbesondere wenn der Patient ein Kind ist oder an einer Krankheit leidet, die ihn daran hindert, längere Zeit still zu bleiben. Infolgedessen benötigen viele kleine Kinder eine Anästhesie, was das Gesundheitsrisiko für den Patienten erhöht. 

NIBIB finanziert Forschung, die versucht, eine robuste pädiatrische Körper-MRT zu entwickeln. Durch die Erstellung einer speziell für kleinere Körper hergestellten Kinderspule kann das Bild klarer und schneller wiedergegeben werden und erfordert weniger MR-Bedienerkenntnisse. Dadurch werden MRTs für Kinder billiger, sicherer und verfügbarer. Die schnellere Bildgebung und Bewegungskompensation könnte möglicherweise auch erwachsenen Patienten zugute kommen.

Ein anderer vom NIBIB finanzierter Forscher versucht, dieses Problem aus einem anderen Blickwinkel zu lösen. Er entwickelt ein Bewegungskorrektursystem, das die Bildqualität für MR-Untersuchungen erheblich verbessern könnte. Die Forscher entwickeln ein optisches Verfolgungssystem, mit dem die MRT-Impulse in Echtzeit an Änderungen der Pose des Patienten angepasst und angepasst werden können. Diese Verbesserung könnte die Kosten senken (da aufgrund der schlechten Qualität weniger wiederholte MR-Untersuchungen stattfinden müssen) sowie die MRT für viele Patienten, die nicht in der Lage sind, für die Untersuchung still zu bleiben, zu einer praktikablen Option machen und die Menge der für die MR verwendeten Anästhesie verringern Prüfungen.

Bestimmung der Aggressivität eines Tumors

Die traditionelle MRT kann im Gegensatz zu PET oder SPECT keine Stoffwechselraten messen. Von NIBIB finanzierte Forscher haben jedoch einen Weg gefunden, Prostatakrebspatienten spezialisierte Verbindungen (hyperpolarisierter Kohlenstoff 13) zu injizieren, um die Stoffwechselrate eines Tumors zu messen. Diese Informationen können ein schnelles und genaues Bild der Aggressivität des Tumors liefern. Die Überwachung des Krankheitsverlaufs kann die Risikoprognose verbessern, was für Prostatakrebspatienten von entscheidender Bedeutung ist, die häufig abwarten.