MRT-Scanner sind Röhren ohne mechanisch bewegliche Teile – abgesehen vom Patiententisch zum Rein- und Rausfahren. Stattdessen gibt es ein sehr starkes Magnetfeld, meist 1.5 oder 3 Tesla heutzutage. Das wird einmal langsam hochgefahren, mittels Supraleitung gehalten und bleibt dauerhaft an. 2/n

Zusätzlich hat der Scanner Spulen, mit der man auf das Dauermagnetfeld noch lineare Gradientenfelder aufbringen kann, also dass z.B. am Kopf etwas mehr als 3 Tesla sind, und Richtung Bauch wird es langsam weniger. Man kann Gradienten in jede beliebige Raumrichtung erzeugen. Warum man das braucht, kommt später. 3/n

Vorher noch Kernspin-Basics: Atomkerne haben eine quantenmechanische Eigenschaft – den Spin – den man sich wie einen Kreisel vorstellen kann. Im Magnetfeld richten sich alle Spins mit dem Feld aus (und zwar nicht genau 50:50 in die eine und in die andere Richtung, sondern so, dass man mit dem Überhang was messen kann). Also quasi wie viele Kreisel, die auf dem Tisch aufrecht kreiseln. 4/n

Mit einem kurzen elektromagnetischen Puls einer ganz bestimmten Frequenz kann man die Spins jetzt auslenken, so als würde man einen sich drehenden Kreisel anstubsen: Er dreht sich immer noch, aber er taumelt (seine Rotationsachse präzessiert), und er richtet sich langsam wieder auf. So machen das die Spins auch. Und das Coole: Bis die Spins wieder mit dem Feld ausgerichtet sind, kann man die Präzession auch messen. 5/n

Die ganz bestimmte Frequenz ist die Larmor-Frequenz, und die ist vom chemischen Element (wir nehmen Wasserstoff, weil unser Körper aus sehr viel Wasser besteht), und vom Magnetfeld abhängig. Und hier kommen die Gradientenspulen ins Spiel: Alle Spins im Körper auslenken kann man zwar machen, aber dann kann man nicht lokalisieren, wo das Signal herkommt. 6/n

Da wir in 3D arbeiten, braucht man verschiedene Gradienten in verschiedene Richtungen, einmal um überhaupt die Schicht auszuwählen, in der man die Spins auslenken will, und dann nochmal 2 verschiedene um Phase und Frequenz des Präzessionssignals lokal so anzupassen, dass man weiß, von woher welches Signal kommt. Im Detail ist das sehr kompliziert, also belasse ich es mal dabei. 7/n

Und was bedeuten jetzt die Grauwerte im Bild? Das kommt drauf an, was man misst. Klassische T1-gewichtete Bilder stellen dar, wie lange es dauert, bis die Spins sich wieder mit dem Magnetfeld ausgerichtet haben. T2-gewichtete Bilder stellen dar, wie lange es dauert, bis die Spins, die gleichzeitig in die gleiche Richtung ausgelenkt wurden, ihre Kohärenz verlieren und wild/voneinander unabhängig kreiseln. 8/n

Je nachdem welche Gewebe man anschaut, kann man damit unterschiedlich guten Kontrast erzeugen. Vor allem Fett- und Wasseranteil haben maßgeblichen Einfluss. Es gibt aber unzählige MR-Sequenzen, mit der man alles Mögliche darstellen kann. Ich will damit nur sagen, dass es – anders als bei CT, wo die Intensitäten immer normalisiert sind – nicht nur das *eine* MRT-Bild gibt. 9/n

Ob jetzt weiße Gehirnsubstanz hell (T1) oder dunkel (T2) ist, hängt eben davon ab, was man gemessen hat. Oft braucht man mehrere Sequenzen, um alles sehen oder diverse Krankheitsbilder ausschließen zu können. Und in manchen Fällen braucht man auch zusätzliches Kontrastmittel, oft Gadolinium, um einen vernünftigen Bildkontrast zu erzeugen. Damit kann der Radiologe dann beispielsweise Blutgefäße besser erkennen. 10/n

Noch ein paar häufige Fragen: Warum ist es da so laut? Das ständige Ein- und Ausschalten der Gradientenspulen führt zu Vibrationen im Gerät. Normalerweise kriegt man daher gute schalldämpfende Kopfhörer und Musik. Ich versteh aber, dass das unangenehm ist, vor allem in der engen Röhre. 11/n

Warum dauert das so lang? Je nach Sequenz muss man lange genug warten, bis sich die Spins wieder teilweise ausgerichtet haben, um einen Unterschied zwischen Geweben zu sehen. Bei T2-Bildern sind das zum Teil Sekunden, bis man den nächsten Puls einbringen kann. Moderne Scanner nutzen aber immer aggressiver Ansätze des Compressed Sensing: Man muss nicht überall alles messen, um ein gutes Bild rekonstruieren zu können, und zwar weil nicht im Pixelraum, sondern im Frequenzraum gemessen wird. 12/n

Warum muss ich meinen Kopf/Knie/was auch immer in so ein komisches Teil reinlegen? Oder kriege so eine schwere Matte auf den Bauch? Das sind zusätzliche Spulen, mit der die Messung genauer wird / weniger Rauschen aufweist. Je näher man am Körper misst, umso besser. 13/n

Und ist das auch sicher? Ja, die Magnetfelder sind komplett unbedenklich. Ich selbst hatte schon viele MRT-Aufnahmen von mir selbst zu Forschungszwecken. Bei sehr hohen Magnetfeldern (über 3 Tesla, Forschung) wird manchmal von leichten, temporären Kopfschmerzen etc. berichtet. Nur Kontrastmittel würde ich nicht ohne Grund in meinem Körper haben wollen, genauso wenig wie ich ohne Grund ein CT oder ein Röntgenbild haben will. Klar, wenn man es braucht, aber nicht zum Spaß. 14/n

Warum muss ich so lange stillhalten? Weil, wie gesagt, nicht im Pixelraum sondern im Frequenzraum aufgezeichnet wird, d.h. viele verschiedene Einzelnmessungen bestimmen am Ende die Intensität eines bestimmten Pixels. Wenn sich der Patient bewegt, führt das zu unscharfen Bildern. Wenn bei Babys eine Untersuchung notwendig, muss man das daher in Vollnarkose machen. 15/n