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Lexikon der Neurowissenschaft: Kernspinresonanztomographie

Kernspinresonanztomographie, Kernspintomographie, Magnetresonanztomographie (Abk. MRT), NMR-Tomographie, E nuclear magnetic resonance tomography (Abk. NMR-tomography), NMR-Imaging, magnetic resonance spectroscopic imaging (Abk. MRSI), magnetic resonance imaging (Abk. MRI), ein computergestütztes bildgebendes Diagnoseverfahren (bildgebende Verfahren; siehe Abb. ), das im Gegensatz zur konventionellen Röntgendiagnostik bzw. Computertomographie keine Strahlenbelastung verursacht, da das Kernspinresonanzverhalten von Atomen (Kernspinresonanzspektroskopie) als Signal genutzt wird. Hierzu werden die Protonen bestimmter Atome, insbesondere von Wasserstoffatomen, durch Anlegen eines starken Magnetfelds bezüglich ihres Spins (Eigenrotation, Drehimpuls) in eine bestimmte Richtung ausgerichtet. Durch einen eingestrahlten Hochfrequenzimpuls geringer Intensität werden sie aus ihrer vorgegebenen Richtung abgelenkt. Nach Abschalten des Hochfrequenzfelds kehren die angeregten Protonen bezüglich des Spins wieder in ihre Ausgangslage zurück. Während dieser Relaxationsphase kann eine charakteristische Energie gemessen werden, die in Form von elektromagnetischen Wellen aus dem Körper austritt und mittels einer Empfängerspule nachweisbar ist. Das ausgesandte Signal ist von der Relaxationszeit, der Echozeit und der betreffenden Atomdichte abhängig. Die Wahl der Relaxations- und Echozeiten bestimmt die Gewichtung des Bildes (T1-Wichtung, T2-Wichtung, Protonendichtebild). Die unterschiedlichen Wichtungen geben Wasser (Liquor), Fett, Ödeme und Tumoren jeweils signalreich oder signalarm wieder. Die aus verschiedenen Aufnahmepositionen einer abgetasteten Körperschicht erhaltenen Signale lassen sich mit Hilfe eines Computers zu einem zwei- bzw. dreidimensionalen Schichtbild (Tomogramm) zusammensetzen. Eine mögliche Kontrastverstärkung wird z.B. durch Anwendung einer Gadolinium(Gd)-Komplexverbindung mit stark paramagnetischen Eigenschaften erzielt. Der Paramagnetismus des Gd bewirkt im untersuchten Organ eine Veränderung des Magnetfelds und ermöglicht so eine Kontrastverstärkung durch Verkürzung der Relaxationszeit, ohne daß eigene Signale ausgesandt werden. – Eine interessante Entdeckung ist, daß sich desoxygeniertes Hämoglobin ebenfalls paramagnetisch verhält, da das Eisen des Hämoglobins Komplexe mit ungepaarten Elektronen bildet. Verschiebt sich das Gleichgewicht von oxygeniertem Hämoglobin und Desoxyhämoglobin (BOLD-Kontrast; BOLD-MRI), z.B. infolge einer kognitiven Aufgabe, läßt sich dies für die kernspintomographische Bildgebung nutzen. Mit Hilfe schneller Sequenzen (Echo-Planar-Imaging) kann diese funktionelle Kernspinresonanztomographie Aktivierungsbilder unter sensorischer oder kognitiver Stimulation erzeugen und löst derzeit invasive Methoden, wie z.B. die Positronenemissionstomographie, für solche Fragestellungen ab. Bildgebung in der Neurowissenschaft.



Kernspinresonanztomographie

offener Kernspintomograph

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