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Lexikon der Optik: Kernspintomographie

Kernspintomographie, Magnetresonanztomographie, NMR-Tomographie (NMR Abk. für nuclear magnetic resonance, engl., "magnetische Kernresonanz"), MRI (Abk. für magnetic resonance imaging, engl., "Magnetresonanz-Bildgebung"), ein medizinisches Untersuchungs- und Diagnoseverfahren, das auf der Wechselwirkung der magnetischen Dipolmomente der Wasserstoffkerne (als Bestandteile des im menschlichen Körper überall vorhandenen Wassers) mit einem Hochfrequenzfeld (HF-Feld) beruht. Das physikalische Prinzip ist dabei das folgende: In einem starken statischen, homogenen Magnetfeld H0 stellen sich die magnetischen Kernmomente entweder in Feldrichtung oder entgegengesetzt dazu ein. Diesen beiden Orientierungen entsprechen unterschiedliche Energien. Durch resonante Einstrahlung eines HF-Feldes können daher Kernmomente aus der einen Richtung in die andere umgeklappt werden. Strahlt man mit einer HF-Antenne ein Feld ein, das zu dem homogenen Feld H0 senkrecht orientiert ist, so führt die Magnetisierung der Probe, die anfänglich in die Richtung von H0 zeigt, eine Präzessionsbewegung um diese Richtung aus. Nach Abschalten des HF-Feldes dauert diese Bewegung noch eine Zeitlang an, sie klingt jedoch exponentiell in der Weise ab, daß die Magnetisierung in die Richtung von H0 zurückklappt (freier Induktionszerfall). Dieser Vorgang führt seinerseits zur Ausstrahlung eines HF-Impulses, der mit einer Antenne empfangen wird und so ein Meßsignal erzeugt. Eine räumliche Auflösung erreicht man durch Anlegen zusätzlicher inhomogener Magnetfelder (Gradientenfelder). Dadurch wird die Resonanzfrequenz, die proportional der magnetischen Feldstärke ist, ortsabhängig. Bei der Anwendung des Verfahrens in der K. wird der Patient in einen Magnetblock, bestehend aus Grundfeldmagnet, Gradientenfeldspulen sowie ringförmigen HF-Sende- und -Empfangsantennen, eingeschoben. Durch Verarbeitung der Meßdaten mit einem Computer läßt sich die Struktur ausgewählter Körperschichten darstellen. Es ergeben sich so wesentlich erweiterte Diagnosemöglichkeiten.

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