Wie funktioniert MRT

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Physik H9, 21.2.2011
Geht auf folgende Internetseite:
http://www.mps-gemuenden.gemuendenwohra.schule.hessen.de/klasse/h9_physik/
index.html
(oder Verwendet die Kopien der Texte)
Aufgaben: Lest den Text „Wie funktioniert ein MRT?“ durch.
1. Färbt mit der Textverarbeitung die Aussagen grün, die Ihr
versteht (oder unterstreicht sie).
2. Färbt mit der Textverarbeitung die Aussagen rot, bei denen Ihr
noch Fragen habt (oder unterstreicht sie).
JEDER erstellt bis zum kommenden Montag ein „5 MinutenReferat“, indem Ihr folgende Fragen kurz und einfach beantwortet:
a) Die Abkürzung „MRT“ steht für....
b) Ein MRT hat vier wichtige Bauteile:...
c) Bei einer MRT passiert dieses...
d) Eine MRT ist so laut weil....
e) Worauf muss man als Patient bei einer MRT achten?
Falls Ihr noch einzelne Begriffe klären müsst, dann recherchiert im
Internet.
Ihr dürft in der Vertretungsstunde in Gruppen arbeiten.
Wie funktioniert MRT?
Quelle 1: http://www.radiologie-hamburg-harburg.de/html/mrt-funktion.html
Um das Prinzip der MRT zu verstehen muß man etwas in die Teilchenphysik
eintauchen.
Die positiv geladenen Wasserstoff-Protonen innerhalb eines Atomkerns werden
einem äußeren Magnetfeld (in der „Röhre“) ausgesetzt. So richten sie sich im
menschlichen Gewebe ähnlich einer Kompassnadel aus. Die Protonen liegen jedoch
nicht starr in diesem Feld, sondern vollführen eine Art Kreiselbewegung.
Wird nun ein Patient in dieses Magnetfeld gelegt, so richten sich seine Protonen aus.
Nach Einstrahlung eines Radiowellen-Impulses (HF) werden die Protonen in ihrer
Kreiselbewegung synchronisiert. Nach Abschalten des Radio-Impulses gehen die
Protonen wieder in ihren Ursprungszustand zurück. Dabei wird Energie frei, die durch
hochempfindliche Antennen gemessen werden kann. In einem komplizierten
Verfahren wird das gewonnene Signal in ein Bild umgewandelt. Da der HF- Impuls in
Bruchteilen von Sekunden an- und abgeschaltet wird verursacht dies das
charakteristisch laute Geräusch des Gerätes.
Was kann die MRT?
Da wie gesagt die Stärke des Magnetfeldes ausschlaggebend für die Signalstärke
der Magnetresonanz ist, wird die Bildqualität entsprechend der Feldstärke besser. In
der gängigen Praxis sind heute Feldstärken von 1 und 1,5 Tesla in Gebrauch, in
einigen Einrichtungen wird auch bereits mit 3 Tesla untersucht.
Man kann zusammenfassen: Die MRT liefert überall dort ein verwertbares Bildsignal,
wo Wasser vorhanden ist. Da der menschliche Körper zum größten Teil aus Wasser
besteht, ist die MRT praktisch an jedem Körperteil effektiv einsetzbar. Weniger Signal
wird entsprechend in Körperabschnitten gemessen, die wenig Wasser oder Luft
enthalten, wie kompakter Knochen oder die Lunge.
Quelle 2(Quarks&Co) Bei der Kernspintomographie wird der Patient in ein starkes,
gleichmäßiges Magnetfeld gebracht. Durch Radiowellen werden dann die Kerne der
im Körper vorhandenen Wasserstoffatome angeregt. Sie geraten in eine Art
Taumelbewegung. Diese klingt nach dem Abschalten des Impulses ab. Dabei
verhalten sich die Wasserstoffatome unterschiedlich - je nachdem, in welcher
Umgebung sie sich befinden. Das unterschiedliche Abklingverhalten lässt sich zur
Bildgebung ausnutzen: Es können Querschnittsbilder des Körpers erzeugt werden,
auf denen man zum Beispiel einen Tumor von gesundem Gewebe abgrenzen kann.
Aufbau eines MRT
Herzstück ist der supraleitende Magnet, der über eine Heliumkühlung verfügt und
von einer leistungsfähigen Klimaanlage versorgt werden muß. In den Magneten
eingebaute sog. Gradientenspulen kodieren das Signal im Raum ( d.h. in x- , y- und
z-Richtung) und können auch der Bildgebung dienen. Die kleinen Oberflächenspulen
dienen
wie
gesagt
der
Signalverstärkuung.
Angeschlossen
ist
ein
hochleistungsfähiger Rechner, der die elektromagnetischen Impulse in Bildsignale
umwandelt. Je nach Softwareausstattung werden so Schnittbilder in beliebigen
Ebenen oder auch dreidimensionale Bilder des menschlichen Körpers erzeugt.
Wie wird die Untersuchung durchgeführt?
Da der Patient während der Untersuchung in der Regel allein im Raum ist, erhält er
eine pneumatische Klingel in die Hand, mit der er sich jederzeit bemerkbar machen
kann. Die MRT- Räume sind klimatisiert und beleuchtet. Über Lautsprecher und
externes Mikrofon ist jederzeit eine Kommunikation mit dem Untersucher möglich.
Meist erhält der Patient Lärmschutzkopfhörer, über die - je nach Wunsch - auch
Musik eingespielt werden kann, die die Zeit im Untersuchungsraum verkürzen soll.
Offenes MRT
Risiken
Da bei der Kernspintomographie/ Magnetresonanztomografie (MRT) nur
Magnetfelder und Radiowellen zum Einsatz gelangen, ist eine gesundheitliche
Gefährdung des Patienten nach heutigem Stand der Erkenntnis nicht gegeben.
Mögliche Risiken sind durch metallische Fremdkörper wie z.B. Münzen oder
Schlüssel gegeben, die in das Magnetfeld herein gezogen werden und durch ihre
Beschleunigung zu Verletzungen des Patienten führen können.
Daher müssen alle metallischen Gegenstände vor Beginn der MRT - Untersuchung
abgegeben werden. Metallische Fremdkörper innerhalb des Patienten wie z.B. feste
Zahnprothesen, künstliche Gelenke oder Metallplatten, nach Frakturversorgung
stellen in der Regel keine Gefährdung dar. Bei Herzschrittmachern kann es im
Magnetfeld zu Fehlfunktionen kommen, so dass Patienten mit Herzschrittmachern
grundsätzlich von der Untersuchung der Magnetresonanztomographie
ausgeschlossen sind. Hörgeräte ect sollten stets abgegeben werden. Magnetkarten
wie z.B. Scheck- oder Kreditkarten werden bei Betreten des Raumes, in dem die
Kernspinanalge aufgestellt ist, gelöscht.
Woher kommt der Lärm beim MRT?
Über die dabei verwendeten Gradientenspulen werden innerhalb von Millisekunden
starke Magnetfelder auf- und abgebaut. Die entstehenden elektromagnetischen
Kräfte zerren dabei so stark an den Spulenverankerungen, dass laute klopfende bzw.
hämmernde Geräusche auftreten, die je nach gefahrener Sequenz unterschiedlich
sind. Das Gerät arbeitet dabei fast wie ein Lautsprecher: Ein starker Magnet ist von
durchflossenen Spulen umgeben.
Innerhalb des MRT-Scanners gibt es keine beweglichen Teile. Der Lärm stammt von
den schnellen Richtungsänderungen der elektrischen Ströme in den HF-Emittern, in
denen die Bilder gewonnen werden. Im geschlossenen Hochfeld-MRT sind die
Sequenzen sehr laut, während sie in offenen Systemen leiser sind.
Bilder/Animationen:
 http://www.mr-row.de/images/MRT_Aufbau.gif
 http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/3/anc/nmr_spek/m_53/
nmr_11_4/nmr_11_4_2/geraet_m53gr0204.gif
 http://www.bigs.de/BLH/de/index.php?option=com_content&view=category&la
yout=blog&id=51&Itemid=222
 http://www.bigs.de/BLH/de/index.php?option=com_content&view=category&la
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