Das Prinzip der Magnetresonanztomografie (MRI)

Das Prinzip der Magnetresonanztomografie (MRI)
Der menschliche Körper besteht vorwiegend aus Wasser
(H2O). Aufgrund ihres Eigendrehimpulses (Spin) verhalten
sich die Wasserstoffatomkerne wie winzige Magnetnadeln,
die sich im starken Magnetfeld des MRI-Gerätes (gelb)
ausrichten. Energetisch gesehen, ist es für den Kernspin
etwas günstiger, sich parallel zum Feld auszurichten. Der
Energieunterschied ist bei normalen Temperaturen aber so
gering, dass sich die nach oben und nach unten orientierten
Kernspins annähernd die Waage halten: Nur einer von
10 000 Spins macht den Unterschied und sorgt für eine
schwache Nettomagnetisierung des Gewebes (links). Bei
einer hyperpolarisierten Probe zeigen hingegen fast alle
Kernspins in Richtung des Magnetfeldes (rechts). Dadurch
verstärkt sich das Signal, das die Atomkerne nach
Anregung mit einem Radiopuls aussenden (siehe unten).
normal
Supraleitende Magnetspule
hyperpolarisiert
Radiofrequenz-Spule
Magnetfeld
Spin antiparallel zum Magnetfeld
Energie
Spin parallel zum Magnetfeld
Magnetfeld
Radiofrequenz-Spule
Radiopuls
Magnetresonanz-Signal
Um die Atomkerne zum Reden
zu bringen, regt man sie mit
einem Radiopuls an.
QUELLE: PD
Bei passender Frequenz kippen die
Kernspins aus dem Gleichgewicht.
Die Magnetisierung kippt
dadurch ebenfalls und rotiert
in der Horizontalen um die
Richtung des Magnetfeldes.
Nach dem Ende des Radiopulses
kehrt die Magnetisierung unter
Aussendung eines Signals in ihre
Ausgangsposition zurück . . .
. . . und induziert dabei einen Strom
in der Spule des MRI-Geräts.
Elektrisches Signal
Aus diesem Signal kann mit Computerhilfe
ein Schnittbild des menschlichen Körpers
generiert werden.
NZZ-INFOGRAFIK / lea.