Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT)

  MRT Urheberrecht: Volkmar Schulz

Die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der Medizin Anwendung findet, sich im Gegensatz zu anderen Bildgebungsverfahren wie (PET, SPECT, CT…) durch einen hohen Gewebekontrast auszeichnet und ohne radioaktive Strahlung auskommt und daher als nicht-invasiv betrachtet wird. Physikalisch basiert das Verfahren dabei auf der Kernspinresonanz: manche Atomkerne (hier insbesondere das Proton im Wasserstoff) im zu untersuchenden Gewebe besitzen einen Kernspin. Dieser führt in einem äußeren, starken Magnetfeld (Stärke im Bereich 0.1-15T) zu einem Aufspaltung der Energieniveaus (è Zeeman-Niveaus), was wiederum zu einer bevorzugten Ausrichtung und damit zu einer makroskopisch messbaren Magnetisierung führt. Eine phasensynchrone Anregung kann mittels eines hochfrequenten Wechselfeldes (bei der Larmorfrequenz, die proportional zum äußeren, statischen Magnetfeld ist) erfolgen und erzeugt makroskopisch gesehen ein Auslenken des Magnetisierungsvektors in die Transversalebene (senkrecht zur Richtung des äußeren Magnetfeldes). Nach Abschalten des Anregungssignals präzidiert dieser Magnetisierungsvektor und induziert dadurch in einer Empfangsspule ein messbares MR-Signal. Mit Hilfe von magnetischen Gradientenfeldern, die die Stärke des äußeren Feldes ortsabhängig verändern, kann eine Ortskodierung implementiert werden. Dadurch wird die Aufzeichnung eines Bildes ermöglicht. Die Magnetisierung dephasiert mit einer charakteristischen T2-Zeit und baut sich entlang der Ausrichtung des äußeren, statischen Feldes wieder auf (T1-Zeit), kehrt also in ihren Ausgangszustand zurück. Diese sogenannten Relaxationszeiten T1 und T2 sind charakteristische Gewebeeigenschaften und können zur kontrastreichen Visualisierung von verschiedenen Gewebe herangezogen werden. Hierfür werden die sogenannten Bildaufnahmesequenzen (eine Folge von hochfrequenten Anregungspulsen und Gradientenpulsen) auf den gewünschten Kontrast hin optimiert. MRT basiert somit vollständig auf der Verwendung von sowohl starken, statischen Magnetfeldern als auch von elektromagnetischen Wechselfeldern.

Unsere Gruppe beschäftigt sich gezielt mit der Physik der Magnet-Resonanz-Tomographie sowie mit der Integration eines PET-Detektors in einen MRT-Scanner, wodurch eine simultane PET/MRT-Bildaufnahme ermöglicht wird. Neben der Charakterisierung und Minimierung von Interferenzproblemen zwischen den beiden Bildgebungssystemen implementieren wir auch neuartige MRT-Sequenzen, die eine gezielte Bildaufnahme eines bestimmten Kontrastes ermöglichen. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von Korrekturverfahren, die Limitationen bei der Bildakquisition ausgleichen sollen. Diese helfen insbesondere in Fällen, in denen die Bildaufnahme durch bspw. den oben angesprochenen Interferenzproblemen gestört wird.