Wie funktioniert MRT physikalisch betrachtet?

Keine Sorge, für die folgende Erklärung benötigen Sie kein Physik-Studium. Allerdings muss an dieser Stelle deswegen darauf hingewiesen werden, dass die Erklärungen bewusst laienhaft gehalten sind und somit in einigen Teilen auch etwas ungenau sind.

Die Magnetresonanztomographie, kurz MRT, nutzt den sogenannten Kernspin von Atomen (Wasserstoff, Phosphor, Kohlenstoff), die man sich vereinfacht als sehr kleine Magneten vorstellen kann und die im Menschen in großer Zahl vorhanden sind. Im Normalfall sind diese Kernspins in alle möglichen Richtungen magnetisch ausgerichtet. Gerät man in ein sehr starkes Magnetfeld, so wie im Inneren des MR-Tomographen der Fall ist, richten sich die Atome in dessen Richtung ähnlich einer Kompassnadel aus. Dies spürt man nicht.
Der überwiegende Teil der Atome richtet sich genau mit dem Feld aus, ein verschwindend kleiner Teil genau entgegengesetzt (um 180° gedreht). Dies kann man sich bei der Untersuchung zu Nutze machen. Physikalisch beschrieben entsteht dabei eine Energiedifferenz (delta E).

Der zu untersuchende Bereich wird nach der magnetischen Ausrichtung mit Radiowellen angeregt und die vom Körper zurückgesandten Signale werden aufgefangen. Auch dies ist nicht schädlich für den Körper. Die Frequenz der Radiowellen ist von der Magnetfeldstärke und der Kernsorte abhängig. Bei der klassischen MR-Bildgebung werden Wasserstoffatome gemessen, wobei die Radiowellen bei 1 Tesla Magnetfeldstärke eine Frequenz von etwa 42MHz haben müssen. Bei 7 Tesla arbeitet man somit mit rund 300MHz.

Um den Menschen Schicht für Schicht erfassen zu können, wird mittels zusätzlicher Magnetspulen über die zu messende Strecke ein sukzessiv ansteigend starkes Magnetfeld erzeugt, wodurch sich die Bereiche genau abgrenzen lassen. So wird Schritt für Schritt ein Bild nach dem anderen erstellt und schlussendlich, setzt man alle Bilder zusammen, ein dreidimensionales Bild.

Da unterschiedliches Gewebe auch einen unterschiedlich hohen Wasserstoffatom-Anteil besitzt kann man die einzelnen Bereiche sehr gut unterscheiden. Je höher die räumliche Auflösung dabei ist, abhängig von der maximalen Feldstärke, desto feiner kann man die Organe darstellen. Bei hohem Gehalt an Wasserstoffatomen im Gewebe wird der Bereich im MRT-Bild heller.