Protonen im Atomkern haben eine besondere Eigenschaft: den Spin, den man als eine Art Eigendrehung verstehen kann. Dieser Spin bewirkt, dass Protonen wie kleine Magnete wirken – Elementarmagneten. Dies ist für die Funktionsweise eines Kernspintomographen bedeutsam. 

In einem starken Magnetfeld werden die Spins der Protonen einer zu untersuchenden Substanz parallel ausgerichtet. Das ist der energetisch niedrigste Zustand. Durch zusätzlich eingestrahlte Radiowellen werden die Spins dann in den antiparallelen Zustand umgedreht. Dieser Zustand ist energetisch leicht höher. Nach einer kurzen Zeit drehen sie sich aber wiederum in die parallele Ausgangsrichtung um. Dabei strahlen sie jene Energie ab, die sie zuvor durch die Radiowellen empfangen haben. Der Herkunfstort (Position der Protonen) und die Zeit, wie lange das dauert, kann bestimmt und mit Computer ein Bild dargestellt werden.

Wikipedia Stichworte: Magnetresonanztomographie, Bildgebende Verfahren in der Medizin

Synonym zur Bezeichnung Magnetresonanztomographie wird auch der Begriff Kernspintomographie verwendet.

Für manche Diagnosen ist es notwendig, in das Innere des Körpers zu schauen. Man nennt dies die Bildgebende Diagnostik.

Dies kann auf mehrere Arten geschehen:

1. mittels Ultraschallwellen

2. durch Röntgenstrahlung (es entsteht ein 2-dimensionales Bild) und im CT (=Computertomographie: “dünne Scheibchen” des darzustellenden Bereichs werden “hergestellt”, es entsteht ein 3-dimensionaler Eindruck). Der Nachteil dieser Untersuchungen liegt in der Schädlichkeit der Strahlung.

3. In jüngerer Zeit hat sich in der schnittbildgebenden Diagnostik (Tomographie) immer mehr die Magnetresonanztomographie etabliert. Hier erhält man ebenfalls Schnittbilder des darzustellenden Körperbereichs in allen 3 Raumrichtungen. Die Gefährlichkeit der Röntgenstrahlung fällt bei dieser Art der Untersuchung weg. Jedoch gibt es noch keine Langzeitstudien, die belegen würden, dass die Magnetresonanztomographie (MRT / MR) gänzlich unschädlich ist.

Und so funktioniert die Kernspintomographie (Magnetresonanztomographie MRT):

Die Grundlagen der MRT beruhen darauf, dass der Patient in ein starkes Magnetfeld eingebracht wird, das magnetische Wirkungen in den Wasserstoffkernen des Körpers hervorruft, die dann gemessen werden. Es entsteht durch Computer ein Bild.

Im Detail

Normalerweise zeigen die Spins der Wasserstoffkerne in alle beliebigen Richtungen.

Wird ein starkes Magnetfeld angelegt, orientieren sich alle Spins der Wasserstoffkerne parallel zum Magnetfeld.

Durch Energiezufuhr (Einstrahlung von Radiowellen) klappen die Spins der Wasserstoffkerne antiparallel – exakt in die andere Richtung, entgegengesetzt dem äußeren starken Magnetfeld.

Achtung Update: Durch das zusätzliche hochfrequente Wechselfeld lassen sich die zunächst ausgerichteten Atomkerne aus der Richtung des statischen Feldes auslenken (kippen). Als Folge der Auslenkung beginnen die Kerne, um die ursprüngliche Feldrichtung zu präzedieren, d. h. die Achse der Spins rotiert um die Feldrichtung des statischen Magnetfelds. Diese Präzessionsbewegung wird von allen angeregten Kernspins mit gleicher Frequenz ausgeführt und resultiert in einer rotierenden Magnetisierung, die über den induzierten Strom in einer Spule gemessen werden kann.

Nach Abschalten des hochfrequenten Wechselfeldes nimmt diese Magnetisierung mit einer Abklingzeit ab, die sich für verschiedene Gewebearten charakteristisch unterscheidet und zu verschiedenen Signalstärken (Helligkeiten) im resultierenden Bild führt. Neben der Anregung der Atomkerne und der Messung ihrer Signale ist die Ortskodierung durch ortsabhängige Magnetfelder (Magnetfeldgradienten) entscheidend für die Bildgebung. Quelle: Wikipedia

Nach einer bestimmten Zeit klappen von allein die Spins der Wasserstoffkerne wieder in die parallele Richtung – dabei wird jene Energie abgestrahlt, die zuvor im Schritt 3 durch Radiowellen aufgenommen wurden. Aus der Dauer, bis das geschieht (Relaxationszeit), und dem Ort, wo das stattfindet, kann man auf die Beschaffenheit des Gewebes schließen.