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Magnet-Resonanz-Tomographie
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Magnetresonanz-Aufnahmen eines Patienten mit Hirntumor. Wie die Aufnahmen veranschaulichen, kann der Gewebekontrast bei der Magnetresonanz-Tomographie variiert werden.
(Quelle: DKFZ, Heidelberg)
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Klinisch einsetzbare Magnet-Resonanz-Tomographen stehen seit Beginn der 80er Jahre für die Bildgebung am Menschen zur Verfügung. Inzwischen hat sich die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT, Kernspintomographie) dank der rasanten technologischen Entwicklung als unverzichtbarer Bestandteil der bildgebenden radiologischen Diagnostik fest etabliert. Im Jahr 2009 wurden in Deutschland etwa 8,2 Millionen Untersuchungen durchgeführt.
Vorteile der MRT in der medizinischen Diagnostik sind die Vermeidung ionisierender Strahlung und der hohe Weichteilkontrast der Bilder (vergleiche Abbildung 1). Darüber hinaus kann der Gewebekontrast bei der MRT - im Gegensatz zur Computer-Tomographie (CT) - durch die Wahl der Messparameter in weiten Bereichen variiert werden. Andererseits bietet gerade die neueste Generation von CT-Systemen die Möglichkeit, anatomische Strukturen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung darzustellen, was insbesondere für die Diagnostik bewegter Organe von Bedeutung ist. Die Magnetresonanz-Bildgebung wird bei verschiedenen Fragestellungen unterschiedlicher medizinischer Fachgebiete routinemäßig mit großem Erfolg eingesetzt. Die klinischen Schwerpunkte liegen auf dem Gebiet der Diagnostik von onkologischen, entzündlichen und degenerativen Erkrankungen sowie von Störungen der Blutversorgung (Infarktdiagnostik). Hier gibt es zur bildgebenden MR-Diagnostik zum Teil keine Alternativen.
SicherheitsempfehlungenIn der MRT werden drei unterschiedliche Felder verwendet:
Im Folgenden werden kurz die wesentlichen Wirkungsmechanismen dieser drei Felder erläutert und Sicherheitsempfehlungen gegeben. Detailliertere Informationen sind den "Empfehlungen zur sicheren Anwendung magnetischer Resonanzverfahren in der medizinischen Diagnostik" der Strahlenschutzkommission (SSK) aus dem Jahr 2002 zu entnehmen.
Statisches MagnetfeldObwohl vielfältige Wirkungen statischer Magnetfelder - insbesondere auf Makromoleküle und fließende Ladungen - belegt sind, ergeben sich aus den bislang publizierten Studien keine Hinweise auf nachteilige gesundheitliche Wirkungen bei einer Ganzkörperexposition von bis zu vier Tesla. Ein wesentliches Gefährdungspotential in der klinischen Routine, das auch durch die Einhaltung dieses Richtwertes nicht verhindert werden kann, stellen jedoch metallische und insbesondere ferromagnetische Gegenstände - wie zum Beispiel Münzen, Scheren, Infusionsständer - dar, die im Streufeld des Magneten stark beschleunigt werden und sich damit zu gefährlichen Projektilen entwickeln. Diese Gefahr lässt sich nur durch eine sorgfältige Aufklärung der Patienten und etwaiger Begleitpersonen minimieren. Darüber hinaus besteht für den Betreiber eines MR-Systems die Pflicht, durch Warnschilder auf die Gefahr aufmerksam zu machen.
GradientenfelderDurch schnell geschaltete magnetische Gradientenfelder kann es zu einer Stimulation peripherer Muskeln und Nerven sowie zur Stimulation des Herzmuskels mit der möglichen Folge von Extrasystolen bis hin zum Herzkammerflimmern kommen. Bei der Anwendung ultraschneller MR-Bildgebungstechniken traten unter experimentellen Bedingungen Kontraktionen im Brustbereich, in der Schulter, in der Hüfte, im Gesäß und an der Nase auf. Da nicht geklärt ist, ob in diesen Fällen Nerven- oder Muskelzellen stimuliert werden, spricht man allgemein von Magnetostimulationen. Aus theoretischen Überlegungen und experimentellen Beobachtungen ist allerdings bekannt, dass Stimulationen nur möglich sind, wenn die Reizintensität einen bestimmten Schwellenwert überschreitet und dass die kardialen Schwellenwerte deutlich höher liegen (etwa um den Faktor zehn) als diejenigen, die für die Stimulation peripherer Nerven und Muskeln notwendig sind. In der oben angeführten Empfehlung der SSK werden Feldbegrenzungen festgelegt, die bei Patientenuntersuchungen eingehalten werden müssen, um Stimulation peripherer Nerven- und Muskelzellen zu vermeiden. Ihre Einhaltung wird bei Patientenuntersuchungen mit zugelassenen MR-Tomographen durch ein aufwendiges Kontrollsystem gewährleistet. Durch die schnelle Schaltung der Gradientenfelder kann es darüber hinaus zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommen, die gegebenenfalls einen Gehörschutz erforderlich macht.
Elektromagnetische Hochfrequenz-FelderDie wesentliche biophysikalische Wirkung elektromagnetischer HF-Felder ist die Erwärmung des Gewebes. Ursache hierfür sind induzierte elektrische Gewebeströme, die infolge des elektrischen Widerstandes der Gewebe zu einer Energiedeposition und damit zur Erwärmung führen. Die im Körper pro Masse und Zeit absorbierte Energie wird als spezifische Absorptionsrate (SAR in Watt pro Kilogramm) bezeichnet. Die für die Beurteilung der physiologischen Wirkung von HF-Feldern relevante Größe ist die Temperaturerhöhung im Gewebe, die nicht nur von der lokalen Leistungsabsorption und der Expositionsdauer abhängig ist, sondern auch von der Wärmeleitung und der Gewebedurchblutung. Die beiden zuletzt genannten Faktoren führen bei einer regionalen Erwärmung zu einem raschen Temperaturausgleich im Körper. Untersuchungen an Menschen haben bei HF-Expositionen des Rumpfes und des Kopfes, die zu einer Erhöhung der Körpertemperatur um maximal ein Grad Celsius (°C) führten, keine gesundheitlich nachteiligen Wirkungen ergeben.
Von der SSK wurden Basiswerte für die Temperatur sowie daraus abgeleitete Begrenzungen für die spezifische Absorptionsrate empfohlen, deren Einhaltung bei Patientenuntersuchungen durch komplexe Monitorsysteme gewährleistet sind.
Weitere Empfehlungen zum Schutz von RisikopatientenBei Säuglingen und Kleinkindern sowie bei Patienten mit eingeschränkter Thermoregulation, hochgradigen Durchblutungsstörungen, Herzrhythmusstörungen, schlechtem Allgemeinzustand oder bekanntem Epilepsieleiden wird von der SSK eine strenge Indikationsstellung zur MRT und eine besondere Überwachung während der Untersuchung gefordert.
Wegen der noch limitierten Erfahrung bei menschlichen Feten sollte die Indikation für MR-Untersuchungen in der Schwangerschaft grundsätzlich erst nach expliziter Abwägung des Nutzen-Risiko-Verhältnisses im Vergleich zu Alternativmethoden gestellt werden und die Untersuchung mit der geringstmöglichen Feldstärke und Expositionsdauer durchgeführt werden. Insbesondere in den ersten drei Monaten der Schwangerschaft ist für die Indikationsstellung ein besonders strenger Maßstab anzulegen.
MR-Untersuchungen von Patienten mit Implantaten oder metallischen Einschlüssen sind auch bei Einhaltung der oben genannten Feldbegrenzungen stets mit einem Gefährdungspotential verbunden, das nur durch eine sorgfältige Befragung der Patienten, das Studium der Patientenunterlagen und Rückfragen bei Herstellern oder behandelnden Ärzten eingeschränkt werden kann. Vor jeder Untersuchung von Risikopatienten sind die Gefahren sorgfältig mit dem zu erwartenden diagnostischen Nutzen abzuwägen.
Bei Patienten mit passiven Implantaten wie Gefäßclips oder -klemmen, intravaskulären Filtern oder Stents, künstlichen Herzklappen, intravenösen Kathetern oder Ports, orthopädischen Prothesen, Platten oder Schrauben sowie intrauterinen Spiralen muss vor der MR-Untersuchung abgeklärt werden, ob diese Implantate ferromagnetisch sind bzw. ferromagnetische Bestandteile enthalten. Schwieriger ist die Situation bei metallischen Einschlüssen wie Splittern oder Kugeln zu beurteilen, über deren Material meist wenig bekannt ist. In diesen Fällen sollten MR-Untersuchungen nicht durchgeführt werden. Das gilt auch für Patienten, bei denen durch die mögliche Dislokation von metallischen Einschlüssen oder Implantaten kritische Gewebe- oder Organstrukturen gefährdet sind. Weniger kritisch ist das Gefahrenpotential einzuschätzen, wenn die Einschlüsse oder Implantate fest eingewachsen sind und sich nicht in der Nähe von Risikostrukturen befinden. Hier werden MR-Untersuchungen vielerorts durchgeführt. Allerdings sollten diese Untersuchungen auf dringende medizinische Indikationsstellungen beschränkt bleiben.
Eine Untersuchung von Patienten mit aktiven Implantaten ist kontraindiziert, sofern der Implantationsausweis oder der betreuende Arzt nicht Gegenteiliges angeben. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Risiken besteht bei diesen Geräten die Möglichkeit, dass ihre Funktion im MR-System modifiziert beziehungsweise beeinträchtigt wird und es dadurch zu einer Gefährdung des Patienten kommen kann. Als wichtige Beispiele sind in diesem Zusammenhang elektronische und mechanische Komponenten von Herzschrittmachern und Infusionspumpen zu nennen. Weiterhin nutzen eine Reihe von aktiven Implantaten (wie zum Beispiel Innenohrimplantaten) kleine Magnete zur Aktivierung, Programmierung oder Funktionssteuerung, so dass es durch Wechselwirkungen mit den in der MRT verwendeten Feldern zu Fehlfunktionen kommen kann.
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