Magnetresonanztomographie: Welche Technik steht dahinter?
Welchen Stellenwert hat die Untersuchung in der Krebsmedizin?

Magnetresonanztomographie und Kernspintomographie - was heißt das physikalisch?

Tomographie (von gr.: tomós = "Schnitt" und gráphein = "schreiben") bedeutet Schnittbild: Der Körper wird Schicht für Schicht untersucht, gerade so, als würde man ihn in hauchdünnen Scheiben betrachten. Doch dabei wird nichts aus dem Körper "herausgeschnitten": Die Technik erlaubt es, Bilder vom Inneren des Menschen zu machen, ohne ihn zu verletzen.

Bei der Magnetresonanztomographie verwendet man Magnetfelder und Radiowellen, um Bilder zu erzeugen. Dabei macht man sich eine Eigenschaft einiger der kleinsten Bausteine des Körpers zunutze, der Wasserstoffatome. Wasserstoffatome kommen als Bestandteil von Wasser, aber auch von anderen Molekülen, überall im Körper vor. Sie haben die besondere Eigenschaft, sich um sich selbst drehen zu können wie kleine Kreisel. Diese Eigenschaft nennt man Kernspin (engl.: spin = schnelle Drehung). Durch ihre Drehung erzeugen die Wasserstoffatome ein eigenes schwaches Magnetfeld.

Ein starker Magnet kann sie deshalb so beeinflussen, als wären sie kleine Stabmagnete. Ein solcher starker Magnet findet sich im Innern des Magnetresonanztomographen. Er ist viele Tausend mal stärker als das Erdmagnetfeld. Er sorgt dafür, dass die Wasserstoffatome im Körper alle "ordentlich" nach "oben" oder "unten" zeigen, statt kreuz und quer in alle Richtungen. Die Atome richten sich also parallel (mit) oder antiparallel (entgegen der "Flussrichtung") zu dem Magnetfeld des Tomographen aus. Sie drehen sich nun nicht nur um die eigene Achse, sondern "taumeln" auch um die Achse des künstlich angelegten Magnetfelds.

Während der Untersuchung sendet das Gerät zusätzlich immer wieder ein elektromagnetisches Radiosignal. Dadurch nehmen die Wasserstoffatome erneut Energie auf und werden abgelenkt, bis einige mehr von ihnen entgegen der Flussrichtung des Magnetfelds ausgerichtet sind. Dabei ist wichtig, dass der Radioimpuls dieselbe Frequenz besitzt wie die Drehung der Atome um die Hauptachse des Magnetfelds, er sich also in Resonanz mit den Atomen befindet, mit ihnen mitschwingt (von lat.: resonare = widerklingen).

Nach dem Abschalten des Signals misst man die Zeit, bis die Teilchen sich wieder geordnet haben. Je nach ihrer Umgebung (zum Beispiel Fettgewebe oder Körperflüssigkeiten) lassen sich die Teilchen länger oder weniger lange ablenken. Beim Zurückfallen in den geordneten Zustand geben sie Energie ab, die man messen kann. Anhand der gemessenen Energie und Zeit berechnet der Computer dann Bilder des Körperinneren.

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist auch unter den Namen Kernmagnetische Resonanz (KMR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) oder Magnetic Resonance Imaging (MRI) bekannt.

Was ist auf einem MRT-Bild zu sehen?

Das häufigste Element im menschlichen Körper ist Wasserstoff. Bei der Magnetresonanztomographie macht man sich bestimmte Eigenschaften des Wasserstoffs zunutze, die man durch das sehr starke Magnetfeld des Geräts beeinflussen kann. Je mehr Wasserstoff in einem Körpergewebe vorhanden ist, desto besser lässt es sich mithilfe der MRT darstellen. Besonders gut geeignet ist die Methode daher für die Untersuchung von Weichteilgewebe, wie zum Beispiel dem Gehirn oder inneren Organen. Knochen enthält weniger Wasserstoff und ist daher nicht so gut auf den Bildern zu erkennen. Da Entzündungen oder Tumoren im Vergleich mit gesundem Gewebe oft unterschiedlich viel Wasserstoff enthalten, kann man sie meist gut voneinander abgrenzen. Dank des Computers lassen sich Querschnitts- oder Längsschnittbilder des Körpers berechnen, aber auch dreidimensionale, räumliche Ansichten oder sogar bewegte Bilder.

Warum werden manche Organe hell und manche dunkel dargestellt?

Moderne Computerprogramme ermöglichen es, ganz gezielt bestimmte Körpergewebe und Organe zu untersuchen, die dann auf den Bildern in unterschiedlichen Grautönen dargestellt werden. Anders als bei der Computertomographie, bei der dichtes Gewebe immer hell und weniger dichtes immer dunkel dargestellt wird, bietet die Magnetresonanztomographie mehr Möglichkeiten, die hellen und dunklen "Farben" bestimmten Organen oder Geweben zuzuordnen, je nachdem, was man untersuchen möchte.

Tumoren und Metastasen haben meist einen anderen Wasserstoffgehalt als das ursprüngliche Körpergewebe und erscheinen im Bild dann heller oder dunkler als dieses. Fachleute sprechen nicht von "hellen" und "dunklen" Veränderungen im Bild, sondern von "signalreichen" und "signalarmen". Signalreiche (hyperintense) Strukturen heben sich hell vom umliegenden Gewebe ab, signalarme (hypointense) Strukturen sind dunkler als ihre Umgebung.

Kontrastmittel helfen, die Gewebe voneinander zu unterscheiden

Da einander ähnliche Gewebe auch in ähnlichen Grautönen dargestellt werden, kann es schwierig sein, diese voneinander zu unterscheiden. Für eine bessere Darstellung erhält der Patient ein sogenanntes Kontrastmittel, das sich über das Blut im Körper ausbreitet. Im Bild erscheint es heller als das umliegende Gewebe und ermöglicht so, Blutgefäße "nachzuzeichnen" oder Tumoren darzustellen. In diesen reichert sich das Kontrastmittel oft vermehrt an.

Indikation: Wann kommt eine Magnetresonanztomographie für Krebspatienten infrage?

Die MRT ist besonders gut geeignet, um Weichteile und Organe darzustellen, zum Beispiel das Gehirn. Knöcherne Strukturen sind oftmals schlechter zu beurteilen als auf Röntgenbildern, der kompakte Knochen erscheint auf dem MRT-Bild sogar schwarz. In der Krebsmedizin verwendet man die MRT, um Lage und Größe von Tumoren und Metastasen einschätzen zu können.

Vergleich: Welche Vor- und Nachteile hat eine MRT gegenüber anderen Untersuchungen?

Bei der MRT entsteht keine Strahlenbelastung - anders als bei der herkömmlichen Röntgenaufnahme oder der Computertomographie. Der MRT kommt eine wachsende Bedeutung in der bildgebenden Diagnostik zu, sie kann die übrigen Untersuchungsmethoden aber trotzdem nicht vollständig ersetzen, sondern nur ergänzen. Welche Untersuchungsmethode für einen Krebspatienten jeweils infrage kommt oder die bessere Aussagekraft hat, hängt von der zu klärenden Frage ab sowie der zu untersuchenden Körperregion. Die verschiedenen bildgebenden Verfahren haben alle ihre Vor- und Nachteile, die es im Einzelfall gegeneinander abzuwägen gilt. Weitere Informationen zu den Untersuchungsmethoden bietet der Krebsinformationsdienst in den Übersichtstexten zu den einzelnen Krebsarten und dort jeweils im Abschnitt "Untersuchung" oder "Diagnostik".

MRT oder Computertomographie?

Beide Verfahren haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Die Magnetresonanztomographie hat die etwas ältere Computertomographie (CT) in vielen Bereichen abgelöst. Sie ist ihr auch insbesondere in der Darstellung von Weichteilen überlegen. Wasserarme Strukturen wie die Knochen lassen sich aber besser mit der CT abbilden. MRT-Untersuchungen dauern in der Regel etwas länger und sind anfälliger für Bildstörungen, etwa wenn der Patient sich unwillkürlich bewegt, zum Beispiel beim Atmen. Patienten, die den Atemanweisungen der Untersucher nicht folgen können, etwa bewusstlose oder beatmete Patienten, erhalten oftmals eher eine CT. Auch andere Gründe können gegen eine MRT sprechen: So stört das starke Magnetfeld des Kernspintomographen Herzschrittmacher, Defibrillatoren und ähnliche Geräte, und es kann Prothesen oder andere Metallteile im Körper des Patienten erwärmen oder zum Verrutschen bringen.

MRT oder Ultraschall?

Mit modernen Ultraschallgeräten (Sonographie) lassen sich zwar heute in der Krebsmedizin viele Fragestellungen gut abklären, ebenfalls ohne Strahlenbelastung des Patienten. Eine Magnetresonanztomographie lässt sich durch eine Sonographie jedoch nur in wenigen Fällen ersetzen, da eine MRT- Aufnahme meist detailreicher ist.

Wo wird die Magnetresonanz-Technik noch eingesetzt?

Außer bei der Tomographie, also der Schnittbildtechnik, wie man sie bei der Tumoren- und Metastasensuche verwendet, wird die Magnetresonanz-Technik auch bei anderen Untersuchungen verwendet. Zu diesen gehören:

• Magnetresonanz-Mammographie (MRM): Die MRM kann ergänzend zu Mammographie oder Ultraschalluntersuchungen der Brust angewendet werden. Sie ersetzt andere Brustuntersuchungen nicht und auch keine Gewebeentnahme, kann andere diagnostische Verfahren aber ergänzen. In der Brustkrebsfrüherkennung wird sie nicht routinemäßig angewendet, sondern nur in Einzelfällen bei Frauen mit besonderem Risiko für bestimmte Formen des erblichen Brustkrebses. Vor einer MRM erhält die Patientin ein Kontrastmittel, da Tumorgewebe in der Regel mehr Kontrastmittel aufnimmt als gesundes Gewebe. Mehr zum Stellenwert der Untersuchung bei Verdacht auf Brustkrebs und in der Überwachung erkrankter Frauen hat der Krebsinformationsdienst auf der Seite Brustkrebs: Früherkennung durch Abtasten und Mammographie zusammengestellt.
• Magnetresonanz-Angiographie (MRA): Mithilfe dieser Methode lassen sich Blutgefäße darstellen, zum Beispiel solche, die einen Tumor mit Blut versorgen. Meist wird ein Kontrastmittel verwendet, um die Gefäße besser von der Umgebung abgrenzen zu können. Zusätzlich können bei einer MRA Messungen des Blutflusses oder der Fließgeschwindigkeit gemacht werden.
• Magnetresonanz-Cholangiopankreatographie (MRCP): Die MRCP dient dazu, die Gallengänge und die Gänge in Leber und Bauchspeicheldrüse sichtbar zu machen. Anders als bei der herkömmlichen endoskopisch retrograden Cholangiopankreatikographie (ERCP) mit Röntgenuntersuchung muss dabei kein Schlauch durch den Magen in den Zwölffingerdarm geführt werden, dem Patienten bleibt eine eher belastende Untersuchung erspart. Allerdings kann bei der MRCP deshalb auch nicht gleich eine Gewebeprobe entnommen werden. Bei einem auffälligen Befund muss die endoskopische Untersuchung deshalb trotzdem vorgenommen werden.
• Magnetresonanz-Urographie (MRU): Die Harnwege (Niere, Harnleiter, Harnblase) können bei der MRU mit oder ohne Kontrastmittel dargestellt werden. In der Krebsdiagnostik kann die MRU ergänzend zu anderen Untersuchungen eingesetzt werden.
• Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS): Anders als bei den übrigen Magnetresonanz-Verfahren werden bei der MRS keine Bilder des Körpers erzeugt. Mit dieser Methode lässt sich die unterschiedliche Konzentration von Stoffwechselprodukten im Körper darstellen. Gemessen werden Stoffe, die Tumorgewebe in anderen Mengen produziert oder anreichert als gesundes Gewebe. Anders als bei der Magnetresonanztomographie nutzt man nicht nur die magnetischen Eigenschaften des Wasserstoffatoms, sondern auch die anderer Stoffe wie beispielsweise Phosphor oder Fluor. Diese sind an die Stoffwechselprodukte gebunden, über die die Untersucher etwas in Erfahrung bringen möchten. In der Krebsmedizin ist die MRS zwar keine Routineuntersuchung, kann aber zum Beispiel bei der Rückfall-Diagnostik des Prostatakarzinoms zum Einsatz kommen. Da im Gewebe des Prostatakrebses mehr Cholin und weniger Citrat vorhanden ist als im gesunden Prostatagewebe, sind veränderte Konzentrationen ein Hinweis auf einen Tumor.
• Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT, fMRI = functional magnetic resonance imaging): Mithilfe der funktionellen Bildgebung können Stoffwechselvorgänge, insbesondere im Gehirn, dargestellt werden. Hierbei macht man sich die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut zunutze. Die fMRT wird derzeit noch überwiegend in der Grundlagenforschung verwendet.