© Krebsinformationsdienst, Deutsches Krebsforschungszentrum

Diese Seiten sind Ausdrucke aus www.krebsinformationsdienst.de, den Internetseiten des Krebsinformationsdienstes, Deutsches Krebsforschungszentrum. Mehr über den Krebsinformationsdienst und seine Angebote lesen Sie auf unseren Internetseiten. Am Telefon stehen wir Ihnen täglich von 8.00 bis 20.00 für Fragen zur Verfügung, unter der kostenlosen Telefonnummer 0800 – 420 30 40. Oder Sie schreiben uns eine E-Mail an krebsinformationsdienst@dkfz.de.

Bitte beachten Sie: Internet-Informationen sind nicht dazu geeignet, die persönliche Beratung mit behandelnden Ärzten oder gegebenenfalls weiteren Fachleuten zu ersetzen, wenn es um die Diagnose oder Therapie einer Krebserkrankung geht. Die vorliegenden Informationen sind urheberrechtlich geschützt. Jede Vervielfältigung oder Verbreitung dieser Inhalte, unabhängig von Form, Zeit oder Medium bedarf der schriftlichen Zustimmung des Krebsinformationsdienstes, Deutsches Krebsforschungszentrum.

Ursprüngliche Adresse dieses Ausdrucks: https://www.krebsinformationsdienst.de


Kernspintomographiebild, Foto: Ivansmuk/iStock/Thinkstock © Krebsinformationsdienst, Deutsches Krebsforschungszentrum

Magnetresonanztomographie: Technik, Forschung, Fachinformationen

Die Magnetresonanztomographie oder Kernspintomographie gehört zu den bildgebenden Untersuchungsverfahren. Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie? Warum kommt sie für Krebspatienten infrage? Der folgende Text gibt einen Überblick über die Funktionsweise und klinische Anwendung dieser Untersuchungsmethode.

Häufig gestellte Fragen zur Durchführung der Untersuchung sowie zu praktischen Aspekten beantwortet der Krebsinformationsdienst in einem eigenen Text: "Häufig gestellte Fragen zur Magnetresonanztomographie (MRT)".  

Erstellt:
Zuletzt überprüft:

Quellen und Links

Für den folgenden Text hat der Krebsinformationsdienst aktuelle Lehrbücher der bildgebenden Diagnostik als Quelle genutzt. Weitere Quellen und ergänzende Informationen sind am Ende dieser Seite aufgeführt.

Technik: Wie funktioniert die Magnetresonanztomographie oder Kernspintomographie?

Die Magnetresonanztomographie (MRT) wird gelegentlich auch Kernspintomographie genannt. Weitere häufig gebrauchte Begriffe sind Kernmagnetische Resonanz (KMR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) oder Magnetic Resonance Imaging (MRI).

Sie zählt zu den bildgebenden Verfahren: Mit ihrer Hilfe lassen sich detaillierte Bilder aus dem Innern des Körpers machen. Anders als beim Röntgen oder der Computertomographie (CT) wird bei der MRT keine ionisierende Strahlung verwendet. Vielmehr macht man es sich zunutze, dass sich kleinste Bausteine des Körpers, die Wasserstoffatome, mithilfe von Magnetfeldern und Radiowellen beeinflussen lassen. Wasserstoffatome kommen überall im Körper vor, allerdings unterschiedlich häufig und in verschiedenen Verbindungen mit anderen Atomen, je nach Gewebeart.

Ein Magnetresonanztomograph besteht aus einem zylinderförmigen Elektromagneten, in dessen Mitte sich eine Röhre befindet. In diese wird man als Patient auf einer Liege hineingeschoben. Während der Untersuchung werden von einer Messvorrichtung feine Signale aus dem Körper aufgenommen, aus denen ein angeschlossener Computer detaillierte Bilder des Körperinnern berechnet. Auf diesen sind die verschiedenen Gewebearten oder krankhafte Veränderungen zu erkennen.

Magnetfelder und Radiowellen: Wie wirken sie auf die Wasserstoffatome?

MRT-Bilder © Tryfonov/Fotolia
Bei der MRT sind verschiedene Einstellungen möglich, je nachdem, was auf den Bildern besonders detailliert dargestellt werden soll. Hier Schnittbilder des Gehirns in T2-Gewichtung. © Tryfonov/Fotolia

Wasserstoffatome kommen überall im Körper vor: als Bestandteil von Wasser, aber auch in sehr vielen anderen Molekülen. Der Kern des am häufigsten vorkommenden Wasserstoffatoms weist nur ein Proton auf und kein Neutron. Wie alle Atomkerne mit einer ungeraden Kernteilchenzahl hat er eine besondere Eigenschaft: Er dreht sich um sich selbst wie ein kleiner Kreisel. Diese Eigenschaft nennt man Kernspin (engl.: spin = schnelle Drehung).

Durch ihre Drehung erzeugen 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 vorübergehend 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, solange bis mehr von ihnen entgegen der Flussrichtung des Magnetfelds ausgerichtet sind. Außerdem werden die Wasserstoffatome "synchronisiert", das heißt, sie drehen sich im selben Winkel um die Achse des Magnetfeldes. Damit der Radioimpuls die Wasserstoffatome überhaupt beeinflussen kann, muss er sich in "Resonanz" mit ihnen befinden, mit ihnen mitschwingen. Das heißt, die Radiowellen müssen dieselbe Frequenz besitzen, mit der sich die Atome um die Hauptachse des Magnetfelds drehen. 

Nach dem Abschalten des Signals kehren die Wasserstoffatome in ihren Ursprungszustand zurück. Die aufgenommene Energie geben sie dabei in Form von Wärme wieder ab. Man misst die abgegebene Energie und die Zeit, bis die Teilchen sich wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückbegeben haben (Relaxationszeit). Aus diesen Daten berechnet der Computer dann Bilder des Körperinneren.

T1, T2: Wie lange hält die Wirkung auf die Wasserstoffatome an?

Alle Veränderungen im Gewebe laufen in einer für den Menschen nicht wirklich "erlebbaren" Geschwindigkeit ab: Sie lässt sich nur mit physikalisch-technischen Hilfsmitteln messen.

Wie lange dauert es, bis die Wasserstoffatome sich wieder parallel zur Magnetfeldachse ausrichten, also in den energieärmeren Zustand zurückfallen?

  • Die gemessene Zeit bezeichnen Fachleute als T1.

Diese Zeit ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des Gewebes: In dichtem Gewebe, wie zum Beispiel Fett, können die Atome die Energie schneller an das umliegende Gewebe abgeben als in Flüssigkeiten und richten sich somit nach Abschalten des Radiowellen-Impulses schneller wieder entlang des Hauptmagnetfelds aus.

Und wie lange dauert es, bis die Wasserstoffatome sich gegenseitig aus dem Takt gebracht haben und sich wieder in unterschiedlichem Winkel zur Hauptmagnetfeldachse um sich selbst drehen?

  • Die gemessene Zeit bezeichnen Fachleute als T2.

Diese Zeit ist abhängig von der Beweglichkeit der Wasserstoffatome: Je freier sich die Atome bewegen können, zum Beispiel in Flüssigkeiten, desto weniger "stören" sie sich gegenseitig, desto länger drehen sie sich im selben Winkel zur Achse des Magnetfelds, und desto länger dauert demnach die T2-Zeit.

  • Fettreiche, dichte Gewebe haben also eine kurze T1- und eine relativ kurze T2-Zeit.
  • Für Körperflüssigkeiten werden lange T1- und T2-Zeiten gemessen.

Verschiedene Einstellungen ermöglichen kontrastreiche Bilder

Je nach Darstellung sprechen Fachleute von T1- und T2-gewichteten und von protonendichten Bildern. Dabei werden unterschiedliche Messdaten zur Bildberechnung verwendet. Die unterschiedlichen Einstellungsmöglichkeiten haben einen großen Vorteil: Auch ohne Kontrastmittel lassen sich verschiedene Gewebe scharf voneinander abgrenzen, nur aufgrund ihres unterschiedlichen Fett- oder Wassergehalts:

  • Auf T1-gewichteten Bildern sind Fett und Knochenmark hell, innere Organe und Körperflüssigkeiten sowie Knochen sind dunkel.
  • Auf T2-gewichteten Bildern sind Flüssigkeiten hell und Fett sowie Knochen sind dunkel.
  • Auf protonendichten Bildern erscheint Fett hell und Flüssigkeiten erscheinen dunkel.

Kontrastmittel: Zur Hervorhebung von auffälligen Strukturen

Wo nötig, können Kontrastmittel verwendet werden, um beispielsweise Entzündungsherde oder Tumoren zu finden. Kontrastmittel stellen sich immer weiß im Bild dar.
Verwendet werden vor allem Gadolinium-Verbindungen, die lange als nebenwirkungs- und risikoarm galten. Möglich sind ein Wärmegefühl, Kribbeln oder Hautreizungen nach der Injektion. Allergien sind sehr selten.
Bei Menschen mit Nierenproblemen sollte geklärt werden, ob und wie schnell sie das geplante Kontrastmittel wieder ausscheiden können, wenn sich die Untersuchung nicht vermeiden lässt.

"Freies" Gadolinium ist für den Körper giftig, nicht dagegen "gebundenes" Gadolinium zusammen mit anderen Molekülen. Daher kommen als Kontrastmittel nur verschiedene stabile Verbindungen zur Anwendung.

Schon seit einigen Jahren legen Studien allerdings nahe, dass Gadolinium sich aus manchen Verbindungen lösen und zum Beispiel im Gehirn ablagern kann. Dies scheint besonders auf gadoliniumhaltige Kontrastmittel mit linearer Molekülstruktur zuzutreffen.
Im März 2017 sprach der Europäische Ausschuss für Risikobewertung im Bereich Pharmakovigilanz (PRAC) der Europäischen Arzneimittelbehörde (EMA) daher eine Empfehlung aus: Vier gadoliniumhaltige Kontrastmittel mit linearer Molekülstruktur sollen vorerst nicht mehr verwendet werden.
Es handelt sich um eine Vorsichtsmaßnahme: Bisher konnte eine schädliche Wirkung beim Menschen nicht zweifelsfrei belegt werden. Besonders bei Patienten, die häufig mithilfe einer MRT untersucht werden, könnten Langzeitfolgen angesichts der aktuellen Erkenntnisse jedoch nicht ausgeschlossen werden.

Arzneimittelbehörden empfehlen grundsätzlich, dass Patienten nur unter bestimmten Umständen ein gadoliniumhaltiges Kontrastmittel vor einer MRT erhalten sollen: wenn die MRT-Untersuchung notwendig ist, um andere Risiken zu vermeiden, wenn ohne Kontrastmittel keine aussagekräftigen Ergebnisse zu erwarten sind, und es auch keine alternativen Kontrastmittel gibt.

MRT und andere Verfahren: Anwendungen, Weiterentwicklungen, Forschung

Mithilfe der Magnetresonanztomographie können nicht nur Schnittbilder erstellt werden. Sie kann mit anderen Verfahren kombiniert werden, um bestimmte Körperregionen oder Körperfunktionen zu untersuchen oder gesundes von krankem Gewebe zu unterscheiden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig.

Einige der hier beschriebenen Methoden sind bereits gängige Praxis. Viele andere sind noch Gegenstand der Forschung und werden derzeit nur im Rahmen klinischer Studien oder als sogenannte Individuelle Gesundheitsleistung angewendet.

Die folgende alphabetische Auflistung gibt keine Auskunft über den aktuellen Stellenwert der Untersuchungsverfahren und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Welche Bedeutung die Methoden im Rahmen der Krebsfrüherkennung oder Krebsdiagnostik haben, wird für Ärzte und andere Fachleute zum Beispiel in den medizinischen Leitlinien zu den einzelnen Krebsarten dargestellt.
Weitere Fachinformationen zum Thema sind unten im Abschnitt "Zum Weiterlesen: Linktipps, Quellen, Fachinformationen" verlinkt.

Beispiele (Auswahl)

Dynamische Magnetresonanztomographie (MR-Kontrastmittel-Dynamik):
Bei einer dynamischen MRT werden schon während der Kontrastmittelgabe MRT-Aufnahmen gemacht. So kann der Verlauf der Kontrastmittelaufnahme untersucht werden und auch, wie rasch das Kontrastmittel aus dem untersuchten Gewebe wieder "ausgewaschen" wird. Fachleute erhoffen sich davon in Zukunft eine genauere Diagnostik bei Verdacht auf eine Krebserkrankung bestimmter Organe, zum Beispiel bei Verdacht auf Brust-, Prostata- oder Leberkrebs.

Endorektale Magnetresonanztomographie (endoMRT):
Diese Methode eignet sich gut zur Beurteilung von Veränderungen in der Prostata. Patienten bekommen eine Verstärkerspule in den Enddarm eingeführt, mit deren Hilfe kontrastreichere Bilder während der Magnetresonanztomographie gemacht werden können. Die endoMRT ist aussagekräftiger als eine MRT alleine, aber nicht bei allen Patienten notwendig. Auch zur Untersuchung des Enddarms bei Verdacht auf ein Rektumkarzinom ist die endoMRT geeignet. Außerdem kann sie bei Tumoren weiblicher Geschlechtsorgane im kleinen Becken zum Einsatz kommen. Es gibt auch Kontraindikationen: Bei Patienten mit chronisch-entzündlichen Erkrankungen des Enddarms kommt die endoMRT nicht infrage.

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. 

Intraoperative Magnetresonanztomographie:
In einigen Kliniken gibt es bereits Operationssäle, die mit beweglichen Magnetresonanztomographen ausgestattet sind. Intraoperative MRT kommt besonders bei Hirn-Eingriffen zum Einsatz. Sie ermöglicht es Ärzten zum Beispiel, direkt im Anschluss an eine Tumorentfernung zu überprüfen, ob Tumorreste im Körper übersehen wurden. Mithilfe funktioneller MRT können außerdem während der Operation wichtige Hirnareale oder Nervenverbindungen sichtbar gemacht werden.

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. Dies schränkt den Nutzen der Untersuchung ein. 

Magnetresonanz-Elastographie (MRE):
Das Gewebe, das man untersuchen möchte, wird durch von außen einwirkende, regelmäßige Druckwellen in Schwingung versetzt. Nun können Bildaufnahmen mithilfe der Magnetresonanztomographie oder mittels Ultraschall gemacht werden. Ein Computerprogramm wertet Unterschiede zwischen den Bildern aus: Bei weichem, elastischen Gewebe gibt es größere Verschiebungen als bei festem. Tumoren sind oft härter und weniger komprimierbar als das umliegende gesunde Gewebe. Auch die Unterscheidung von gut- und bösartigen Tumoren kann möglich sein: Oft sind gutartige Tumoren weicher und komprimierbarer.

Magnetresonanz-Mammographie (MRM):
Die MRM wird vor allem zur Abklärung eines Brustkrebsverdachts eingesetzt und steht bereits in vielen Praxen und Kliniken zur Verfügung. Sie ersetzt die ansonsten übliche Mammographie nicht, kann sie aber ergänzen, wenn diese keine aussagekräftigen Ergebnisse ermöglicht. Auch in der Brustkrebsfrüherkennung wird sie nicht routinemäßig angewendet, sondern nur in Einzelfällen, etwa bei Frauen mit ererbtem Erkrankungsrisiko. Die Untersuchung kann mit und ohne Kontrastmittel sinnvoll sein. 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-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 und bei vielen Patienten nicht notwendig, sie kann aber zum Beispiel bei der Rückfall-Diagnostik des Prostatakarzinoms zum Einsatz kommen, wenn andere Verfahren nicht ausreichen. Da im Gewebe des Prostatakrebses mehr Cholin und weniger Citrat vorhanden ist als im gesunden Prostatagewebe, sind veränderte Konzentrationen ein Hinweis auf einen Tumor.

Magnetresonanz-Thermometrie:
Zur Behandlung von Tumoren oder Metastasen der Leber, Lunge oder Weichteile werden in bestimmten Situationen Laser angewendet, um mittels der so erzeugten Wärmeenergie die Tumoren zu "verkochen" oder herauszuschneiden. Das umliegende Gewebe wird dabei weitgehend geschont. Mit der Magnetresonanz-Thermometrie lassen sich die räumliche Temperaturverteilung und der zeitliche Temperaturverlauf im Gewebe während der Behandlung in Echtzeit abbilden. Diese Methode ist kein Standardverfahren. 

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, ersetzt sie aber nicht. 

Magnetresonanz-geführter fokussierter Ultraschall (MRgFUS):
Unter hochintensiver fokussierter Ultraschall-Therapie oder HIFU versteht man die Bündelung (Fokussierung) von Ultraschallwellen hoher Intensität. Durch sie kann Gewebe, zum Beispiel Tumorgewebe, gezielt überhitzt und dadurch zerstört werden. Eine nähere Beschreibung des noch nicht standardmäßig eingesetzten, nicht-invasiven Operationsverfahrens gibt es im Text zur Behandlung des Prostatakarzinoms unter dem Abschnitt "HIFU" sowie auf der Seite "Therapeutischer Ultraschall". Die Kombination mit der Magnetresonanz-Technik ermöglicht es Ärzten, Tumoren präzise einzugrenzen und die Temperatur im Gewebe in Echtzeit zu überwachen.

Multiparametrische Magnetresonanztomographie:
Als multiparametrische MRT bezeichnet man die Kombination verschiedener der hier genannten MRT-Methoden. So werden zum Beispiel bei Verdacht auf ein Prostatakarzinom verschiedene Methoden angewendet, wenn eine Biopsie keine eindeutigen Hinweise auf einen Tumor ergeben konnte: Erprobt wird eine Kombination aus DWI, MRS und MR-Kontrastmittel-Dynamik. Bisher handelt es dabei nicht um eine Standardmethode. 

PET/MRT:
Moderne Hybridgeräte erlauben es Ärzten, Magnetresonanzbilder und Positronenemissionsaufnahmen gleichzeitig zu machen. Die Zahl der Untersuchungen und die Untersuchungsdauer insgesamt kann für Patienten so verringert werden. Ein weiterer großer Vorteil: Die räumliche Ausdehnung des Tumors im Gewebe und seine Stoffwechselaktivität lassen sich überlagerungsfrei darstellen und der Weichteilkontrast ist besser als bei einer Kombination aus PET und Computertomographie. In der Krebsdiagnostik wird die PET/MRT zum Beispiel eingesetzt, um die Ausbreitung von Tumoren im Körper sichtbar zu machen. Diese Geräte gehören allerdings noch nicht zur Standardausstattung der meisten Krankenhäuser.

Suszeptibilitätsgewichtete MR-Bildgebung (SWI):
Materie kann ein Magnetfeld abschwächen, verstärken oder selbst magnetisch werden. Diese Eigenschaft unterschiedlicher Materie bezeichnet man als ihre magnetische Empfänglichkeit (Suszeptibilität). Verschiedene Gewebe reagieren unterschiedlich auf Magnetfelder. Dies macht man sich bei der suszeptibilitätsgewichteten MR-Bildgebung zunutze, um kontrastreichere Bilder zu erstellen. Die Methode kommt besonders bei der Untersuchung des Gehirns und von Blutgefäßen im Gehirn zum Einsatz. Mithilfe der SWI können beispielsweise Hirntumoren von gesundem Gewebe einerseits aber auch von anderen krankhaften Veränderungen wie Aneurysmen oder Ischämien unterschieden werden.

Zum Weiterlesen: Linktipps, Quellen, Fachinformationen (Auswahl)

Fragen zu Krebs? Wir sind für Sie da: Sie erreichen den Krebsinformationsdienst des Deutschen Krebsforschungszentrum täglich von 8.00 bis 20.00 Uhr unter der kostenlosen Telefonnummer 0800 – 420 30 40. Oder Sie schicken uns eine E-Mail an krebsinformationsdienst@dkfz.de (beim Klick auf den Link öffnet sich ein datensicheres Formular für Ihre Anfrage).

  • Den Stellenwert der Magnetresonanztomographie bei einzelnen Tumorerkrankungen erläutert der Krebsinformationsdienst in der Rubrik "Krebsarten".
  • Ob ein MRT für Sie in Ihrer persönlichen Situation wichtig ist, oder ob andere Diagnoseverfahren bei Ihnen genauso infrage kommen, können jedoch im Zweifelsfall nur Ihre behandelnden Ärzte beurteilen.