Warum ist ein Kernspintomograf so laut? – Antwort des Monats
Mal rattert und hämmert es rhythmisch, dann ist ein hochfrequentes Kreischen zu hören: Patienten, die im Magnetresonanztomografen (MRT) liegen, müssen bis zu 100 Dezibel ertragen. Was in etwa dem Lärm eines Presslufthammers entspricht. Die Geräusche entstehen, wenn sich im Kernspintomografen Stromspulen, die sogenannten Gradientenspulen, sehr schnell ein-und ausschalten. Elektromagnetische Kräfte, die zwischen den stromdurchflossenen Windungen und dem Magnetfeld wirken, zerren an den Spulen, deformieren sie leicht und versetzen sie in Schwingung, was als lautes Brummoder Klopfgeräusch zu hören ist.
Das MRT arbeitet mithilfe von Magnetfeldern und Radiowellen. Dabei macht man sich den Eigendrehimpuls (Spin) der Wasserstoffprotonen in unserem Körper zunutze. Sie drehen sich um die eigene Achse und verhalten sich wie kleine Magnete. In der Röhre sorgt ein tonnenschwerer Magnet für ein Feld, das etwa dem 100.000-Fachen des Erdmagnetfeldes entspricht. Dadurch richten sich die Kernspin-Achsen wie Kompassnadeln parallel zu diesem Feld aus.
Schaltet man nun kurzzeitig mit der gleichen Frequenz, mit der die Protonen wie Kreisel um ihre Achse rotieren, einen Radioimpuls ein, kippt der Spin aus der Richtung des Magnetfeldes. Schaltet man den Impuls ab, ordnen sich die Atomkerne wieder parallel zum Magnetfeld an. Je nach Gewebeart dauert es unterschiedlich lang, bis die Ordnung wiederhergestellt ist. Diese Abklingzeit misst das MRT bis zu 1.000 Mal in der Sekunde. Aus diesen empfangenen Signalen kann man allerdings noch keine dreidimensionalen Bilder zusammensetzen. Dafür braucht es die krachmachenden Gradientenspulen: Ihre Magnetfelder lassen sich in allen drei Raumrichtungen dazuschalten, und sie überlagern das Hauptmagnetfeld. Auf diese Weise erregt man die Protonen selektiv, das heißt in nur einer gewünschten Gewebeschicht, und erhält dadurch dreidimensionale Bilder.
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