Unterschiede in der Bildqualität: MRT mit hoher vs. niedriger Feldstärke
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eines der wichtigsten bildgebenden Untersuchungsverfahren der Radiologie. Ein entscheidender Vorteil besteht in der sehr präzisen Darstellung von Weichgewebe. Außerdem bedarf es bei dieser Untersuchungsmethode keines Einsatzes von ionisierender Strahlung zur Aufnahme der Bilder. Stattdessen werden bei der MRT starke Magnetfelder und Hochfrequenzimpulse für die Darstellung der inneren Körperstrukturen, Tumorerkrankungen oder anderer Veränderungen genutzt. Für die Qualität der Aufnahmen spielt die Feldstärke eine zentrale Rolle.
Welchen Einfluss hat die Feldstärke bei der MRT?
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- Die MRT benötigt keine Strahlung, denn die radiologischen Bilder entstehen auf Basis starker Magnetfelder.
- In der medizinischen Praxis werden meist Feldstärken bis zu 3 Tesla verwendet.
- Eine Erhöhung der Feldstärke verbessert das MR-Signal.
Die MRT macht sich zunutze, dass Wasserstoffprotonen im Körper als magnetischer Dipol agieren und sich in künstlichen Magnetfeldern neu ausrichten. Dabei hat die Feldstärke auf verschiedene Aspekte Einfluss, wie:
- die Bildqualität,
- die diagnostische Genauigkeit und
- die physikalisch-technischen Rahmenbedingungen, unter denen die Untersuchung durchgeführt wird.
Im Rahmen der Aufnahmen kommt es zum sogenannten „physiologischen Rauschen“ (störende Effekte durch Atmung oder Blutflussänderungen). Darüber hinaus kommt es auch zu einem „thermischen Rauschen“. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (S/R) ist daher eine wichtige Größe zur Beurteilung der Bildqualität. Wird das S/R zu hoch, überlagert es das Bildsignal (MR-Signal) vollständig und die Auswertung der Bilder ist nicht mehr möglich.
Höhere Feldstärke verbessert Verhältnis aus MR-Signal zu Rauschen
In der Radiologie wird versucht, bei bildgebenden Verfahren wie der Computertomographie (CT) oder der MRT, auf technischem Weg eine Verbesserung der Bildqualität zu erreichen. Im Fall der MRT hat sich gezeigt, dass eine Erhöhung der Feldstärke zu positiven Effekten führt. Hintergrund: Während sich das MR-Signal bei deren Anpassung quadratisch ändert, nimmt das Rauschen nur linear zu. Damit verbessert sich das Verhältnis von Signal und Rauschen zueinander. Heutzutage sind MRT-Geräte mit Feldstärken zwischen 1,5 und 3 Tesla im Einsatz (Tesla ist die Einheit der Flussdichte, wird aber auch als Maß der Feldstärke verwendet).
Allerdings ergeben sich aus einer Steigerung der Feldstärke auch gewisse Einschränkungen. Allerdings ergeben sich aus einer Steigerung der Feldstärke gewisse Einschränkungen. In neuroradiologischen Studien kam es bei Untersuchungen mit Feldstärken zwischen 1,5, 3 und 7 Tesla bei der höchsten Magnetfeldstärke zu Einschränkungen der Bildqualität durch Artefakte. Zudem waren Kontrastverschlechterungen zwischen einzelnen Gewebearten zu erkennen. Allerdings sind diese Einschränkungen eher gering [1].
Zudem werden mit der Erhöhung der Feldstärke die technischen Voraussetzungen höher. Für MRT-Geräte ab 1,5 Tesla verwenden Hersteller supraleitende Spulen bzw. Elektromagnete. Um diese Feldstärke zu realisieren, müssen Magnetresonanztomographen mit einer entsprechend starken Kühlung ausgestattet werden, da supraleitende Eigenschaften erst nahe dem absoluten Nullpunkt entstehen.
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Fazit: Die Magnetfeldstärke beeinflusst die MRT-Auflösung
In der medizinischen Praxis werden MRT-Geräte mit einer Magnetfeldstärke bis zu 3 Tesla eingesetzt. Damit lassen sich hochauflösende Aufnahmen von Weichgewebe anfertigen und Tumore, Metastasen oder Fehlbildungen mittels eines minimalinvasiven Verfahrens darstellen. Die Höhe der Feldstärke beeinflusst die Bildqualität durch eine Verbesserung der Auflösung, führt gleichzeitig aber auch zu Artefakten.
[1] Umutlu L, Kraff O, Fischer A, Forsting M, Lauenstein TC, Ladd ME, Maderwald S, Schlamann M. Magnetfeldstärkenvergleich in der Neuroradiologie: 1,5 versus 3 versus 7 Tesla. RöFo – Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen und der bildgebenden Verfahren. 2012;184:VO312_2. DOI: 10.1055/s-0032-1311222
