- Elektro- physiologie
- Messen, wie Nervenzellen miteinander kommunizieren
- Histologie
- Gewebeschnitte geben einen Einblick in den zellulären Aufbau des Gehirns
- MRT
- Anatomische Bildgebung von Gewebekontrasten
- fMRT
- Dem Gehirn bei der Arbeit zuschauen
- MRS
- Messung bestimmter Substanzen im Gehirn
- Medizinische Eingriffe
- Operationen werden nur unter Vollnarkose durchgeführt
- Implantate
- Es werden nur bioverträgliche Implantate aus Titan oder Spezialkunststoff verwendet
- Alternativen
- Möglichkeiten und Grenzen von Alternativ-Methoden zu Tierversuchen
Funktionsweise von Magnetresonanztomographie (MRT)
- Vertikaler 4,7 Tesla Magnetresonanztomograph
Was wird mit MRT gemessen?
Bei der MRT wird ein Signal von Wasser, genauer gesagt von den Wasserstoffkernen, im Gewebe gemessen. Dazu wird ein starkes, sehr homogenes Magnetfeld (etwa 30.000 bis 330.000-faches Erdmagnetfeld) sowie Anregungsenergie in Form von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich (64 bis 700 MHz) benötigt, welche über eine Sendeantenne für kurze Zeit (wenige Mikrosekunden) eingestrahlt wird. Dabei korrespondiert die Anregungsfrequenz des Wassermoleküls mit einer ganz bestimmten Magnetfeldstärke. So liegt z.B. die Anregungsfrequenz von Wasser in einem 7 Tesla Magnetfeld bei 300 MHz. Durch die Anregung nimmt das Molekül zunächst Energie auf, die es aber nach kurzer Zeit (Millisekunden bis Sekunden) wieder abgibt. Mittels einer empfindlichen Antenne können die abgestrahlten Radiofrequenzen beobachtet werden, wobei noch Frequenzunterschiede von 1 bis 0,1 Hz gemessen werden können.
Wie entsteht das Bild und die dreidimensionale Information im MRT?
Das Bild entsteht durch die Darstellung verschiedener Informationen aus der MRT-Messung als Hell-Dunkel-Kontrast. Die darstellbare Information ergibt sich unter anderem aus dem Wassergehalt und dessen Verteilung im Gewebe, dem Sauerstoffgehalt im Gewebe sowie den besonderen elektromagnetischen Eigenschaften des Wasserstoffmoleküls und seiner direkten Umgebung.
Zur dreidimensionalen Ortskodierung variiert man kurzzeitig das Magnetfeld in den drei verschiedenen Raumrichtungen mit Hilfe der sogenannten Gradientenspulen in einer kontrollierten Art und Weise. Dadurch ist die Resonanzfrequenz des Wassermoleküls an verschiedenen Orten unterschiedlich. Mittels Computeranalyse können diese unterschiedlichen Frequenzsignale wieder zurückberechnet und zu einem Abbild des untersuchten Objektes kombiniert werden.
Wie wird das starke Magnetfeld erzeugt und warum ist MRT so laut?
Für MRT-Untersuchungen wird ein starkes homogenes Magnetfeld benötigt. Um dieses zu erzeugen, wird ein mehrere hundert Kilometer langer, supraleitender Spezialdraht als Spule gewickelt, in dem dann bei sehr tiefen Temperaturen (-269 °C, Temperatur von flüssigem Helium) ein widerstandfreier Strom fließt. Je stärker das Magnetfeld, desto höher die Empfindlichkeit der Messung. Zur Ortskodierung in der dreidimensionalen Bildgebung werden sehr kurze, mehrere hundert Ampere starke elektrische Ströme in einer kleineren sogenannten 'Gradientenspule' eingespeist. Das dabei erzeugte Magnetfeld verursacht Vibrationsbewegungen, welche als laute Geräusche wahrgenommen werden.
Bei der MRT wird ein Signal von Wasser, genauer gesagt von den Wasserstoffkernen, im Gewebe gemessen. Dazu wird ein starkes, sehr homogenes Magnetfeld (etwa 30.000 bis 330.000-faches Erdmagnetfeld) sowie Anregungsenergie in Form von elektromagnetischen Wellen im Radiowellenbereich (64 bis 700 MHz) benötigt, welche über eine Sendeantenne für kurze Zeit (wenige Mikrosekunden) eingestrahlt wird. Dabei korrespondiert die Anregungsfrequenz des Wassermoleküls mit einer ganz bestimmten Magnetfeldstärke. So liegt z.B. die Anregungsfrequenz von Wasser in einem 7 Tesla Magnetfeld bei 300 MHz. Durch die Anregung nimmt das Molekül zunächst Energie auf, die es aber nach kurzer Zeit (Millisekunden bis Sekunden) wieder abgibt. Mittels einer empfindlichen Antenne können die abgestrahlten Radiofrequenzen beobachtet werden, wobei noch Frequenzunterschiede von 1 bis 0,1 Hz gemessen werden können.
Wie entsteht das Bild und die dreidimensionale Information im MRT?
Das Bild entsteht durch die Darstellung verschiedener Informationen aus der MRT-Messung als Hell-Dunkel-Kontrast. Die darstellbare Information ergibt sich unter anderem aus dem Wassergehalt und dessen Verteilung im Gewebe, dem Sauerstoffgehalt im Gewebe sowie den besonderen elektromagnetischen Eigenschaften des Wasserstoffmoleküls und seiner direkten Umgebung.
Zur dreidimensionalen Ortskodierung variiert man kurzzeitig das Magnetfeld in den drei verschiedenen Raumrichtungen mit Hilfe der sogenannten Gradientenspulen in einer kontrollierten Art und Weise. Dadurch ist die Resonanzfrequenz des Wassermoleküls an verschiedenen Orten unterschiedlich. Mittels Computeranalyse können diese unterschiedlichen Frequenzsignale wieder zurückberechnet und zu einem Abbild des untersuchten Objektes kombiniert werden.
Wie wird das starke Magnetfeld erzeugt und warum ist MRT so laut?
Für MRT-Untersuchungen wird ein starkes homogenes Magnetfeld benötigt. Um dieses zu erzeugen, wird ein mehrere hundert Kilometer langer, supraleitender Spezialdraht als Spule gewickelt, in dem dann bei sehr tiefen Temperaturen (-269 °C, Temperatur von flüssigem Helium) ein widerstandfreier Strom fließt. Je stärker das Magnetfeld, desto höher die Empfindlichkeit der Messung. Zur Ortskodierung in der dreidimensionalen Bildgebung werden sehr kurze, mehrere hundert Ampere starke elektrische Ströme in einer kleineren sogenannten 'Gradientenspule' eingespeist. Das dabei erzeugte Magnetfeld verursacht Vibrationsbewegungen, welche als laute Geräusche wahrgenommen werden.