Antwort von Prof. Dr. Ingolf Bernhardt, Professor für Biophysik an der Universität des Saarlandes: CT steht für Computertomografie und ist nichts anderes als Röntgen. Bei einer einfachen Röntgenaufnahme wird beispielsweise Strahlung auf ihre Lunge gelenkt. Je nach Dichte des Gewebes absorbiert es die Röntgenstrahlen unterschiedlich stark. Dadurch werden die Strahlen an verschiedenen Stellen mehr oder weniger durchgelassen und auf einem Röntgenfilm aufgezeichnet. Das Ergebnis ist ein zweidimensionales Bild vom bestrahlten, dreidimensionalen Objekt.

Bei der Tomografie ist das Endprodukt nicht zwei-, sondern dreidimensional. Die Aufnahme erfolgt punktweise. Bei den Geräten der neuen Generation rotiert die Röntgenröhre um den Patienten und mehr als 1000 feststehende Detektoren messen die ankommende Strahlung immer genau gegenüber von dem Punkt an dem die Röntgenröhre gerade ist. Das hat den Vorteil, dass man aus einer Schnittebene genaue, punktweise Informationen bekommt. Der Rest wird unscharf. Jetzt können sie diese Bilder natürlich alle aneinanderkleben und an die Wand hängen, um eine Vorstellung vom dreidimensionalen Bild zu bekommen. Der Computer kann die Bilder jedoch viel effektiver miteinander verknüpfen.

Die Kernspintomografie, häufig auch Magnetresonanztomografie, kurz MRT, genannt, hat mit radioaktiver Strahlung überhaupt nichts zu tun. Für diese Methode ist zunächst einmal ein hohes, festes Magnetfeld in der Größenordnung von 0,5 bis 3 Tesla nötig. Die Geräte in der Medizin haben 1,5 Tesla, neue Geräte 3 Tesla. Verglichen mit dem Magnetfeld der Erde, welches etwa 50 Mikrotesla beträgt, ist dieses also etwa 100.000 Mal stärker.

Dadurch erreiche ich eine Gesamtmagnetisierung der Atome. Das heißt, durch dieses hohe magnetostatische Feld werden die Magnetfelder der Atome in eine bestimmte Richtung ausgelenkt. Um punktweise zu untersuchen, müssen sie zusätzlich noch ein Gradientenfeld einführen, welches das hohe magnetische Feld an einer bestimmten Stelle sozusagen ein bisschen abkippt. Außerdem benötigen sie ein sogenanntes gepulstes Hochfrequenzfeld, welches in einer bestimmten Frequenz die Magnetisierung bestimmter Atome in eine andere Richtung auslenkt. Stellen sie sich die Magnetfelder der Atome als Pfeil vor. Alle Atome sind zunächst in eine Richtung ausgelenkt, also alle Pfeile zeigen in eine Richtung. Durch das gepulste Hochfrequenzfeld bewegt sich nun der Pfeil immer hin und her, schlägt nach links und rechts aus. Danach kehren sie in ihre Ausgangslage zurück. Man spricht von Relaxation. 1971 konnte Raymond Damadian zum ersten Mal zeigen, dass sich die Relaxationszeiten von gesundem Gewebe und Tumor-Gewebe signifikant unterscheiden.

Aufgrund der räumlichen und zeitlichen Änderung der Magnetfelder durch dieses Hochfrequenzfeld wird in einer Empfängerspule eine Wechselspannung erzeugt. Das ist das gemessene Signal. Jetzt ist noch die richtige Resonanzbedingung für die Magnetfeldstärke wichtig. Diese nennt man auch Larmorfrequenz. Sie ist für jeden Kern, für jedes Atom anders. Für Protonen beispielsweise liegt die Resonanzbedingung bei 42,58 MHz pro Tesla. Wenn ich also ein hohes magnetisches Feld von 1 Tesla habe und will die Verteilung von Protonen in ihrem Körper untersuchen, dann geht das bei einer Resonanz von 42,58 MHz Hochfrequenzfeld. Bei medizinischen Untersuchungen interessiert meistens die Resonanzbedingung für Protonen, weil ja Weichteile untersucht werden, also ob jemand beispielsweise einen Meniskusschaden hat. Denn Weichteile bestehen zum Großteil aus Wasser, also H₂0 und jedes Wassermolekül besitzt nun mal zwei Protonen, also H⁺. Im Gegensatz dazu, werden bei der CT meist harte Gewebe, also Knochen untersucht.

Aufgezeichnet von Nicole Paschek