Warum ist ein MRT so laut?

Hör mal, wer da hämmert: Die Klangproduktion beim Magnetresonanztomografen (MRT) funktioniert ähnlich wie bei einem Lautsprecher.

Er dröhnt und hämmert, er zischt und piept. Der Magnetresonanztomograf, kurz MRT, ist ein sehr nützlicher, aber oft lauter „Fotoapparat“für den menschlichen Körper. Mediziner und Forschende nutzen ihn, um hochauflösende Bilder aus dem Inneren eines Menschen zu gewinnen. Wer sich einmal Gewebe oder Organe hat untersuchen lassen, kennt die lange „Röhre“und vor allem den Lärm, den sie produziert: „Ein MRT kann Lautstärken von über 120 Dezibel erzeugen, ähnlich wie ein Rockkonzert“, erklärt Andreas Berg vom Forschungszentrum Hochfeld MR der Med-Uni Wien. Doch was macht ihn manchmal so laut?

Ein Magnetresonanztomograf besitzt, wie der Name andeutet, einen Magneten. Ringförmig angeordnet bildet dieser die Röhre, in die man bei der Untersuchung gefahren wird. Der Magnet wird mit flüssigem Helium gekühlt und verliert dadurch seinen elektrischen Widerstand. So kann er ein starkes Magnetfeld erzeugen, das in Tesla gemessen wird. Gängige Modelle arbeiten mit 1,5, drei oder sogar sieben Tesla. „Je nach Stärke des MRT haben wir es mit dem 30.000 bis 140.000-fachen Magnetfeld der Erde zu tun“, so Berg. Dieses Magnetfeld „lenkt“unsere Atome, was sich die Wissenschaft zunutze macht.

Ein Tanz der Moleküle

„Jedes Atom unseres Körpers besitzt eine elektrische Ladung, da es aus positiv geladenen Protonen und negativ geladenen Elektronen besteht“, erklärt der Forscher. Wir können sie uns wie kleinste Magnete vorstellen, die sich schwach am Magnetfeld der Erde orientieren. Wird ein Mensch in das Magnetfeld eines MRTs gelegt, richten sich seine Atome nun in diesem Magnetfeld aus. Sie sind dabei aber nicht statisch, sondern eiern wie ein langsamer Kreisel auf seiner Spitze um die Richtung des Magentfeldes: sie „präzedieren“. Das Foto im MRT entsteht, indem die kreiselnden Atome „angeschubst“werden. Dafür muss das Magnetfeld in Resonanz mit der Präzessionsbewegung der Atome sein. „Ähnlich wie bei einer Schaukel, muss der Anschubsende eben die Schwingung kennen, er muss in Resonanz mit dem Schaukelnden sein“, erklärt Berg. Dort, wo Resonanz existiert, können Atome mittels Radiowellen angeschubst werden und kreiseln für kurze Zeit stärker. Ist der Impuls vorbei, kreiseln sie zurück in ihre Ursprungsbewegung und senden dabei Radiowellen aus, die von Antennen aufgefangen, verstärkt und in Graustufen auf einem Bildschirm übersetzt werden.

Doch wieso macht das so einen Lärm? Für die Bildgebung werden zusätzliche Magnete, die „Gradientenspulen“, benötigt. Sie verändern das permanente Magnetfeld des MRT, damit die Resonanzaktivierung nur in einem kleinen Bereich stattfindet. Somit werden nur bestimmte Ausschnitte eines Menschen „fotografiert“.

Das magnetische Feld der Gradientenspulen wird dabei pro Sekunde bis zu 1000 Mal ein- und ausgeschaltet, was der Klangfolge eines Presslufthammers recht ähnlich sein kann. Der Stromimpuls erzeugt eine Schwingung der Spulen, die zwar klein, aber sehr laut ist. „Nach dem selben Prinzip funktioniert auch ein Lautsprecher“, erläutert MR-Forscher Andreas Berg.

Im Laufe der Jahre sind MRT übrigens immer leiser geworden. Bei einer Untersuchung nehmen wir trotzdem gern einen Hörschutz.

„Ein MRT kann Lautstärken erzeugen, ähnlich wie ein Rockkonzert.“

Andreas Berg, Med-Uni Wien