Die Entwicklung der Magnetresonanztomographie

Die Geschichte der Magnetresonanztomographie reicht von der physikalischen Entdeckung des Felix Bloch & Edward Purcell zur Real-Time-Bildgebung. Mit der Magnetresonanztherapie wurde der Traum von einem gesundheitsneutralen, ungefährlichen Untersuchungverfahren zur Wahrheit.


Einige der unten gezeigten Abbildungen wurden dem Buch "Magnetic Resonance in Medicine" von Prof. Peter A. Rinck mit freundlicher Genehmigung des abw-Verlages und des Autors entnommen.

 

~1800: Die mathematischen Grundlagen für MRT Bilder werden vor etwa 200 Jahren beschrieben

 

Jean-Baptiste Fourier (1768-1830), ein enger Vertrauter von Napoléon Bonaparte, zeitweilig Präfekt im französischen Départment Isère und einer der bedeutensten Mathematiker seiner Zeit beschreibt die nach ihm benannte Fourier-Transformation. Ohne diese wäre die Errechnung von MRT Bildern nicht möglich.
 
Jean-Baptiste Fourier

 


~1900: Der Vater der Magnetfelder

 

Nikola Tesla (1856-1943), ein außergewöhnlicher Visionär, entwickelt das Radio und den Wechselstrom. Neben seinen über 700 Patenten, welche er im Laufe seines bewegten Lebens angemeldet hat, beschreibt er die Entstehung und die Wirkung von Magnetfeldern. Die heutige international verwendete Einheit für die Stärke eines Magnetfeldes ist nach ihm benannt.
 
Nikola Tesla

 


1946: Die physikalische Entdeckung des „Kern-Spins“ durch Bloch und Purcell

 

Felix Bloch und Edward Purcell entdeckten unabhängig voneinander, dass bestimmte Atomkerne in einem externen Magnetfeld in der Lage sind, hochfrequente Radiowellen zu absorbieren. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Frequenz der eingestrahlten Hochfrequenz (HF)-Pulse mit der Eigenfrequenz der Atomkerne, der sogenannten Larmorfrequenz (f0) übereinstimmt.
 
oben: Bloch, unten: Purcell

 


1952: Auszeichnung durch das Nobelpreis-Komitee

 

Nobelpreis der Physik für Bloch und Purcell.

 


1971: Kann die neue Technik auch zur Diagnose von Krankheiten verwendet werden?

 

Raymond Damadian entdeckt anhand von in-vitro Versuchen, dass sich die Protonenrelaxationszeiten von malignen Tumoren und normalem Gewebe unterscheiden. Er erzeugt allerdings noch keine Schichtbilder, sondern misst mit seiner sogenannten ‚FONAR’ Technik ein-dimensionale Relaxationszeiten in unterschiedlichen Geweben.
 

 


1973: Schnelle Verbreitung in Physik und Chemie - nun folgt der Einsatz an Lebewesen

 

Paul Lauterbur/ New York zeigt die ersten biologischen Anwendungen in der hoch angesehenen Zeitschrift ‚Nature’: erste ortsaufgelöste Abbildung eines flüssigkeitsgefüllten Modells. Die Idee, Magnetfeldgradienten in allen drei Dimensionen zu schalten, um zwei- oder drei-dimensionale Bilder zu erzeugen, entsteht, als er die ersten CT Bilder zu Gesicht bekommt.
 

 


1974: Beim Tier spielt Zeit keine Rolle

 

Raymond Damadian in Aberdeen/ Schottland kann die erste Abbildung eines Tumors an einem lebenden Tier präsentieren.
 

 


1975: Eine wesentliche Vereinfachung der Datenakquisition

 

Richard Ernst aus Zürich beschreibt die Datenakquisition mit der ‚NMR Fourier Zeugmatographie’. Diese Grundlagen werden bis heute für die MRT verwendet.
 

 


1977: Der Beweis: Die Technik ist auch am Menschen anwendbar

 

R. Damadian gelingt das erste Bild des menschlichen Körpers – ein Thoraxquerschnitt. Obwohl das Bild technisch sensationell ist und Wissenschaftler in aller Welt aufhorchen lässt, reicht die Ortsauflösung bei weitem nicht für eine diagnostische Verwendung. Die Aufnahmezeiten betragen mehrere Stunden und sind damit für eine praktische Anwendung viel zu lang.
 

 


1978: Nur bei erheblich verkürzter Aufnahmezeit besteht Aussicht auf eine klinische Anwendung

 

Peter Mansfield in Nottingham beschleunigt die Bildakquisition deutlich: Es wird nunmehr eine ganze Bildzeile gleichzeitig statt eines einzigen Bildpunktes ausgelesen.
 

 


1978: EMI, bereits Pionier der CT Entwicklung, nun auch Vorreiter bei MRT

 

Ian R. Young und Hugh Clow, zwei Mitarbeiter der englischen Firma EMI, welche die ersten Computer-Tomographen entwickelt hatte, gelingen die ersten Schichtbilder des menschlichen Gehirns.
 

 


1981: In Aberdeen, Nottingham und Hammersmith werden erstaunliche Entdeckungen gemacht

 

Erste klinische Anwendungen werden veröffentlicht: Eine Unterscheidung zwischen malignem Tumor und gesundem Gewebe. Ferner gibt es erste Vergleiche zum CT, z.B. bei Demylinisierungen bei der Multiplen Sklerose. Der Vorteil der MRT liegt im deutlich höheren Weichteilkontrast.
 

 


~1981: Die Geräte sind technische Kolosse

 

Die ersten Geräte enthielten einen zirkulären Permanentmagneten. Diese bestanden aber aus ferromagnetischem Material und wogen leicht über 100 Tonnen! (einer der Gründe, warum bis heute manche MRT Abteilung im Keller einer Klinik zu finden ist!). Als Alternative wurden Widerstandsmagneten eingesetzt. Nachteile: hoher Kühlbedarf für die sich erwärmende Spule, maximal 0.3 Tesla (T) Feldstärke zu erreichen. Durchgesetzt haben sich supraleitende Magneten, welche Feldstärken auch deutlich über 1 T erlauben. Die ersten Magneten werden von Oxford Magnets hergestellt. Bis heute werden die meisten Magneten in dieser Region fabriziert.

 


1981: Klinischer Einsatz: keine Strahlung, höchster Kontrast

 

Die Methode findet klinisch zunehmende Akzeptanz und wird insbesondere für die Diagnostik des Zentralen Nervensystems (ZNS) zur Methode der Wahl. Vorteile sind neben dem hohen Weichteilkontrast die fehlende Strahlenbelastung, die Möglichkeit, Bilder in allen Schichtorientierungen anzufertigen, sowie die fehlende Beeinträchtigung der Bildqualität durch den dichten Knochen.

 


1982: Neue Impulse für die Bildgebung

 

N. Muller beschreibt die ‚Off-Resonance’ Bildgebung. Heutzutage wird diese als Transfer-Magnetisierungs-Bildgebung bezeichnet
 

 


1981: Auch die MRT benötigt Kontrastmittel

 

Die Schering AG in Berlin hinterlegt das erste Patent für ein durch Dr. Weinmann entwickeltes MRT Kontrastmittel. Ende der 80er Jahre wird dieses Gd-DTPA (Magnevist®) als erstes MRT-Kontrastmittel im Handel verfügbar. Die Verteilung ähnelt jener der iodhaltigen Röntgenkontrastmittel. Die Verträglichkeit ist jedoch deutlich besser. Zunächst hatte man geglaubt, die MRT als ‚Hochkontrastverfahren’ würde keine Kontrastmittel benötigen.
 

 


~1984: Keine Spur von Radioaktivität!

 

Der Begriff NMR für Nuclear Magnetic Resonance, welcher immer wieder fälschlicherweise mit Radioaktivität in Verbindung gebracht wurde, wird zunehmend durch MRT (Magnet-Resonanz-Tomographie) ersetzt.

 


1985: Das extrem starke Magnetfeld (mehr als 1000x stärker als das Erdmagnetfeld) birgt Gefahren

 

Eine Mobilisierung eines Eisensplitters durch das statische Magnetfeld eines MR Tomographen führt zur Erblindung eines Patienten. Es ist der erste bekanntgewordene schwere Unfall in der medizinischen MRT. Im selben Jahr wird ein MTA von zwei fast 50 kg schweren Eisenplatten (diese waren zu nah an MRT Einheit abgestellt worden), welche durch den Magneten beschleunigt wurden, getroffen und schwer verletzt.

 


1989: Der Nimbus der ungefährlichen Untersuchung weicht

 

Erster Todesfall durch ein MRT Gerät. Der Patient trug einen Herzschrittmacher, welcher im MRT Gerät beschädigt wird und aussetzt.

 


~1988: Auch in der Herzbildgebung hält die MRT Einzug

 

Neue Techniken ermöglichen den Einsatz der MRT für die Bildgebung des Herzens. Hierfür sind enorme technische Anstrengungen notwendig, um das Herz in der sehr kurzen Phase ohne Bewegung (Enddiastole) darzustellen. Voraussetzung ist eine Kopplung der Messungen an den Herzrhythmus durch die Kopplung an ein kontinuierlich im Gerät abgeleitetes EKG.

 



  | < 1 >  2  Vor >>