Geschichte & Kultur

Die Erfindung der Magnetresonanztomographie (MRT)

Die Erfindung der Magnetresonanztomographie (MRT)

Die Magnetresonanztomographie (allgemein als „MRT“ bezeichnet) ist eine Methode, um in den Körper zu schauen, ohne chirurgische Eingriffe, schädliche Farbstoffe oder Röntgenstrahlen zu verwenden. Stattdessen verwenden MRT-Scanner Magnetismus und Radiowellen, um klare Bilder der menschlichen Anatomie zu erzeugen.

 

Stiftung in Physik

Die MRT basiert auf einem in den 1930er Jahren entdeckten physikalischen Phänomen namens „Kernspinresonanz“ – oder NMR -, bei dem Magnetfelder und Radiowellen dazu führen, dass Atome winzige Funksignale abgeben. Felix Bloch und Edward Purcell, die an der Stanford University bzw. der Harvard University arbeiteten, entdeckten NMR. Von dort aus wurde die Zusammensetzung chemischer Verbindungen mittels NMR-Spektroskopie untersucht.

 

Das erste MRT-Patent

1970 entdeckte Raymond Damadian, ein Arzt und Wissenschaftler, die Grundlage für die Verwendung der Magnetresonanztomographie als Werkzeug für die medizinische Diagnose. Er fand heraus, dass verschiedene Arten von tierischem Gewebe Antwortsignale mit unterschiedlicher Länge aussenden und, was noch wichtiger ist, dass Krebsgewebe Antwortsignale aussendet, die viel länger dauern als nicht krebsartiges Gewebe.

Weniger als zwei Jahre später reichte er beim US-Patentamt seine Idee ein, die Magnetresonanztomographie als Instrument für die medizinische Diagnose einzusetzen. Es trug den Titel „Gerät und Verfahren zum Nachweis von Krebs im Gewebe“. 1974 wurde ein Patent erteilt, das das weltweit erste auf dem Gebiet der MRT erteilte Patent hervorbrachte . Bis 1977 schloss Dr. Damadian den Bau des ersten Ganzkörper-MRT-Scanners ab, den er als „unbezwingbar“ bezeichnete.

 

Schnelle Entwicklung in der Medizin

Seit der Erteilung dieses ersten Patents hat sich die medizinische Verwendung der Magnetresonanztomographie rasant entwickelt. Das erste MRT-Gerät im Gesundheitsbereich war Anfang der 1980er Jahre erhältlich. Im Jahr 2002 waren weltweit rund 22.000 MRT-Kameras im Einsatz, und es wurden mehr als 60 Millionen MRT-Untersuchungen durchgeführt.

 

Paul Lauterbur und Peter Mansfield

Im Jahr 2003 erhielten Paul C. Lauterbur und Peter Mansfield für ihre Entdeckungen in der Magnetresonanztomographie den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Paul Lauterbur, Professor für Chemie an der State University von New York in Stony Brook, schrieb eine Arbeit über eine neue Bildgebungstechnik, die er „Zeugmatographie“ nannte (vom griechischen Zeugmo „Joch“ oder „Zusammenfügen“). Seine bildgebenden Experimente bewegten die Wissenschaft von der einzelnen Dimension der NMR-Spektroskopie in die zweite Dimension der räumlichen Orientierung – eine Grundlage der MRT.

Peter Mansfield aus Nottingham, England, hat die Nutzung von Gradienten im Magnetfeld weiterentwickelt. Er zeigte, wie die Signale mathematisch analysiert werden konnten, wodurch eine nützliche Bildgebungstechnik entwickelt werden konnte. Mansfield zeigte auch, wie extrem schnell eine Bildgebung erreicht werden kann.

 

Wie funktioniert die MRT?

Wasser macht etwa zwei Drittel des Körpergewichts eines Menschen aus, und dieser hohe Wassergehalt erklärt, warum die Magnetresonanztomographie in der Medizin weit verbreitet ist. Bei vielen Krankheiten führt der pathologische Prozess zu Veränderungen des Wassergehalts zwischen Geweben und Organen, was sich im MR-Bild widerspiegelt.

Wasser ist ein Molekül aus Wasserstoff- und Sauerstoffatomen. Die Kerne der Wasserstoffatome können als mikroskopische Kompassnadeln fungieren. Wenn der Körper einem starken Magnetfeld ausgesetzt ist, werden die Kerne der Wasserstoffatome in Ordnung gebracht – stehen Sie „zur Aufmerksamkeit“. Bei Einwirkung von Funkwellenimpulsen ändert sich der Energiegehalt der Kerne. Nach dem Puls kehren die Kerne in ihren vorherigen Zustand zurück und es wird eine Resonanzwelle emittiert.

Die kleinen Unterschiede in den Schwingungen der Kerne werden mit fortschrittlicher Computerverarbeitung erkannt; Es ist möglich, ein dreidimensionales Bild aufzubauen, das die chemische Struktur des Gewebes widerspiegelt, einschließlich der Unterschiede im Wassergehalt und in den Bewegungen der Wassermoleküle. Dies führt zu einem sehr detaillierten Bild von Geweben und Organen im untersuchten Bereich des Körpers. Auf diese Weise können pathologische Veränderungen dokumentiert werden.

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