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Wissenswertes

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Die Magnetresonanztomographie (MRT, kurz auch MR-Tomographie von griech.  „Schnitt, abgeschnittenes Stück“ und „ritzen, malen, schreiben“) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der medizinischen Diagnostik zur Darstellung von Struktur und Funktion der Gewebe und Organe im Körper eingesetzt wird.

Die MRT wird immer dann eingesetzt, wenn Verfahren mit Röntgen oder Ultraschall keine klaren Aussagen liefern können oder wenn dynamische Prozesse, wie etwa Stoffwechselvorgänge im Gehirn, untersucht werden sollen.
Mit der MRT kann man Schnittbilder des menschlichen (oder tierischen) Körpers erzeugen, die eine Beurteilung der Organe und vieler krankhafter Organveränderungen erlauben.

Die Magnetresonanztomographie basiert auf sehr starken Magnetfeldern sowie elektromagnetischen Wechselfeldern im Radiofrequenzbereich, mit denen bestimmte Atomkerne (meistens die Wasserstoffkerne/Protonen) im Körper angeregt werden. Empfangen werden extrem schwache elektromagnetische Felder, die von den angeregten Atomkernen ausgesendet werden. Im Gerät wird keine Röntgenstrahlung oder andere ionisierende Strahlung erzeugt oder genutzt. Eine wesentliche Grundlage für den Bildkontrast sind unterschiedliche Relaxationszeiten verschiedener Gewebearten. Daneben trägt auch der unterschiedliche Gehalt an Wasserstoff-Atomen in verschiedenen Geweben (z. B. Muskel, Fett, Knochen, Luft) zum Bildkontrast bei.

ine alternative, synonyme Bezeichnung der Magnetresonanztomographie ist Kernspintomographie, unter Medizinern zuweilen auch abkürzend "Kernspin" genannt; dieser Begriff wird jedoch in Fachkreisen seltener benutzt. Die gelegentlich verwendete Abkürzung MRI stammt vom englischen Fachbegriff Magnetic Resonance Imaging.

Zahlreiche spezielle MRT-Verfahren wurden entwickelt, um außer Lage und Form der Organe auch Informationen über ihre Mikrostruktur und Funktion (besonders ihrer Durchblutung) darzustellen. Zu diesen speziellen Verfahren gehören zum Beispiel die Magnetresonanzangiographie (MRA), die zeitaufgelöste oder dynamische MRT, die Perfusions-MRT, die Diffusions-MRT und Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) sowie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT oder fMRI) des Gehirns.

Tesla (T) ist eine abgeleitete SI-Einheit für die magnetische Flussdichte oder Induktion. Die Einheit wurde im Jahre 1960 auf der Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) in Paris nach Nikola Tesla benannt.

Die magnetische Flussdichte, auch als magnetische Induktion bezeichnet, umgangssprachlich und unpräzise manchmal auch Magnetfeld genannt, ist eine physikalische Größe. Sie hat das Formelzeichen B und steht für die Flächendichte des magnetischen Flusses welcher durch ein bestimmtes Flächenelement hindurch tritt. Das Formelzeichen geht zurück auf den schottischen Physiker James Clerk Maxwell, der in seinen Aufzeichnungen die Buchstaben B, C und D für das magnetische und E, F und G für das elektrische Feld verwendete.

 

Die magnetische Flussdichte ist eine Größe der Elektrodynamik. Sie ist der Quotient aus der Lorentzkraft F, die ein vom Strom I durchflossener Leiter der Länge l in einem Magnetfeld erfährt, und dem Produkt dieser Stromstärke I und Leiterlänge l. Dabei orientieren sich die Feldlinien senkrecht zum Strom-

1 Tesla ist eine sehr große Einheit. So beträgt das Erdmagnetfeld zum Beispiel am 50. Breitengrad 4,8 · 10^-5 T, am Äquator 3,1 · 10^-5 T (rund 1% eines größeren Hufeisenmagneten). Sehr starke Neodym-Eisen-Bor Magnete (Dauermagnete) erreichen rund 1,5 T, allerdings nur für kleine Volumen (unter 1cm!).

Um ausreichend starke Magnetfelder (über 1 Tesla) bei großem Durchmesser (ca. 1 m) erreichen zu können werden supraleitende Metalllegierungen (z.B. NbTi) zu Drähten verarbeitet und in flüßigem Helium, bei - 269 °C mit hohen Strömen beladen. Damit wird ein konstantes Magnetfeld über Jahre erzeugt, zumindest solange die Kühlung aufrecht erhalten wird. Deswegen sind die Magnetspulen thermisch sehr gut isoliert und ständig mit flüßigem Helium gekühlt.

Um mit einprägsamen Verhältnissen zu sprechen,
unser 7 Tesla Hochfeld MRT ist...

  • 140.000 Mal stärker als das Erdmagnetfeld
  • Ein Magnet mit 34 Tonnen Gewicht und 270 Tonnen Eisen zur Abschirmung
  • Hochaufgelöste Darstellung komplexer Prozesse im Körper
  • Weltweite Spitzenforschung in Wien

Keine Sorge, für die folgende Erklärung benötigen Sie kein Physik-Studium. Allerdings muss an dieser Stelle deswegen darauf hingewiesen werden, dass die Erklärungen bewusst laienhaft gehalten sind und somit in einigen Teilen auch etwas ungenau sind.

Die Magnetresonanztomographie, kurz MRT, nutzt den sogenannten Kernspin von Atomen (Wasserstoff, Phosphor, Kohlenstoff), die man sich vereinfacht als sehr kleine Magneten vorstellen kann und die im Menschen in großer Zahl vorhanden sind. Im Normalfall sind diese Kernspins in alle möglichen Richtungen magnetisch ausgerichtet. Gerät man in ein sehr starkes Magnetfeld, so wie im Inneren des MR-Tomographen der Fall ist, richten sich die Atome in dessen Richtung ähnlich einer Kompassnadel aus. Dies spürt man nicht.
Der überwiegende Teil der Atome richtet sich genau mit dem Feld aus, ein verschwindend kleiner Teil genau entgegengesetzt (um 180° gedreht). Dies kann man sich bei der Untersuchung zu Nutze machen. Physikalisch beschrieben entsteht dabei eine Energiedifferenz (delta E).

Der zu untersuchende Bereich wird nach der magnetischen Ausrichtung mit Radiowellen angeregt und die vom Körper zurückgesandten Signale werden aufgefangen. Auch dies ist nicht schädlich für den Körper. Die Frequenz der Radiowellen ist von der Magnetfeldstärke und der Kernsorte abhängig. Bei der klassischen MR-Bildgebung werden Wasserstoffatome gemessen, wobei die Radiowellen bei 1 Tesla Magnetfeldstärke eine Frequenz von etwa 42MHz haben müssen. Bei 7 Tesla arbeitet man somit mit rund 300MHz.

Um den Menschen Schicht für Schicht erfassen zu können, wird mittels zusätzlicher Magnetspulen über die zu messende Strecke ein sukzessiv ansteigend starkes Magnetfeld erzeugt, wodurch sich die Bereiche genau abgrenzen lassen. So wird Schritt für Schritt ein Bild nach dem anderen erstellt und schlussendlich, setzt man alle Bilder zusammen, ein dreidimensionales Bild.

Da unterschiedliches Gewebe auch einen unterschiedlich hohen Wasserstoffatom-Anteil besitzt kann man die einzelnen Bereiche sehr gut unterscheiden. Je höher die räumliche Auflösung dabei ist, abhängig von der maximalen Feldstärke, desto feiner kann man die Organe darstellen. Bei hohem Gehalt an Wasserstoffatomen im Gewebe wird der Bereich im MRT-Bild heller.

Nikola Tesla (serbisch Никола Тесла, * 10. Juli 1856 in Smiljan, Kaisertum Österreich, heute Kroatien; † 7. Januar 1943 in New York, USA) war ein Erfinder und Elektro-Ingenieur. Seine bedeutendste erfinderische Leistung in der Elektrotechnik ist sein Beitrag zur Nutzbarmachung des Wechselstroms.

Biografie

Tesla wurde als Sohn serbischstämmiger Eltern (Milutin und Djuka Tesla) in der kroatischen Lika im Dorf Smiljan unweit von Gospić geboren. Er besuchte zunächst das Gymnasium in Gospić, danach in Karlovac. Nach seiner Ausbildung 1876 bis 1878 an der Technischen Universität von Graz, der Universität von Prag und in Budapest entwickelte er die Idee, Wechselstrom zur Energieübertragung zu nutzen und dafür unter anderem geeignete Elektromotoren zu bauen. 1882 zog Tesla nach Paris, um dort für den europäischen Ableger der Unternehmen von Thomas Edison zu arbeiten. 1884 siedelte er praktisch ohne Finanzmittel nach New York über, wo er erneut Arbeit bei Edison fand.

Im Gegensatz zu Edison widmete sich Tesla der Nutzung des Wechselstroms und wandte sich Edisons Konkurrenten Westinghouse zu, wo er seine technischen Visionen eher vertreten sah. Die weitere technische Entwicklung gab Tesla Recht, heute wird zur Stromversorgung weitgehend Wechselstrom eingesetzt. Nach seinen Erfolgen im Bereich der Energieversorgung arbeitete er an Systemen zur Beleuchtung und in der Hochfrequenz- und Medizintechnik.
Er starb zu einem unbekannten Zeitpunkt zwischen dem 6. Januar und 8. Januar 1943 im Alter von 86 Jahren an Herzversagen im Hotel New Yorker, der Totenschein bestätigte unverdächtige Umstände. Trotz seiner erheblichen Zahl an Erfindungen hinterließ er einen Schuldenberg. Er pflegte einen teuren Lebensstil und am Ende seines Erfinderlebens zog er sich mehr und mehr zurück. Seine Urne befindet sich heute im Belgrader Nikola-Tesla-Museum.

Teslas Erfindungen und technisches Gesamtwerk

Die wichtigste technische Neuerung von Teslas erstem Jahrzehnt in Amerika war der zweiphasige elektrische Generator, der letztlich dem Wechselstrom zum weltweiten Siegeszug verhalf. Im Mai 1885 verkaufte er dessen Patentrechte an George Westinghouse, obwohl wesentliche Arbeiten im Betrieb Edisons entstanden waren. Darauf hin brach ein erbitterter Konkurrenzkampf zwischen Edisons Gleichstromsystemen und Tesla-Westinghouses Wechselstromsystemen aus, der als Stromkrieg bekannt wurde. Dieser wurde letztendlich 1891 durch die Drehstromübertragung Lauffen-Frankfurt beigelegt.
Auf der Weltausstellung 1893 in Chicago bewies Teslas System, dass es im großen Stil eingesetzt werden konnte und weniger Leitungsverluste als Gleichstrom hatte, wofür die Transformierbarkeit des Wechselstromes entscheidend war. Während dieses Wettbewerbs um das bessere System wurde von den Befürwortern des Gleichstromes zu Demonstrationszwecken der elektrische Stuhl mit Wechselstrom betrieben, um jedem die Gefährlichkeit dieses Systemes vor Augen zu führen. Aus Spott prägten die Gegner des Wechselstromes den Begriff to be westinghoused.

Tesla experimentierte anschließend mit verschiedenen Beleuchtungssystemen und dem Tesla-Transformator zur Erzeugung von Hochfrequenzwechselstrom. Daraus entstand als medizinische Anwendung der sogenannte Violet Wand. In Folge entwickelte er außerdem den ersten Radiosender im Wardenclyffe Tower und die weltweit erste Fernsteuerung.

Tesla war Miterfinder des heutigen Dreiphasenwechselstrom-Systems. Diese Erfindungen fielen in eine Zeit, in der weitere Forscher und Techniker die Grundlagen der heutigen elektrischen Energieübertragung („Starkstromtechnik“) legten. Später wandte sich Tesla anderen technischen Themen der Energieübertragung zu. Allein in den USA konnte er in etwa 50 Berufsjahren 112 Patente anmelden. Während seiner aktiven Zeit wurden viele Erfindungen fast gleichzeitig von mehreren Menschen gemacht und es war nicht immer der Patentinhaber, der sie wirtschaftlich nutzen konnte.

Auszug aus Wikipedia.org