Sicherheit und Wohlbefinden von Patient*innen bei der MRT gewährleisten

Das Verständnis der potenziellen Gefahren der Magnetresonanztomographie erfordert ein gewisses Wissen über die grundlegenden Prinzipien. Im lebenden Gewebe befinden sich große Mengen an Wasser- und Fettmolekülen, die Wasserstoffatome enthalten. Die Magnetresonanztomographie nutzt die Kerne dieser Wasserstoffatome, auch Protonen genannt, um Bilder zu erzeugen. Mit der MRT lässt sich die Stellung und Konzentration der Protonen im Körper, entsprechend der Lage der verschiedenen Gewebe sowie deren Gewebeeigenschaften, darstellen.

Die Magnetresonanztomographie erfordert drei Hauptkomponenten: Den Magneten, die Gradientenspulen und die Hochfrequenz-Sende- und Empfangsspulen. Der Magnet erzeugt ein sehr starkes Magnetfeld, das die Protonen im Körper ausrichtet. Die Gradientenspulen ändern das Magnetfeld in drei Ebenen, sodass die betroffenen Protonen eine andere Schwingungsfrequenz als ihre Umgebung haben. Dies ermöglicht die Ortsbestimmung der Protonen, was eine notwendige Voraussetzung für die Bildgebung mit einem MRT-System ist.

Die HF-Senderspule sendet ein Hochfrequenzsignal auf einer bestimmten, durch die Magnetfeldstärke bestimmten Frequenz aus. Diese Frequenz wird als Resonanzfrequenz bezeichnet. Die betroffenen Protonen absorbieren die HF-Energie. Die damit angeregten Protonen erzeugen ein HF-Signal, das von der HF-Empfangsspule empfangen wird. Das erkannte Signal liefert die Daten, die zur Erstellung eines Bildes benötigt werden. Das Hauptmagnetfeld, das Gradientenmagnetfeld und die HF-Energie zusammen ergeben detaillierte Bilder, die die MRT zu einem wertvollen Instrument für die Diagnose und Behandlungsplanung machen.

Das Magnetfeld zieht Objekte aus Stahl oder anderen ferromagnetischen Materialien mit enormer Kraft an. Diese Kraft ist 30.000 bis 60.000 Mal stärker als das Magnetfeld der Erde. Sogar schwere Objekte können in den Magneten fliegen. Das Magnetfeld kann auch Drehmoment- oder Verdrehungskräfte auf ferromagnetische Objekte erzeugen. Objekte wie bestimmte Implantate können durch die magnetische Kraft einem Drehmoment ausgesetzt sein, was möglicherweise zu Gewebeschäden führen kann. Das Magnetfeld eines MRT-Systems mit seinem supraleitenden Magneten ist ständig aktiv und erfordert stets besondere Vorsicht.

Das Hauptmagnetfeld bleibt nicht vollständig auf die Magnetöffnung beschränkt. Alle Magneten sind von einem Magnetfeld umgeben, das sich durch Magnetfeldlinien darstellen lässt. Die magnetische Anziehungskraft ist an verschiedenen Stellen rund um das MRT-Gerät unterschiedlich. Die Kraft ist an der Mündung der Magnetöffnung am höchsten. Weitere Informationen zu den Feldlinien und Anziehungskräften bei unterschiedlichen Feldstärken finden Sie in der technischen Beschreibung. Während der Raumplanung wird eine kontrollierte Zugangsfläche rund um das MRT-System festgelegt. Außerhalb dieser Fläche stellt das statische Magnetfeld für die Allgemeinheit keine Gefahr dar. Im kontrollierten Zugangsbereich besteht eine potenzielle Gefahr. Bei den meisten Standorten fällt der kontrollierte Zugangsbereich mit dem Untersuchungsraum zusammen. Der Untersuchungsraum muss mit einem Sicherheitskennzeichnungsschild mit dem Warnzeichen „Starkes Magnetfeld“ versehen sein.

Gegenstände aus magnetischen Materialien dürfen nicht in den Zugangskontrollbereich gebracht werden. Die magnetische Anziehungskraft zieht ferromagnetische Objekte zum Magneten. Auf diese Weise können große Metallobjekte wie eine Sauerstoffgasflasche oder eine Reinigungsmaschine zu hochgefährlichen Geschossen werden. Objekte werden mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Magneten gezogen und gefährden alle, die sich in ihrer Flugbahn befinden. Selbst kleine Objekte können zu gefährlichen Projektilen werden. Ein Gegenstand wie eine kleine Büroklammer oder Haarnadel kann leicht Geschwindigkeiten von 65 Kilometern pro Stunde oder noch höher erreichen, wenn er in einen MRT-Magneten gezogen wird, und kann schweren Sachschaden oder schwere Verletzungen verursachen.

Größere und schwerere Objekte erfahren eine stärkere Kraft, da die Anziehungskraft ungefähr proportional zur Masse des Objekts ist. Die Anziehungskraft nimmt im Streufeld in einem starken Feldgradienten schnell zu, wenn man sich dem Magneten nähert. Ein Objekt, das keine ferromagnetischen Eigenschaften zu haben scheint, kann plötzlich in den Magneten gezogen werden, wenn man einen Schritt näher kommt. Die Anziehungskraft nimmt mit abnehmendem Abstand exponentiell zu. Das Magnetfeld verdreht außerdem ferromagnetische Objekte, sodass sie sich entlang der Richtung des Magnetfelds ausrichten. Verdrehungs- und Drehmomentkräfte können für Patient*innen mit ferromagnetischen Implantaten gefährlich sein, da diese Kräfte das Implantat verschieben, wobei Gewebe zerreißen oder Blutgefäße aufreißen können. Aneurysmaclips im Hirn sind durch diesen Effekt besonders gefährdet.

Das Magnetfeld kann auch die Funktion aktiver Implantate wie Schrittmacher und tiefer Hirnstimulatoren betreffen. Im Allgemeinen darf keine Person mit solchen Geräten den MR-Untersuchungsraum betreten, außer wenn das Gerät ausdrücklich vom Hersteller als bedingt MR-tauglich markiert ist und die angegebenen Einschränkungen bekannt sind und eingehalten werden können. Daher muss jeder, der den Untersuchungsraum betritt, auf Risikofaktoren untersucht werden.

Um die Lage von Strukturen im menschlichen Körper zu ermitteln, setzt jedes MR-System geschaltete Gradientenmagnetfelder ein. Diese geschalteten Gradientenfelder sind nur während der Aufnahme aktiv und reichen nicht über den Magneten hinaus. Jedes MRT-System verfügt über einen Satz aus drei Gradientenspulen. Diese Gradientenspulen erzeugen die Gradientenmagnetfelder, die für die räumliche Codierung des MR-Signals verwendet werden. Die Gradientenfelder werden in drei zueinander senkrechten Richtungen angewendet, um verschiedene Bildgebungsebenen zu erzeugen. Die Gradientenfelder werden während der Aufnahme an- und ausgeschaltet.

Die Leistung des Gradienten wird typischerweise durch zwei Eigenschaften definiert: die Amplitude des Gradientenmagnetfeldes und die Anstiegsgeschwindigkeit der Gradientenfelder. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Gradientenfelder (Slew-Rate) ist die Geschwindigkeit, mit der die Gradienten die erforderliche Amplitude erreichen können. Die Zeit bis zum Erreichen der erforderlichen Amplitude wird als Anstiegszeit bezeichnet. Höhere Anstiegsgeschwindigkeiten sind lauter und können zu vermehrter Stimulation peripherer Nerven führen. Das Verhältnis zwischen der Änderung der Magnetfeldamplitude, dB, und der Zeit, die für diese Änderung benötigt wird, dt, ist dB/dt. Die Größe dB/dt wird in Tesla pro s (T/s) gemessen. Hohe Werte von dB/dt können zu einer stärkeren peripheren Nervenstimulation führen. Implantathersteller geben meist einen dB/dt-Grenzwert für das Scannen und das Implantat an.

Die Gefahren, die mit dem schnellen Schalten und hohen Gradienten verbunden sind, umfassen Hörschäden durch Lärm, Beschwerden der Patientin bzw. des Patienten durch periphere Nervenstimulation und die potenzielle Fehlfunktion aktiver Implantate.

Lärm entsteht durch die schnell geschalteten elektrischen Ströme, die durch die Gradientenspulen fließen. Diese elektromagnetische Kraft ist als Lorentzkraft bekannt. Da die Gradientenspulen nicht frei beweglich sind, führt die plötzliche Krafteinwirkung während des Scans zum typischen Klopfgeräusch. Je höher bei einem Scan die dB/dt-Werte sind, desto lauter ist das Klopfen. Das erzeugte Geräusch kann Schalldruckpegel erreichen, die so hoch sind, dass sie Unbehagen verursachen oder zu Tinnitus oder Hörschäden führen können.

Der vorhergesagte Schalldruckpegel für jede MR-Scansequenz wird auf der Benutzeroberfläche angezeigt. Der Schalldruck wird in Dezibel (dB) angezeigt, das ist relativ zum empfohlenen maximalen Schalldruckpegel. Internationale MRT-Sicherheitsstandards für Patient*innen erlauben einen maximalen Schalldruckpegel von 99 dB(A) für bis zu eine Stunde. Während der MRT-Untersuchung müssen Patient*innen einen Gehörschutz tragen, da der Lärm des Systems als unangenehm empfunden und den Grenzwert von 99 dB(A) überschreiten kann. Zum Gehörschutz gehören angemessen sitzende Ohrstöpsel, die eine ausreichende Schalldämpfung von mehr als 30 Dezibel bieten. Es wird empfohlen, immer zusätzlich den Philips Kopfbügel zu verwenden. Der vom System erzeugte Lärm stellt nicht nur eine Gefahr für die Patient*innen dar, sondern betrifft auch alle, die sich während des Scans im Untersuchungsraum aufhalten. Stellen Sie sicher, dass alle Personen, die sich während der Untersuchung im Untersuchungsraum aufhalten, einen geeigneten Gehörschutz erhalten.

Ein weiterer Effekt der hohen dB/dt-Werte ist die periphere Nervenstimulation, PNS. PNS wird durch schnelle Veränderungen der Gradientenfelder verursacht. Diese schnelle Veränderung induziert elektrische Felder im menschlichen Körper und kann ein Kribbeln oder oberflächennahes Muskelzucken verursachen. PNS tritt außerhalb des bildgebenden Volumens wahrscheinlich nicht auf und wird daher in der Regel nur von der untersuchten Person erlebt. Jeder Mensch empfindet die periphere Nervenstimulation unterschiedlich und an verschiedenen Körperstellen. Nicht bei allen Patient*innen tritt PNS auf. PNS ist vorübergehend und es sind keine langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen im Zusammenhang mit Nervenstimulation bekannt. PNS tritt häufiger bei Scans auf, die einen schnellen Gradientenwechsel erfordern, wie er beispielsweise bei der Diffusionsbildgebung und der fMRT zum Einsatz kommt.

Der erwartete PNS-Level kann auf der Benutzeroberfläche angezeigt werden, er wird als Prozentsatz des mittleren Schwellenwerts angegeben. Eine PNS von 55 % bedeutet, dass der Patient mit einer Wahrscheinlichkeit von 55 % eine PNS empfindet. Scans mit hoher PNS können am Warnungssymbol erkannt werden. Wenn der erwartete PNS-Wert über 80 % liegt, wird eine Warnmeldung angezeigt. Die Warnmeldung wird angezeigt, wenn zum ersten Mal ein Scan mit hohem PNS-Wert gestartet wird.

Für Patient*innen mit aktiven Medizinprodukten besteht das Risiko einer Fehlfunktion. Aktive Medizinprodukte wie Schrittmacher, tiefe Hirnstimulatoren oder Insulinpumpen enthalten eine Energiequelle wie eine Batterie oder können induktiv gekoppelt werden. Die Exposition gegenüber den geschalteten Gradienten kann die Funktionsweise des Geräts verändern und zu einer Fehlfunktion führen. Befolgen Sie stets die Vorgaben, die vom Anbieter des Medizinprodukts in der Gerätedokumentation festgelegt wurden, und verwenden Sie die Software ScanWise Implant, um das System auf diese vorgeschriebenen Grenzen zu beschränken. ScanWise Implant bietet eine schrittweise Anleitung zur Eingabe der MR-Bedingungen des Implantatherstellers. Ihr Philips MR-System wendet diese Werte dann automatisch auf die gesamte Untersuchung an.

Das MR-System verwendet einen leistungsstarken Magneten, um die Protonen im Körper auszurichten. Für die Bildgebung von Protonen im Körper wird ein HF-Signal auf eine Zielfläche übertragen. Eine große HF-Sende- und Empfangsspule, die HF-Körperspule, ist in den Scanner eingebaut. Der Untersuchungsbereich wird mittig in der HF-Körperspule platziert, oft zusammen mit einer Empfangsspule. Die HF-Sendespule sendet ein HF-Signal auf einer bestimmten Frequenz. Diese wird als Resonanzfrequenz bezeichnet. Die betroffenen Protonen absorbieren die HF-Energie. Die damit angeregten Protonen erzeugen ein HF-Signal, das von der HF-Empfangsspule empfangen wird. Das erkannte Signal liefert die Daten, die zur Erstellung eines Bildes benötigt werden. Je näher eine Empfangsspule an der untersuchten Person und am Untersuchungsbereich ist, desto stärker ist das detektierte MR-Signal und damit der Detailgrad der Bilder.

Während einer MR-Untersuchung wird HF-Energie auf den Körper übertragen. Dies kann potenziell zu einer Erwärmung der untersuchten Person führen. Die Temperaturerhöhung im Körper ist proportional zu der an die Person abgegebenen Gesamtenergie. Dies wird auch „spezifische Energiedosis“ (SED) genannt. Die SED wird durch die SAR und den Scan-Dauer bestimmt. SAR ist die spezifische Absorptionsrate, also die von Patient*innen aufgenommene HF-Leistung pro Masseneinheit, ausgedrückt in Watt pro Kilogramm. Internationale Normen setzen Grenzwerte für die SAR fest. Bei der Angabe der SAR-Werte ist die Scandauer noch nicht berücksichtigt. Die SED entspricht dem Produkt aus SAR und Scan-Dauer, wird in Kilojoule pro Kilogramm angegeben und gibt einen Hinweis auf die Erwärmung des Patienten.

Die SAR- und SED-Werte werden für jeden Scan angezeigt. Für SED werden die voraussichtlichen, verabreichten und gesamten SED-Werte während der gesamten Untersuchung angezeigt. Auf der MR-Bedienkonsole wird die SED sowohl als numerischer Wert als auch in Form einer SED-Statusanzeige dargestellt. Die SED-Statusanzeige wird im Untersuchungs-Dashboard angezeigt.

Scans mit hohen SAR-Werten (über 2 W pro kg) oder Scannen über eine länger andauernde Zeit können die untersuchte Person erwärmen und zu vermehrtem Schwitzen führen. Beim Schwitzen können unbeabsichtigte HF-Kreise zwischen Körperteilen entstehen und so zu Verbrennungen führen. Führen Sie Scans in normaler Betriebsart durch, wobei der SAR-Wert für den gesamten Körper unter 2 W pro kg bleibt. Wenn möglich, sollte der Einsatz von Scans mit hohen SAR-Werten minimiert werden. Wo dies jedoch erforderlich ist, empfiehlt es sich, die SAR-Scans über die gesamte Untersuchung zu verteilen, indem Sie Hoch-SAR-Scans mit Niedrig-SAR-Scans abwechselnd durchführen. Vermeiden Sie es, Hoch-SAR-Scans am Ende einer Untersuchung mit hoher SED durchzuführen. Um das Abkühlen des Körpers zu unterstützen, stellen Sie die Patientenbelüftung beim Scannen von SAR-Sequenzen mit mehr als 2 W pro kg auf Maximum ein.

Es sollte beachtet werden, dass die thermische Last und die damit verbundene Temperaturerhöhung im untersuchten Körper bei einer Magnetresonanztomographie mit möglichen lokalen, durch HF-Energie verursachten thermischen Verletzungen oder Verbrennungen nichts zu tun hat und ggf. noch hinzukommt. Das übertragene HF-Feld führt zur Induktion elektrischer Ströme im Körper. Diese Ströme fließen durch das elektrisch leitfähige Gewebe des menschlichen Körpers, was zur Wärmeableitung führt. Die übertragene HF-Energie und die damit verbundene Wärmeableitung stellen für alle Patient*innen eine potenzielle Gefahr dar. Wärmeempfinden und Gewebeerwärmung können auftreten, wenn der untersuchte Körper die erzeugte Wärme nicht effektiv abgeben kann.

Das Risiko von Verletzungen aufgrund von HF-Energie ist bei Patient*innen mit eingeschränkter Thermoregulation höher, wie zum Beispiel: Neugeborene, ältere, sedierte, hypertensive und adipöse Patient*innen. Zu den Bedingungen, die die Thermoregulation beeinträchtigen können, zählen Diabetes mellitus, bestimmte Krebsarten, kardiovaskuläre Beeinträchtigungen sowie die Anwendung bestimmter Medikamente wie Diuretika, Beruhigungsmittel oder Vasodilatatoren. Weitere Risikofaktoren für thermische Verletzungen bestehen bei folgenden Patient*innen: mit Fieber, Schwangere, Patient*innen mit großflächigen dunklen Tätowierungen (einschließlich Permanent-Make-up), Patient*innen, die Zwischenfälle nicht wahrnehmen oder kommunizieren können, wie bewusstlose, sedierte, narkotisierte, gelähmte, pädiatrische oder verwirrte Patient*innen, sowie Menschen, die thermisch isoliert sind, zum Beispiel durch einen Gips- oder Fiberglasverband.