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MRT – Wechselwirkungen mit magnetisch aktivem und elektrisch leitfähigem Material

  • F. SchickEmail author
Leitthema
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Zusammenfassung

Hintergrund

Bei MRT-Untersuchungen sind Patienten einem sehr starken statischen Magnetfeld sowie energiereichen elektromagnetischen Wechselfeldern ausgesetzt. Dies kann bei Implantaten oder unabsichtlich in den Untersuchungsbereich gebrachten Gegenständen mit magnetischen oder elektrisch leitfähigen Komponenten zu unerwünschten und gefährlichen Effekten führen.

Methode

In dieser Arbeit werden basierend auf bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten die wichtigsten Wechselwirkungsmechanismen zwischen den magnetischen und elektrischen Feldern bei der MRT mit Körpergewebe und körperfremden Materialien systematisch beschrieben.

Praxisrelevante Ergebnisse

Die im Körper natürlicherweise vorkommenden Stoffe sind überwiegend diamagnetisch und führen zu kaum wahrnehmbaren Kraftwirkungen in der MRT. Dagegen treten bei ferromagnetischen Stoffen wie Eisen am Eingangsbereich des Untersuchungstunnels Translationskräfte von mehr als dem Hundertfachen der Gewichtskraft auf. Auf längliche ferromagnetische Gegenstände wirken zusätzliche Drehmomente. Elektrisch gut leitfähige Materialien wie Metalle oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe sind ebenfalls sicherheitsrelevant. Besonders in langen leitfähigen Strukturen, wie sie häufig in Implantaten vorkommen, können sich während der MRT-Untersuchung starke Ströme und an den Endstücken hohe elektrische Spannungen ausbilden. Die Höhe der elektrischen Spannungen an den Implantaten und die Stromdichte im angrenzenden Gewebe, das sich dabei stark erhitzen kann, sind im Einzelfall schwer vorhersehbar. Implantate, die ausgedehnte Ringströme zulassen, zeigen oft deutliche Vibrationen durch Gradientenschaltungen. Außerdem treten an leitfähigen Platten oder Ringen merkliche Gegenkräfte auf, wenn sie im Magnetfeld schnell gekippt werden.

Schlüsselwörter

Sicherheit Statisches Magnetfeld Radiofrequenz Gewebeverbrennungen Metall 

MRI—Interactions with magnetically active and electrically conductive material

Abstract

Background

Patients undergoing MRI examinations are exposed to a strong static magnetic field and powerful electromagnetic alternating fields. Undesired or even dangerous effects could be caused if implants or objects with magnetic or electrically conductive elements are accidentally brought into the examination area.

Methods

Relevant interactions in MRI between magnetic/electric fields and body tissue as well as foreign materials are systematically presented, based on proven physical principles.

Results of practical relevance

Natural components of the human body are mainly diamagnetic leading to only hardly perceptible magnetic forces in MRI. In contrast, ferromagnetic items as iron show translational forces of more than hundred times their weight force when brought to the entry of the bore. Lengthy ferromagnetic items are additionally subjected to torque. Materials with high electrical conductivity as metals and carbon fibre-reinforced plastic are also safety relevant. Especially long conductive structures as often present in implants are prone to induced strong electrical currents and high voltages at their end portions. Maximum voltages occurring at the implants and current density in adjacent tissue which might cause significant heating are hardly predictable for individual cases. Implants providing extended conductive loops for ring currents often show strong vibrations due to gradient switching. Counter forces must be considered when tilting conductive plates or ring structures inside the magnetic field area.

Keywords

Safety Static magnetic field Radio frequency Tissue burning Metals 

Notes

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

F. Schick gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet keine von dem Autor durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren.

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Copyright information

© Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Sektion für Experimentelle Radiologie, Abteilung für Diagnostische und Interventionelle RadiologieUniversitätsklinikum TübingenTübingenDeutschland

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