Die Kernspintomographie ist ein bildgebendes Verfahren zur Darstellung des menschlichen Körpers. Sie gehört zur Untergruppe der Schnittbildverfahren. Sie arbeitet im Gegensatz zur Röntgenuntersuchung nicht mit Röntgenstrahlen, sondern mit sehr starken, konstanten Magnetfeldern und Radiowellen. Ein Magnetfeld, etwa 20.000 mal stärker als das der Erde, einen Hochleistungs-Radiowellen-Sender und -Empfänger, ein paar superschnelle Computer, eine starke Abschirmung gegen störende Funkwellen, fertig ist der Kernspinntomograph.
Die Untersuchungsmethode beruht auf dem physikalischen Prinzip, dass Atomkerne mit ungerader Protonen- oder Neutronenzahl über einen Eigendrehimpuls, den sog. Spin verfügen. Sie werden dadurch zu winzigen Magneten. Der für die Messung geeignetste Atomkern ist das Wasserstoffatom, aber auch 14N, 31P, 23Na und 19F können herangezogen werden. Daher liefert das MRT vor allem von wasserhaltigen Geweben sehr genaue und differenzierte Darstellungen, z.B. von inneren Organen, Gelenkknorpel, Meniskus, Rückenmark und Gehirn. Im Normalzustand sind die Spins ungeordnet. Legt man jedoch ein starkes Magnetfeld an, richten sich die Atomkerne wie eine Kompassnadel parallel oder antiparallel zur Feldrichtung aus und vollführen eine Kreiselbewegung um die Feldlinien des äußeren Magnetfeldes, die man auch als Präzessionsbewegung bezeichnet. Die Frequenz dieser Bewegung wird Larmor-Frequenz genannt.
Die Ausrichtung der Kernspins allein würde noch keine Bilddarstellung erzeugen. Deshalb wird senkrecht zur Richtung des Magnetfelds ein kurzer Hochfrequenzimpuls eingestrahlt. Die Frequenz des Impulses (Resonanzfrequenz) entspricht dabei der Lamor-Frequenz. Der Impuls hat folgende Konsequenzen:

• Die längs des äußeren Magnetfelds ausgerichteten Kernspins werden kurz zum “Schlingern” gebracht bzw. “umgeklappt”.
• Die Kreiselbewegung (Präzession) aller Atomkerne wird kurzzeitig synchronisiert (so genannte Phasenkohärenz). Dadurch entsteht eine senkrecht zu den Feldlinien des äußeren Magnetfelds verlaufende Transversalmagnetisierung. Nach dem Impuls richten sich die Kernspins wieder entlang des äußeren Magnetfelds aus und geben dabei Energie in Form von Wärme an die Umgebung ab. Diesen Prozess der Wiederausrichtung, genauer gesagt des Wiederaufbaus der Längsmagnetisierung, bezeichnet man als “T1-Relaxation”. Er hängt wesentlich von der Wärmeleitfähigkeit des Gewebes ab. Gewebe mit schnellem Wärmetransfer (z.B. Fettgewebe) stellen sich in T1-gewichteten Bildern hell dar, Gewebe mit langsamem Wärmetransfer dunkel (z.B. Liquor). Es kann jedoch noch ein weiterer Aspekt gemessen werden. Mit dem Ausschalten des Hochfrequenzimpulses verlieren die Atomkerne auch ihre phasensynchrone Kreiselbewegung. Der damit verbundene Rückgang der Transversalmagnetisierung wird als T2-Relaxation bezeichnet. Gewebe, die eine Transversalmagnetisierung relativ lange aufrechterhalten können, stellen sich in T2-gewichteten Bildern hell dar (z.B. Wasser). Durch Veränderung der Geräteparameter (MRT-Systemparameter), z.B. der Pulswiederholzeit (TR) oder der Echozeit (TE) kann man am MRT unterschiedliche Wichtungen einstellen:
• T1-gewichtete Bilder (T1w)
• T2-gewichtete Bilder (T2w)
• Protonendichte-gewichtete Bilder (PD-Gewichtung)

Die konkrete elektromagnetische Pulssequenz, die bei einer Untersuchung durchgeführt wird, bezeichnet man als MRT-Sequenz. Durch Kenntnis der unterschiedlichen Magnetisierungsverhalten verschiedener Gewebetypen und eine hohe Auflösung können vom Radiologen anhand der MRT-Bilder pathologische Veränderungen sehr gut erkannt oder ausgeschlossen werden. MRT-Bilder haben in der Regel eine recht hohe Aussagekraft. Schon kleine Tumoren oder Entzündungsherde, usw. können im MRT entdeckt werden. Strukturen, die einen geringen Wassergehalt haben, wie z.B. Knochen, oder luftreiche Regionen wie die Lunge stellen sich dagegen im MRT nicht so gut dar. Die Darstellung und Differenzierung verschiedener Gewebe kann durch den Einsatz spezieller Kontrastmittel (v.a. Gadolinium) verbessert werden. Typisch für das MRT-Untersuchungsgerät ist die lange, relativ enge Röhre, in die der Patient auf einem Liegeschlitten hinein geschoben wird. Die Untersuchungen dauern verhältnismäßig lang, durchschnittlich 15-30 Minuten. Dabei gestalten die Enge und die vom MRT-Gerät erzeugten lauten Klopfgeräusche die Untersuchung leider für den Patienten nicht immer sehr angenehm.
Ein MRT-Gerät erzeugt ein äußerst starkes Magnetfeld. Ein solch starkes Magnetfeld ist maßgeblich für die Auflösung der zu erzeugenden MRT-Bilder. Die magnetische Flussdichte B wird in Tesla angegeben. Ein Tesla entspricht etwa der 20.000fachen Stärke des Erdmagnetfeldes. Die supraleitenden Magnetspulen neuer Tomographen erzeugen in der Regel eine magnetische Flussdichte von 1,5 bis 3 Tesla. In einzelnen, spezialisierten Zentren werden Geräte von bis zu 7 Tesla eingesetzt. Es existieren auch MRT-Geräte mit Flussdichten von 8 bis 9,4 Tesla (2008), die zur Zeit jedoch noch nicht im klinischen Einsatz sind.
Metallische Gegenstände (dazu zählen u.a. mitgeführte Gegenstände wie Geldbeutel, EC-Karten, Schlüssel, aber auch Metallimplantate, Herzschrittmacher, Granatsplitter etc.) dürfen nicht in die Nähe eines MRT-Gerätes gebracht werden. Die MRT ist ein aufgrund ihrer sehr guten Qualität und ihrer breitgefächerten Möglichkeiten gerne eingesetztes diagnostisches Verfahen. Sie ist bei vielen klinischen Fragestellungen anderen bildgebenden Verfahren (z.B. Röntgen, Sonographie, Computertomographie, etc.) überlegen.

Als Linearbeschleuniger bezeichnet man eine bestimmte Art von Teilchenbeschleuniger, bei dem elektrisch geladene Teilchen (meist Elektronen, aber auch andere größere Teilchen wie Protonen, Ionen, etc.) auf einer geradlinigen (“linearen”) Bahn beschleunigt werden. In der Medizin werden Linearbeschleuniger in der Radiotherapie zur Behandlung von Tumoren eingesetzt. Im Linerabeschleuniger erfolgt durch ein hochfrequentes elektrisches Feld (Frequenz ca. 3 GHz) eine starke Beschleunigung von Teilchen (z.B. Elektronen) in einer Röhre, beinahe auf Lichtgeschwindigkeit. Die Beschleunigungs-Spannung der gängigen Linearbeschleuniger reicht von 6 bis 21 MV. Die Teilchen-Energie beträgt dementsprechend von 6 bis 21 MeV.

Am Ende der Röhre treten die Elektronen aus, werden durch ein Magnetfeld in die gewünschte Richtung umgelenkt und auf ein Target geschossen, das ultraharte Röntgenstrahlung erzeugt (oder alternativ direkt in Form von Elektronenstrahlung auf den Patienten gerichtet). Durch den Ausgleichskörper wird die Strahlung möglichst homogen gebündelt. Durch viele Blei-Lamellen (im Multi-Leaf-Collimator) mit einer Breite von wenigen Millimetern lässt sich das Strahlenfeld individuell anpassen, so dass der Tumor optimal bestrahlt und das umliegende Gewebe geschont werden kann. Um umliegendes Gewebe so gut wie möglich zu schonen, wird der Tumor aus verschiedenen Richtungen bestrahlt (Mehrfeldertechnik), wobei sich die Strahlenbündel jeweils im Tumorbereich überlappen. Strahlerkopf und der Tisch, auf dem der Patient liegt, sind um eine Achse drehbar, so dass ein Tumor aus beliebigen Richtungen bestrahlt werden kann.

Die Bestrahlungsplanung und -Überwachung erfolgt heutzutage digital.

Die Nuklearmedizin ist ein Zweig der Medizin und beschäftigt sich mit der Anwendung offener radioaktiver Substanzen in Diagnostik und Therapie. Es werden gezielt radioaktive Stoffe in den Körper eingebracht:

• um eine Bildgebung von Organen zu erzeugen, z.B.
• Szintigraphie
• SPECT
• PET

um Organe oder definiertes Zielgewebe zu zerstören, z.B.

• Radiojodtherapie
• Radiosynoviorthese

Dabei werden stets sogenannte Tracer (Radionuklide) in den Körper eingebracht, die eine definierte Halbwertszeit und Pharmakokinetik besitzen.