Einfluss statischer Magnetfelder auf die kognitive Leistungsfähigkeit

Testperson am Eingang des Tomographen Quelle: DKFZ Heidelberg

Das Forschungsvorhaben "Auswirkung der Exposition mit starken statischen Magnetfeldern auf die kognitive Leistungsfähigkeit von Probanden" wurde im Zeitraum von 2008 bis 2011 am Deutschen Krebsforschungszentrum Heidelberg und am Zentralinstitut für Seelische Gesundheit Mannheim durchgeführt. Es wurde überprüft, ob und in welchem Maße das Wohlbefinden und die kognitive Leistungsfähigkeit von Patienten und im Besonderen des medizinischen Personals durch die Exposition mit statischen Magnetfeldern oder durch die Bewegung in statischen Magnetfeldgradienten beeinträchtigt werden.

Insbesondere bei operativen Eingriffen, die an offenen Magnet-Resonanz-Tomographen durchgeführt werden, muss gewährleistet sein, dass die Leistungsfähigkeit des medizinischen Personals nicht eingeschränkt ist und Patienten dadurch nicht gefährdet werden.

Methode

Zehn unterschiedliche Tests zu Aufmerksamkeit, Reaktionszeit, Gedächtnis, Auge-Hand-Koordination, visueller Kontrastsensitivität und visueller Auflösung, zur Befindlichkeit und zum Stress wurden im statischen Magnetfeld von drei Magnet-Resonanz-Tomographen verschiedener magnetischer Flussdichten (1,5; 3 und 7 Tesla) und zur Kontrolle im feldfreien Raum bei gleichen Umweltbedingungen durchgeführt. Zur Erfassung der Magnetfelder wurde ein Messgerät entwickelt, mit dem gleichzeitig die lokale magnetische Flussdichte und deren zeitliche Änderung für einzelne Probanden gemessen werden konnte.

Ergebnisse

Insgesamt wurden 41 Testpersonen (21 Männer und 20 Frauen) im Alter von 18 - 34 Jahren bei allen Flussdichten jeweils einmal im Zentrum der Magnetbohrung und einmal bei Bewegung durch den Magnetfeldgradienten am Eingang des Scanners untersucht. Die Untersuchung war einfach verblindet, die Probanden waren also nicht darüber informiert, in welcher Flussdichte sie jeweils getestet wurden.

Es zeigten sich keine signifikanten Effekte der verschiedenen statischen Magnetfelder bis sieben Tesla auf die Ergebnisse der einzelnen Kognitionstests. Bezüglich des Wohlbefindens zeigte sich für das Auftreten von Schwindel, Nystagmus (Augenbewegungen), Lichtblitzen und Klingeln im Kopf ein signifikanter Zusammenhang mit dem Anstieg der magnetischen Flussdichte. Schwindel war bei sieben Tesla signifikant stärker ausgeprägt als bei allen anderen Bedingungen. Nach einer kurzen Gewöhnung von einigen Minuten trat er bei 80 Prozent der Testpersonen nicht mehr auf.

Die Messung der Stresshormone vor, während und nach der Untersuchung anhand von Blut- und Speichelproben ergab keine signifikanten Effekte der Flussdichte.

Die per Fragebogen erfassten Schätzungsraten der Testpersonen, in welcher Flussdichte sie sich an einem bestimmten Untersuchungstag befunden hatten, ergaben, dass die Verblindung erfolgreich war. Die Testpersonen konnten die Flussdichte nicht besser als zufällig schätzen.

Zusammenfassung

Vor allem bei magnetischen Flussdichten von sieben Tesla und bei Bewegungen in Magnetfeldgradienten konnten die vorliegenden Angaben zum Auftreten von Schwindel aus der Fachliteratur bestätigt werden. Die Wahrnehmung von Schwindel hatte keinen Einfluss auf die kognitive Leistungsfähigkeit der Testpersonen. Die meisten konnten sich an die Felder schnell gewöhnen und hatten dann keine Beschwerden mehr.

Weitere Informationen

• Auswirkung der Exposition mit starken statischen Magnetfeldern auf die kognitive Leistungsfähigkeit von Probanden - Vorhaben 3608S03009 (Abschlussbericht)
• Heinrich A, Szostek A, Nees F, Meyer P, Semmler W, Flor H (2011) Effects of static magnetic fields on cognition, vital signs, and sensory perception: a meta-analysis. J Magn Reson Imaging. 34(4): 758 - 763
• Heinrich A, Szostek A, Meyer P, Nees F, Rauschenberg J, Gröbner J, Gilles M, Paslakis G, Deuschle M, Semmler W, Flor H (2013) Cognition and sensation in very high static magnetic fields: a randomized case-crossover study with different field strengths. Radiology. 266(1): 236 - 245
• Gilles M, Paslakis G, Heinrich A, Szostek A, Meyer P, Nees F, Rauschenberg J, Gröbner J, Krumm B, Semmler W, Flor H, Meyer-Lindenberg A, Deuschle M. (2013) A cross-over study of effects on the hypothalamus-pituitary-adrenal-(HPA-) axis and the sympathoadrenergic system in magnetic field strength exposure from 0 to 7 Tesla. Stress 16(2): 172 – 180
• Groebner J, Umathum R, Bock M, Krafft AJ, Semmler W, Rauschenberg J (2011) MR safety: simultaneous B0, dΦ/dt, and dB/dt measurements on MR-workers up to 7 T. MAGMA. 24(6): 315 - 322
• Heinrich A, Szostek A, Meyer P, Reinhard I, Gilles M, Paslakis G, Rauschenberg J, Gröbner J, Semmler W, Deuschle M, Meyer-Lindenberg A, Flor H, Nees F (2014) Women are more strongly affected by dizziness in static magnetic fields of magnetic resonance imaging scanners. Neuroreport, 25(14):1081-1084