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StartseiteForschung aktuellMagnetbilder live aus dem Herzen19.03.2010

Magnetbilder live aus dem Herzen

Forscher arbeiten an einem neuen bildgebenden Verfahren

Medizintechnik. – Kernspintomographen durchleuchten den Körper mithilfe von Magnetfeldern und sind aus dem Klinikalltag nicht mehr wegzudenken. Wissenschaftler arbeiten allerdings schon an einer Nachfolgetechnik, die magnetische Nanopartikel zur Bildgebung nutzt. Ein Vorteil wären wesentlich luftigere Geräte als die heute üblichen Kernspin-Röhren.

Von Frank Grotelüschen

Kernspintomographen sind aus dem Klinikalltag nicht mehr wegzudenken. (ethz.ch)
Kernspintomographen sind aus dem Klinikalltag nicht mehr wegzudenken. (ethz.ch)

"Man erkennt eine gute Idee daran, dass sie einfach zu erklären und genial ist. Und dass man sich dann fragt: Warum sind wir nicht früher drauf gekommen? Das gilt auch hierfür!"

Michael Kuhn von Philips Healthcare in Hamburg wundert sich noch heute, dass seine Kollegen erst 2001 auf eine offenbar zündende Idee kamen: ein neues bildgebendes Verfahren, basierend auf winzigen, magnetischen Teilchen.

"Es Ist so, dass kleinste Partikel in den Körper gespritzt werden und dann mit magnetischen Feldern angeregt werden","

sagt Thorsten Buzug vom Institut für Medizintechnik an der Universität Lübeck.

""Die werden mit einem sauberen Sinus angeregt. Und interessanterweise antworten diese Teilchen dann nicht mit der Frequenz, mit der man sie anregt, sondern mit einer Verzerrung der Frequenz. Mit Oberwellen, die sie ausstrahlen."

In etwa läuft das Ganze so: Man nehme eine Stimmgabel und stoße sie an. Zu hören ist ein nahezu lupenreiner Sinuston. Die in Körper injizierten Nanoteilchen reagieren auf diesen Sinuston, sie schwingen mit. Doch antworten sie nicht etwa auch mit einem simplen Sinus, sondern mit deutlich komplexeren Signalen. Das Entscheidende: Abhängig von ihrer Umgebung reagieren die Nanoteilchen immer ein wenig anders. Sind sie zum Beispiel langsam, klingen sie bildlich gesprochen wie eine Gitarre. Sind sie hingegen schnell, klingen sie eher nach einem Klavier. Indem die Experten also die Klänge der magnetischen Nanoteilchen analysieren, können sie auf deren Umgebung schließen. Magnetic Particle Imaging, so heißt das Verfahren, mit dem sich zum Beispiel detailliert verfolgen lässt, wie das Blut durch Herz und Gefäße rauscht. Thorsten Buzug:

"Wir können das Herz und seine Funktion tatsächlich – und das ist die Vision – beim Menschen in Echtzeit in 3D monitoren. Das kann kein anderes Verfahren heute. Deswegen sind wir alle so enthusiastisch. Im Mausversuch hat das schon geklappt. Ein Mäuseherz schlägt 600 Schlägen pro Minute, wenn es eine aufgeregte Maus ist. Und da gibt es schon erste Veröffentlichungen, dass dieses Mäuseherz in 3D gut abzubilden ist."

Um Herzinfarkten vorzubeugen, werden die Herzkranzgefäße derzeit mit Röntgenstrahlung untersucht. Das neue Verfahren verspricht schnelle, hoch aufgelöste 3D-Bilder, schonend für den Patienten. Buzug:

"Weil, anders als bei Röntgenstrahlung ist es so, dass das magnetische Wechselfeld keine unerwünschte Nebenwirkung hat."

Und es gibt noch mehr Ideen, was sich mit dem Magnetic Particle Imaging anfangen ließe, sagt John Weaver vom Dartmouth College in den USA.

"”Die Anwendungen sind sehr breit. So könnte man die magnetischen Nanoteilchen auch mit Antikörpern ausstatten, um damit zum Beispiel Krebs im Frühstadium zu erkennen oder zu überprüfen, wie eine Krebstherapie anschlägt.""

Außerdem denken die Experten daran, die Lungenfunktion zu überwachen oder sich auf die Spur einzelner Zellen zu heften. Aber noch haben die Fachleute wie Michael Kuhn diverse Probleme zu lösen. Etwa die Suche nach magnetischen Nanopartikeln, die optimale Eigenschaften zeigen und zugleich körperverträglich sind.

"Wir brauchen eine Möglichkeit, Eisenoxid-Partikel zu injizieren. Diese Partikel bedürfen der Zulassung. Und so ein Zulassungsverfahren dauert viele Jahre."

Hinzu kommt, dass es bislang nur relativ kleine Prototypen gibt, gerade groß genug, um Mäuse zu untersuchen.

"Wir sind jetzt dabei, an einem Demonstrator zu arbeiten, der bis zu Kaninchen bildgebend erfassen kann. Das wird schon ein größeres System sein."

Der Weg aber zu einem Ganzkörperscanner für den Menschen ist noch weit. Und so dürfte es noch Jahre dauern, bis das Magnetic Particle Imaging Einzug in die klinische Praxis halten kann. Doch eines ist schon klar: Im Gegensatz zum Kernspintomographen wird sich der Patient nicht in eine enge Röhre quetschen müssen. Stattdessen denken die Experten an relativ luftige Geräte – und sogar an einen Scanner, den der Arzt ähnlich einem Ultraschall-Sensor einfach in der Hand halten kann.

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