Ein Kernspintomograph misst, wie sich die Kerne von Wasserstoffatomen im Körper verhalten. Der Patient legt sich dazu in eine Röhre, in das Feld eines starken Magneten. Ähnlich wie der Feldwebel die Soldaten strammstehen lässt, richtet dieser Magnet die Wasserstoffkerne im Körper aus. Dann bringt er sie mit Radiowellen zum Torkeln. Danach schwingen die Kerne in ihre Ausgangslage zurück, wobei sie elektromagnetische Signale aussenden. Diese Signale registriert der Tomograph und setzt sie um in ein räumliches, ein dreidimensionales Bild. Klaes Golman von der Firma Amersham Health in Malmö will dieses Prinzip nun umkrempeln.
Es ist eine völlig neue Variante der Kernspintomographie. Sie gibt einem ein viel stärkeres Signal von den Kernen.
Golmans Verfahren nutzt nicht wie üblich die Kerne von Wasserstoff, sondern von Kohlenstoff. Genauer gesagt von einer bestimmten Sorte von Kohlenstoff, dem Isotop C13. C13 ist in allen organischen Molekülen zu einem Prozent enthalten, z. B. in Aminosäuren und in Zuckermolekülen. Das bedeutet: Man kann C13-haltigen Zucker als Kontrastmittel für den neuen Tomographen verwenden. Zuvor aber bedarf es noch einer speziellen Vorbehandlung.
Zunächst kühlen wir die Moleküle stark ab, auf Temperaturen von minus 270 Grad Celsius, beschreibt Golman. Dann bestrahlen wir sie mit Mikrowellen. Dadurch werden die C13-Kerne im Zuckermolekül polarisiert, sie zeigen bildlich gesprochen alle in dieselbe Richtung. Danach lösen wir die Zuckermoleküle in warmem Wasser auf und injizieren sie möglichst schnell dem Patienten.
Der Clou: Die polarisierten C13-Kerne senden überaus starke Kernspin-Signale aus. Im Bild des Tomographen fallen sie auf wie Eskimos am Badestrand.
Dann verteilt sich das Zuckermolekül im Körper und wird von den Zellen verbraucht, sagt Golman. Diese Stoffwechselprozesse können wir in Echtzeit verfolgen, was bislang noch nicht möglich war. Und wir sehen jedes der beim Stoffwechsel entstehenden Moleküle. Denn jede Molekülsorte liefert einen anderen Fingerabdruck.
Auf seinem Computer zeigt Klaes Golman das Tomographiebild einer Ratte: Per Mausklick lässt sich das Tier auf dem Bildschirm hin und her drehen und von allen Seiten betrachten. Dann zoomt das Bild mitten in Körper hinein. Jetzt wird das Kontrastmittel eingespritzt. Ein roter Punkt taucht auf, der sich aber rasch in zwei größere Flecken verwandelt: Das Kontrastmittel wird flugs verstoffwechselt.
Ich sehe Perspektiven für die Krebsdiagnose, sagt Golman. Bereits im Frühstadium wird ein Geschwür stärker durchblutet als gesundes Gewebe. Diese stärkere Durchblutung kann unsere Methode im Prinzip sehr genau erkennen. Und nach Herzinfarkten könnte man genau feststellen, wie viele Herzmuskelzellen den Infarkt überlebt haben. Krebsdiagnose und Herzuntersuchungen: Das sind die beiden Anwendungen, die mir im Moment am attraktivsten erscheinen.
Bis es soweit ist, müssen die Schweden ihr Konzept aber noch verbessern. Sie müssen den Polarisierer optimieren und der Software beibringen, nach Kohlenstoff Ausschau zu halten statt nach Wasserstoff. Und so dürfte es noch sieben bis acht Jahre dauern, bis der neue Tomograph reif ist für die Praxis.
Es ist eine völlig neue Variante der Kernspintomographie. Sie gibt einem ein viel stärkeres Signal von den Kernen.
Golmans Verfahren nutzt nicht wie üblich die Kerne von Wasserstoff, sondern von Kohlenstoff. Genauer gesagt von einer bestimmten Sorte von Kohlenstoff, dem Isotop C13. C13 ist in allen organischen Molekülen zu einem Prozent enthalten, z. B. in Aminosäuren und in Zuckermolekülen. Das bedeutet: Man kann C13-haltigen Zucker als Kontrastmittel für den neuen Tomographen verwenden. Zuvor aber bedarf es noch einer speziellen Vorbehandlung.
Zunächst kühlen wir die Moleküle stark ab, auf Temperaturen von minus 270 Grad Celsius, beschreibt Golman. Dann bestrahlen wir sie mit Mikrowellen. Dadurch werden die C13-Kerne im Zuckermolekül polarisiert, sie zeigen bildlich gesprochen alle in dieselbe Richtung. Danach lösen wir die Zuckermoleküle in warmem Wasser auf und injizieren sie möglichst schnell dem Patienten.
Der Clou: Die polarisierten C13-Kerne senden überaus starke Kernspin-Signale aus. Im Bild des Tomographen fallen sie auf wie Eskimos am Badestrand.
Dann verteilt sich das Zuckermolekül im Körper und wird von den Zellen verbraucht, sagt Golman. Diese Stoffwechselprozesse können wir in Echtzeit verfolgen, was bislang noch nicht möglich war. Und wir sehen jedes der beim Stoffwechsel entstehenden Moleküle. Denn jede Molekülsorte liefert einen anderen Fingerabdruck.
Auf seinem Computer zeigt Klaes Golman das Tomographiebild einer Ratte: Per Mausklick lässt sich das Tier auf dem Bildschirm hin und her drehen und von allen Seiten betrachten. Dann zoomt das Bild mitten in Körper hinein. Jetzt wird das Kontrastmittel eingespritzt. Ein roter Punkt taucht auf, der sich aber rasch in zwei größere Flecken verwandelt: Das Kontrastmittel wird flugs verstoffwechselt.
Ich sehe Perspektiven für die Krebsdiagnose, sagt Golman. Bereits im Frühstadium wird ein Geschwür stärker durchblutet als gesundes Gewebe. Diese stärkere Durchblutung kann unsere Methode im Prinzip sehr genau erkennen. Und nach Herzinfarkten könnte man genau feststellen, wie viele Herzmuskelzellen den Infarkt überlebt haben. Krebsdiagnose und Herzuntersuchungen: Das sind die beiden Anwendungen, die mir im Moment am attraktivsten erscheinen.
Bis es soweit ist, müssen die Schweden ihr Konzept aber noch verbessern. Sie müssen den Polarisierer optimieren und der Software beibringen, nach Kohlenstoff Ausschau zu halten statt nach Wasserstoff. Und so dürfte es noch sieben bis acht Jahre dauern, bis der neue Tomograph reif ist für die Praxis.