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Freitag, 14 Mai 2021 09:00

Mini-Magnetresonanztomograph

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Geschätzte Lesezeit: 1 - 2 Minuten
Blick ins Innere des Mini-MRT-Geräts, das mit einem Probenröhrchen bestückt ist Blick ins Innere des Mini-MRT-Geräts, das mit einem Probenröhrchen bestückt ist

Die beeindruckende Größe von Magnetresonanztomographen hat ihren Grund: In der donutförmigen Röhre stecken große Magnete, die ein sehr starkes Magnetfeld erzeugen. Kombiniert mit kurzen Radiofrequenz-Impulsen entlockt die magnetische Kraft dem Wasser im Körper der untersuchten Person ein Signal, aus dem sich ein Bild der untersuchten Körperregion ergibt. Dabei gilt: Je stärker das Magnetfeld, desto deutlicher das Signal – und desto klarer und detailreicher das erzeugte Bild.

Solch leistungsstarke Tomographen haben allerdings zwei entscheidende Nachteile: Zum einen sind sie aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts nicht mobil einsetzbar und können zum Beispiel nicht direkt zum Patientenbett gebracht werden. Zum anderen ist ihr Betrieb sehr kostspielig: Sie benötigen viel Strom und teure Flüssigkeiten wie minus 270 Grad Celsius kaltes Helium, um die Magneten zu kühlen. Beides führt dazu, dass MRT-Geräte nur von finanzstarken Einrichtungen betrieben werden können. Der größte Teil der Weltbevölkerung hat keinen Zugang zu dieser Technik.

Eine wesentliche technische Hürde bei der Konstruktion eines Mini-MRT-Geräts ist, dass das erzeugte Signal sehr schwach ist. Das liegt daran, dass so ein kleiner Tomograph mit viel schwächeren Magneten funktionieren muss als ein herkömmliches Gerät. Die Forscher um Stefan Glöggler, Forschungsgruppenleiter am Göttinger MPI für biophysikalische Chemie und am BIN der Universitätsmedizin Göttingen haben jetzt einen Weg gefunden, das schwache Signal deutlich zu verstärken. Für ihre Versuche haben sie ein Mini-MRT-Gerät selbst gebaut. Es hat etwa die Größe eines kleinen Fasses. Der kleine Tomograph ist sehr flexibel. Er lässt sich an die Größe des zu untersuchenden Gegenstands anpassen – je nachdem, ob es sich nur um eine kleine chemische Lösung handelt oder um einen menschlichen Kopf. Das Magnetfeld ist etwa hundertfach niedriger als bei herkömmlichen MRT-Geräten. Seine Stärke ist vergleichbar mit der von Magneten, die wir zu Hause an den Kühlschrank heften.

Die Wissenschaftler übertrugen nun eine Methode, die bereits in herkömmlichen Tomographen etabliert ist, die sogenannte Hyperpolarisation, auf ihr Niedrigfeld-MRT-Gerät. Damit konnten sie das Signal in dem schwachen Magnetfeld so weit verstärken, dass es messbar war.

Originalpublikation: Korchak S, Jagtap AP, Glöggler S: Signal-enhanced real-time magnetic resonance of enzymatic reactions at millitesla fields. Chemical Science (2020), doi: 10.1039/d0sc04884d

Quelle: MBI BPC

 weitere Informationen https://www.mpibpc.mpg.de/de/gloeggler – Webseite der Max-Planck-Forschungsgruppe NMR-Signalverstärkung am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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