Am Forschungszentrum Jülich ist heute 9komma4 eingeweiht worden – ein neuer Hybrid-Tomograph mit einem verdammt starken Magnettomograph und einem PET-Scanner.
Wart ihr schonmal in der Röhre? Also so ein richtiger Kernspintomograph? Bei mir hat es nur zu einem herkömmlichen Röntgen-CT gereicht (für die Nasennebenhöhlen), und da sieht man nur eine graue Fläche wo das Hirn ist.
Magnetresonanztomographie kann da bessere Auslösungen erreichen – und auf Strahlen verzichten. Dabei richtet man zunächst mit einem starken Magnetfeld die Kernspins aus. Spin ist eine grundlegende magnetische Eigenschaft von Elementarteilchen, und addiert für die Protonen und Neutronen im Atomkern zu einem Gesamtspin. Stellt es euch so vor, als ob ihr ganz viele kleine Stabmagneten mit einem großen Elektromagneten ausrichtet, sodass alle in die gleiche Richtung zeigen. Jetzt lenkt man die Spins etwas aus – durch einen hochfrequenten magnetischen Puls. Dann werden die Spins um ihre ursprüngliche, ausgerichtete Position kreiseln. Schaltet man dann das große Magnetfeld ab, werden sie langsam wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren – und zwar abhängig von der Gewebeart unterschiedlich schnell. Bei der Rückkehr strahlen sie ihre Energie ab – als elektromagnetische Welle, die man messen und so die Verteilung der Kerne ermitteln kann.
In Jülich geht es darum, die Aktivitäten im Gehirn zu untersuchen. Dazu benutzt man die funktionelle MRT (fMRT), die Bereiche mit sauerstoffreichem und sauerstoffarmen Blut findet.
Der neue MRT in Jülich hat jetzt gewaltige Magneten – 9,4 Tesla, wie der Name sagt. Seit 2006 gibt es einen Tier-Tomographen dieser Stärke, und jetzt ist ein MRT dieser Stärke mit einem PET gekoppelt worden, um Untersuchungen an Menschen zu machen. Man hofft, beispielsweise in der Alzheimer-Forschung oder bei der Tumor-Früherkennung Fortschritte zu machen.
Warum muss aber der MRT-Magnet so stark werden? Größere Feldstärke bedeutet: kürzere Messzeit und höhere Auflösung. Außerdem, was ganz wichtig ist, können durch das stärkere Magnetfeld auch schwerere Atomkerne (sonst geht man meist auf Wasserstoff) angeregt werden. Diese Elemente im Gehirn charakterisieren zu können, bietet Chancen bei anderen Erkrankungen.
Und das ganze ist mit einem PET gekoppelt (Positronen-Emissions-Tomograph). Bei einem PET-Scan wird dem Patienten ein schwach radioaktiv strahlendes Präparat gespritzt (nur Milliardstel Gramm), das Positronen emittiert (die Antiteilchen zum Elektron). Trifft ein Positron im Körper auf ein Elektron, löschen sich die Teilchen aus und senden zwei Photonen in genau entgegengesetzte Richtungen aus. Der Patient liegt wieder in der Röhre und ringförmig um ihn herum befinden sich Detektoren. Sprechen jetzt Detektoren an gegenüberliegenden Punkten gleichzeitig an – hat man ein Positron im Körper entdeckt. Das nennt man Koinzidenzspektroskopie, weil man achtet darauf dass zwei Ereignisse gleichzeitig auftreten. Weil beim PET am 9komma4 das gekoppelte MRT die Detektion stören würde, hat man neue Diodenmesstechnik zum Entdecken der Photonen entwickelt. Aber einen Vorteil hat es auch, weil durch das starke Magnetfeld die Positronen auf Spiralbahnen fliegen und daher nicht weit vom Entstehungsort wegkommen können – das sorgt wieder für eine bessere Auflösung.
PET ist geeignet, um Stoffwechselprozesse sichtbar zu machen, z.B. welche Hirnregion gerade aktiv ist, denn manchmal werden Atome aus dem Tracer in ein Molekül eingebaut.
Der MRT sieht also die Struktur (Bild links) und der PET die Funktion (Bild rechts). Die Kombination aus beiden Bildern, gleichzeitig gemessen, liefert wertvolle Daten für die medizinische Forschung.
Spannend – und ich muss demnächst mal auf Aushänge achten, wenn mal wieder Probanden gesucht werden. Wollte schon immer mal mein Belohnungszentrum mit 9,4 Tesla braten lassen während darin radioaktive Atome zerfallen 🙂
Kommentare (16)