Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue MRT-Technik soll noch bessere Bilder vom Innern des Körpers liefern

20.11.2012
BMBF stellt 1,3 Millionen Euro für Weiterentwicklung der Kernspintomographie mithilfe von polarisierten Substanzen bereit

Die Kernspintomographie hat sich innerhalb von 30 Jahren zu einem der wichtigsten bildgebenden Verfahren in der medizinischen Diagnostik entwickelt. Mit einem neuen Ansatz, der auf der Verwendung von polarisierten Gasen oder gelösten Stoffen beruht, sollen in Zukunft noch bessere Bilder aus dem Inneren des menschlichen Körpers angefertigt werden können.


Xenon-Polarisatoranlage
Foto: Institut für Physik, JGU

Das Bundesforschungsministerium (BMBF) stellt Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in den kommenden drei Jahren 1,3 Millionen Euro bereit, damit sie das neue Verfahren zur Marktreife bringen.

Die Wissenschaftler um Univ.-Prof. Dr. Werner Heil vom Institut für Physik der JGU arbeiten an einer Technik, die noch in den Kinderschuhen steckt, jedoch das Potenzial zu einer bedeutenden Innovation in sich trägt. Das Vorhaben mit dem Titel „Magnetic Resonance Imaging (MRI) mit innovativen hyperpolarisierten Kontrastmitteln“ startet im Dezember 2012. Es wird vom BMBF im Rahmen der Maßnahme „Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung – VIP" gefördert. Die Maßnahme unterstützt Wissenschaftler dabei, den ersten entscheidenden Schritt zu tun, damit neue Ergebnisse aus der Wissenschaft in eine wirtschaftliche Nutzung überführt werden können.

Die Kernspintomographie oder Magnetresonanztomographie (MRT) liefert detailgenaue Bilder von Organen und Geweben, ohne dass Patienten einer potenziell schädlichen Strahlung ausgesetzt sind. Der Nachteil dieser Methode ist aber die geringe Empfindlichkeit, die derzeit hauptsächlich durch immer stärkere und teurere Magnete verbessert wird. Das Projekt der Mainzer Wissenschaftler verfolgt hierbei einen anderen Ansatz, um zu einer genaueren Darstellung und in der Folge neuen Perspektiven für die Diagnose von Erkrankungen zu gelangen.

Normalerweise werden bei der Kernspintomographie die körpereigenen Protonen des Wasserstoffs als Signalgeber genutzt. Alternativ dazu können aber auch hyperpolarisierte Atome für die MRT verwendet werden, die in den Körper eingebracht werden müssen. Werner Heil hat zusammen mit dem Mainzer Physiker Ernst-Wilhelm Otten in den 1990er Jahren ein Verfahren entwickelt, bei dem das Edelgas Helium-3 mithilfe von Lasern polarisiert wird. Das polarisierte Gas wird eingeatmet und liefert im Tomographen hochaufgelöste Bilder von der Lunge und Lungenkrankheiten bis in die kleinsten Verästelungen hinein. Aufbauend auf diesen Erfahrungen wollen die beteiligten Wissenschaftler die Technik nun weiter vorantreiben.

„Dazu wird uns die laserinduzierte Polarisation von Edelgasen allein nicht ausreichen“, erläutert Heil. Außer Helium kann grundsätzlich auch das Edelgas Xenon polarisiert werden, das allerdings wegen seiner narkotisierenden Wirkung für medizinische Untersuchungen nur bedingt geeignet ist. Mit ganz neuen Substanzen wie polarisiertem Kohlenstoff-13 als Marker würden sich den Diagnostikern neue Türen öffnen: Biologische Moleküle oder Wirkstoffe könnten durch Hyperpolarisierung markiert werden, um somit direkte Signale über ihre Verteilung im Organismus zu erhalten. Heil erwartet, dass damit dynamische Prozesse auch auf molekularer Ebene beobachtet werden können, zum Beispiel bestimmte Stoffwechselprozesse.

Bevor an eine praxistaugliche Umsetzung zu denken ist, gilt es jedoch, verschiedene Hürden zu überwinden. Die Hyperpolarisation hält, Helium ausgenommen, nur für kurze Zeit an. „Wir müssen also die Prozesse von Polarisierung, Verabreichung und Detektion komprimieren, sodass sie möglichst nicht länger als eine Minute in Anspruch nehmen“, erklärt Heil. Außerdem ist es ein Problem, die hyperpolarisierten Substanzen in die Blutbahn zu bringen, ohne den Organismus zu schädigen. Hier arbeitet das Forschungsteam mit Membranen, wie sie auch bei Herzlungenmaschinen oder bei der Dialyse zum Einsatz kommen. „Wir müssen den Reaktionsraum vom Applikationsraum trennen“, erläutert Dr. Peter Blümler, der maßgeblich an diesem Problem arbeitet. „Vielleicht brauchen wir dazu auch mehrere Membranen, damit nur das ins Blut gelangt, was wir auch wirklich wollen.“ Ein anderes Problem scheint indes schon gelöst: Während die Polarisierung von Helium oder Xenon mit Lasern erfolgen kann, wird durch vielbeachtete Arbeiten von Dr. Kerstin Münnemann am MPI für Polymerforschung bei anderen Stoffen die magnetische Polarisation durch Reaktion mit Para-Wasserstoff erreicht. Die drei Wissenschaftler wollen in diesem Projekt ihre Expertise bündeln, um an der Schnittstelle von Physik, Chemie und Medizin neue Diagnostika herzustellen.

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Werner Heil
Quanten-, Atom- und Neutronenphysik (QUANTUM)
Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-22885
Fax +49 6131 39-25179
E-Mail: wheil@uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de/
http://www.ag-heil.physik.uni-mainz.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Die Hochpräzisionsbestrahlung (Stereotaxie) auf den Weg zur personalisierten Therapie
24.02.2020 | Deutsche Gesellschaft für Radioonkologie e. V.

nachricht Krebs mit Sauerstoff sichtbar machen
19.02.2020 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Loopings der Bakterien: Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Göttingen analysiert Fortbewegung

Das magnetotaktische Bakterium Magnetococcus marinus schwimmt mit Hilfe von zwei Bündeln von Geißeln. Außerdem besitzen die Bakterienzellen eine Art intrazelluläre Kompassnadel und können daher mit einem Magnetfeld gesteuert werden. Sie werden deshalb als biologisches Modell für Mikroroboter benutzt. Ein internationales Team der Universität Göttingen, des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam und der CEA Cadarache (Frankreich) hat nun aufgeklärt, wie sich diese Bakterien bewegen und deren Schwimmgeschwindigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift eLife erschienen.

Die Forscherinnen und Forscher nutzten eine Kombination von neuen experimentellen Methoden und Computersimulationen: Sie verfolgten die Bewegung der...

Im Focus: Ultraschnelles Schalten eines optischen Bits: Gewinn für die Informationsverarbeitung

Wissenschaftler der Universität Paderborn und der TU Dortmund veröffentlichen Ergebnisse in Nature Communications

Computer speichern Informationen in Form eines Binärcodes, einer Reihe aus Einsen und Nullen – sogenannten Bits. In der Praxis werden dafür komplexe...

Im Focus: Fraunhofer IOSB-AST und DRK Wasserrettungsdienst entwickeln den weltweit ersten Wasserrettungsroboter

Künstliche Intelligenz und autonome Mobilität sollen dem Strukturwandel in Thüringen und Sachsen-Anhalt neue Impulse verleihen. Mit diesem Ziel fördert das Bundeswirtschaftsministerium ab sofort ein innovatives Projekt in Halle (Saale) und Ilmenau.

Der Wasserrettungsdienst Halle (Saale) und das Fraunhofer Institut für Optronik,
Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik...

Im Focus: A step towards controlling spin-dependent petahertz electronics by material defects

The operational speed of semiconductors in various electronic and optoelectronic devices is limited to several gigahertz (a billion oscillations per second). This constrains the upper limit of the operational speed of computing. Now researchers from the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter in Hamburg, Germany, and the Indian Institute of Technology in Bombay have explained how these processes can be sped up through the use of light waves and defected solid materials.

Light waves perform several hundred trillion oscillations per second. Hence, it is natural to envision employing light oscillations to drive the electronic...

Im Focus: Haben ein Auge für Farben: druckbare Lichtsensoren

Kameras, Lichtschranken und Bewegungsmelder verbindet eines: Sie arbeiten mit Lichtsensoren, die schon jetzt bei vielen Anwendungen nicht mehr wegzudenken sind. Zukünftig könnten diese Sensoren auch bei der Telekommunikation eine wichtige Rolle spielen, indem sie die Datenübertragung mittels Licht ermöglichen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) am InnovationLab in Heidelberg ist hier ein entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: druckbare Lichtsensoren, die Farben sehen können. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in der Zeitschrift Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908258).

Neue Technologien werden die Nachfrage nach optischen Sensoren für eine Vielzahl von Anwendungen erhöhen, darunter auch die Kommunikation mithilfe von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leopoldina-Symposium: „Mission – Innovation“ 2020

21.02.2020 | Veranstaltungen

Gemeinsam auf kleinem Raum - Mikrowohnen

19.02.2020 | Veranstaltungen

Chemnitzer Linux-Tage am 14. und 15. März 2020: „Mach es einfach!“

12.02.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schiffsexpedition bringt Licht ins Innere der Erde

24.02.2020 | Geowissenschaften

Elektronenbeugung zeigt winzige Kristalle in neuem Licht

24.02.2020 | Biowissenschaften Chemie

Antikörper als Therapiealternative bei Tumoren am Hör- und Gleichgewichtsnerv?

24.02.2020 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics