Bewegte Bilder aus dem MRT


Die Magnetresonanz-Tomographie hat in den achtziger Jahren Einzug in die medizinische Praxis gehalten. Jens Frahm vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen gehört zu den Pionieren dieser Technologie. Für seine neueste Entwicklung hat er dieses Jahr den Erfinderpreis des Europäischen Patentamtes in der Kategorie Forschung erhalten. Mit dieser Auszeichnung werden seine innovativen Methoden belohnt, die im Markt bereits seit langem ihre Relevanz beweisen, eine wichtige Voraussetzung bei der Entscheidung über die Vergabe. Bei Frahms forschender Leistung steht die ökonomische Bedeutung gänzlich außer Zweifel, denn seine Basisentwicklung, die sogenannte FLASH-Technologie (für Fast Low Angle Shot), ist heute praktisch in jedem Magnetresonanz-Tomographen zu finden. Nach Aussage des Europäischen Patentamtes ist es heute das erfolgreichste Patent der Max-Planck-Gesellschaft überhaupt, deren Lizenzerlöse übrigens in der Vergangenheit erst mit weltweiten Patentstreitigkeiten eingeklagt werden mussten.

Der Kernspin-Tomograph arbeitet nicht wie sein Bruder, der Computer-Tomograph, mit Radiostrahlung, sondern baut ein gewaltiges Magnetfeld auf, in dem der Patient während der Untersuchung liegt. Mit 1,5 oder 3 Tesla entspricht es dem 30.000- bzw. 60.000-fachen Wert des Erdmagnetfeldes, dennoch ist das für den Organismus weit weniger belastend als die Röntgenstrahlen der CTs. Dieses Magnetfeld richtet den Spin der Wasserstoffkerne aus, die sich überall im Organismus befinden, bis hin zum Fettgewebe. Das MRT sendet im Magnetfeld wiederkehrende, kurze elektromagnetische Impulse wechselnder Magnetfelder in den Körper, die mit den magnetisierten Kernspins der Wasserstoffatome vielfach interagieren und dabei Signale emittieren. Die MRT nimmt diese Daten aus dem Inneren aus unterschiedlichen “Perspektiven” auf – und das 126- bzw. 256-mal. Der Fachmann spricht dabei von 3D-Technologie, meint mit 3D aber nicht das Bildergebnis, sondern die Aufnahmemethode. Das im Körper entstehende Signalgemisch im Radiofrequenzbereich – die „Kern-Resonanz“ – ist die Grundlage für die dann folgende komplexe Bildauswertung der Daten. Erst dann liegt das für den Mediziner aussagekräftige Abbild aus dem Körper vor.

Das Hauptproblem der MRT ist die Zeitspanne zwischen zwei Aufnahmen. Beim ersten MRT der Geschichte in den siebziger Jahren dauerte es noch fast fünf Stunden, bis mit diesem Verfahren ein einziges statisches Schnittbild aus dem Körper erzeugt war. Für die medizinische Praxis war es daher noch gänzlich ungeeignet. Zwei ganz unterschiedliche Aspekte sind es, die den Zeitfaktor beim MRT beeinflussen: Erstens braucht es Zeit, die Maschine für die 3D-Aufnahmen in unterschiedliche Positionen zu bringen, zweitens müssen die Wasserstoffatome nach jeder Aufnahme neu ausgerichtet werden. Mit FLASH gelang es Frahm bereits in den achtziger Jahren, die Aufnahmezeit der aufkommenden Technologie in der medizinischen Praxis um den Faktor 100 zu senken, so dass damit erstmals einzelne Schnittbilder im Takt von Sekunden erzeugt werden konnten. Das brachte den Durchbruch der Methode in der klinischen Praxis. Mit seiner jüngsten Entwicklung von Flash 2, die heute praktisch nur in Universitätskliniken zu finden ist, können diese Bilder aus dem Körperinneren sogar in Bewegung gezeigt werden.

Wesentlich war dafür, wie Frahm in meiner Reportage sagt, der Fortschritt in der numerischen Mathematik, die es nun erlaubte, die Daten aus dem Körperinneren unterstützt durch hochgerüstete Algorithmen der Bildverarbeitung sogar in filmische Abläufe zu rechnen. Als Ergebnis werden spektakuläre Bilder bewegter Vorgänge sichtbar, die so bisher noch kein Mensch in „Echtzeit“ gesehen hat – und die für Frahm eben nicht nur einen Fortschritt in der Methode bringen, sondern sogar neue diagnostische wie auch operative Eingriffe ermöglichen. So ist es beispielsweise möglich, das schlagende Herz zu beobachten oder dem Menschen erstmals beim Sprechen zuzuschauen, was für die Kardiologie oder die Logopädie ganz neue Erkenntnissen bringen wird. Und im OP kann die MRT künftig sogar bei bestimmten Operationen die Röntgentechnik ablösen. Doch bis sich die Bewegtbild-MRT in den klinischen Alltag breit durchgesetzt hat, wird noch einige Zeit vergehen. Und das, obwohl mit der geeigneten Software und einem zusätzlichen schnellen Grafikkarten-Rechner heutige Geräte für die neue Welt „in motion“ hochgerüstet werden können.

Den Sprechertext gibt’s wie immer bei HYPERRAUM.TV.

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Ich habe viele Jahre journalistisch im Bereich Wissenschaft und Technologie gearbeitet, später dann mit meiner kleinen Beratungsfirma als Medienexpertin. 2010 erfüllte ich mir meinen großen Traum und gründete den Spartensender HYPERRAUM.TV, für den ich eine medienrechtliche Rundfunklizenz erteilt bekam. Seither mache ich als One-Woman-Show mit meinem „alternativen TV-Sender“ gewollt nicht massentaugliches Fernseh-Programm. Als gelernte Wissenschaftshistorikern habe ich mich gänzlich der Zukunft verschrieben: Denn die Vergangenheit können wir nur erkennen, die Zukunft aber ist für uns gestaltbar. Wir sollten versuchen, nicht blind in sie hinein zu stolpern!

3 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Soweit ich weiß, gibt es sowohl bei MRT in bestimmten Fällen Kontrastmittel, bei CT wohl immer. Aber bestimmt weiß ich es nicht.

  2. MRT-LiveVideos (meine Bezeichnung) erlauben Forschungen am lebenden Organismus – etwas was Biologen und Mediziner schon seit Jahrzehnten anstreben, denn das wesentliche geht bei einem toten Präparat oder dem statischen Bild ja gerade verloren – das Leben nämlich.
    Neuerdings kann man mit funktionellem MRT sogar dem Denken zuschauen indem man die Änderung des Blutflusses in verschieden Hirnarealen mit Denkprozessen in Verbindung bringt. Wie weit das gehen kann zeigt beispielsweise der Artikel Decoding the Semantic Content of Natural Movies from Human Brain Activity wo man in der Diskussion liest (übersetzt von DeepL): In dieser Studie haben wir gezeigt, dass es möglich ist, das Vorhandensein oder Fehlen vieler Objekt- und Aktionskategorien in Naturfilmen aus BOLD- Signalen, die mit fMRI gemessen wurden, genau zu entschlüsseln. Dazu gehören allgemeine Kategorien wie Tier und Struktur, spezifische Kategorien wie Hund und Wand und Aktionen wie Gespräch und Laufen. Allerdings war die Decodiergenauigkeit für einige Kategorien besser als für andere. Insbesondere haben wir festgestellt, dass die Decodiergenauigkeit bei Szenen, die relativ weniger Kategorien enthalten, im Allgemeinen besser ist als bei Szenen, die relativ mehr Kategorien enthalten. Dies deutet darauf hin, dass die Menge der kategoriebezogenen Informationen, die in BOLD-Signalen zu jedem Zeitpunkt verfügbar sind, begrenzt ist.

    Ich bin überzeugt, dass wir auch bei fMRI erst am Anfang stehen und dass neue Techniken wie FLASH2 wie in diesem Beitrag dargestellt, fMRI-Untersuchungen ganz neuer Qualität ermöglichen werden.

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