08.09.2020

Feinste Gewebestrukturen sichtbar gemacht

Quantentechnologie erhöht die Bildschärfe bei medizinischer Bildgebung deutlich.

Die Quantenphysik kann die medizinische Bildgebung verbessern – das ist das Ergebnis einer internationalen Forschungs­kooperation, an der Dieter Suter von der TU Dortmund maßgeblich beteiligt ist. Die Diagnose von Krankheiten ist immer noch eine Herausforderung für Mediziner. Mit Hilfe technischer Geräte gelingt es, Mit Hilfe nichtinvasiver Bildgebung immer genauere Bilder vom Inneren des Menschen zu erhalten, ohne in den Körper eindringen zu müssen.  
 

Abb.: Quanten­physiker Dieter Suter will die medizinische Bild­gebung...
Abb.: Quanten­physiker Dieter Suter will die medizinische Bild­gebung verbessern. (Bild: N. Golsch / TU Dortmund)

Eine Fragestellung für den Dortmunder Physik­professor Dieter Suter ist: Kann mit Hilfe der Quanten­physik die medizinische Diagnose noch weiter verbessert werden? Mit welcher Präzision kann die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) kleine Strukturen tief im menschlichen Körper vermessen? Das internationale Team, das neben dem Suter auch noch Wissenschaftler aus Israel und Argentinien umfasst, entwickelte ein Mess­verfahren, um die bestmögliche Auflösung zu erhalten. Das Team konnte sogar zeigen, wie diese Grenze in einem klinischen Scanner erreicht werden kann. 

Dieser Fortschritt beim bildlichen Darstellen kleinster Körper­strukturen basiert auf Quanten­technologien, die derzeit die Sensortechnologie voranbringen und dabei auch enorme Auswirkungen auf die klinische Medizin haben könnten. Wenn die MRT in der klinischen Medizin eingesetzt wird, ist ihre Auflösung bei herkömmlichen Bild­gebungs­modalitäten auf etwa einen Millimeter begrenzt. Im Gegensatz dazu können mit den neuen Verfahren Strukturen im Bereich weniger Mikrometer aufgelöst – eine Verbesserung um den Faktor 100. Dafür erfassen die Wissenschaftler die Bewegung von Wasser­molekülen, die in jedem Teil des menschlichen Körpers vorhanden sind und deren Bewegung durch MRT mit höchster Präzision gemessen werden kann. 

„Die hohe Auflösung unserer Technik ist relevant für den Nachweis von Biomarkern und Pathologien, die für eine Vielzahl von Krankheiten von Interesse sind“, sagt Suter. Es könnte somit ein Beispiel für eine Reihe zukünftiger Technologien sein, die auf Quanten­information basieren und neben der Präzisions­medizin viele weitere Anwendungs­bereiche durchdringen könnten. 

TU Dortmund / DE

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