Kernspin liefert schneller quantitative Gewebedaten
Optimiertes Magnetresonanz-Verfahren erlaubt eine schnellere und genauere Beurteilung von Entzündungen und Krebstumoren.
Umklappende Protonenspins bilden die Grundlage für kontrastreiche Kernspinaufnahmen von Patienten. Dieses bildgebende Magnetresonanz-Verfahren haben nun amerikanische Physiker verfeinert, um erstmals auch quantitative Messungen an wasserhaltigem Gewebe vornehmen zu können. So sollen die ermittelten Daten die Basis für einen „Magnetresonanz-Fingerabdruck“ liefern, der genauer als bisher die Eigenschaften des untersuchten Gewebes offenbaren könnte. Das Ziel der Forscher liegt in einer schnelleren und verlässlicheren Diagnose von Krebserkrankungen.
Abb.: Prinzip des Magnetresonanz-Fingerabdrucks: Aus den Kernspin-Signalen (farbige Linien) lässt sich quantitativ auf die Eigenschaften des Hirngewebes in unterschiedlichen Regionen schließen. Die (Falsch-) Farben zeigen mit hoher Auflösung die verschiedenen Gewebearten bzw. Flüssigkeiten im Gehirn an. (Bild: Nature, D. Ma, M. Griswold)
Schon heute sind für die Diagnose von Schlaganfällen oder Hirntumoren Kernspinaufnahmen unverzichtbar. Der Kontrast der Bilder basiert auf den relativen Unterschieden der Signale, die von den vorher angeregten und zurückklappenden Protonenspins ausgesendet werden. Sowohl die von der Dichte der Protonen abhängige Intensität als auch die jeweiligen Relaxationszeiten werden dazu ermittelt und ausgewertet. Um nun verlässlichere, absoluten Daten aus einer Magnetresonanzmessung zu erhalten, wandten Mark Griswold und seine Kollegen von der Case Western Reserve University einen Trick an.
Die Wissenschaftler variierten dazu Intensität als auch Winkel der wirkenden magnetischen Wechselfelder. Die resonante Lamor-Frequenz blieb dabei konstant. Dadurch wandelten sich die Verteilung und Zeitmuster der von den zurückklappenden Kernspins ausgesandten Pulse. Über die Auswertung dieser Daten ließen sich nun nicht nur kontrastreiche Bilder erstellen, sondern auch quantitative Werte für den Protonenanteil eines Gewebebereichs bestimmen. Daraus können Wissenschaftler und Ärzte nun einfacher auf den aktuellen Zustand etwa eines Tumors schließen und den Grad einer Krebserkrankung leichter feststellen. Werden nun entsprechende Untersuchungen in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt, könnten die Kernspin-Daten auch Aufschluss über den Verlauf einer Krankheit bieten.
Diese Messungen erlauben zusätzlich, ein von der Gewebeart – gesund, entzündet oder tumorös – abhängiges Signalmuster zu ermitteln. In eine Datenbank abgespeichert lassen sich diese Muster dann direkt mit einer aktuellen Kernspin-Messung vergleichen. Das Ergebnis: Über einen schnellen Abgleich mithilfe eines Bilderkennungsalgorithmus lässt sich die Messung schneller und einfacher interpretieren. Bis zur klinischen Anwendung dieser Magnetresonanz-Fingerabdrücke wird jedoch noch einige Zeit vergehen. Denn nach den ersten Testmessungen in Griswolds Labor muss das Verfahren nun an möglichst vielen Personen und Versuchstieren erprobt werden. Erst danach lässt sich beurteilen, ob diese Kernspin-Methode zuverlässig schnellere und bessere Diagnosen liefert. [Korr.: 21.3. 2013]
Jan Oliver Löfken
