Neuer Weltrekord an Genauigkeit für die medizinische Diagnostik

Universität zu Lübeck Neuer Weltrekord an Genauigkeit für die medizinische Diagnostik

07.08.2017Redakteur: Peter Reinhardt

Am Institut für Medizintechnik der Universität zu Lübeck wird ein neuartiges bildgebendes Verfahren für die Medizin erforscht. Es könnte die Zukunft der Radiologie revolutionieren.

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Universität zu Lübeck

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Eigenentwicklung des Instituts für Medizintechnik: Gradiometerspule zum Empfang kleinster Magnetisierungssignale zur Absenkung der Nachweisgrenze.
(Bild: Universität Lübeck)

Magnetic Particle Imaging: Höchste Präzision mit Nanopartikeln als Kontrastmittel

Ohne radioaktive Strahlung: dreidimensionale Echtzeit-Bilder mit Hilfe winzigster Magnete

Ungeahnte Möglichkeiten in der Diagnostik und bei der Aufklärung grundlegender biologischer Körperprozesse

An der Universität zu Lübeck wurde ein neuer Weltrekord bei der Abbildung winzigster Mengen an Kontrastmittel aufgestellt. Die beteiligten Wissenschaftler berichten darüber in einer Fachveröffentlichung, die am 31. Juli 2017 in der renommierten Wissenschaftszeitschrift „Nature Scientific Reports“ erschienen ist.

Elektromagnetische Signale als Basis dreidimensionaler Bilder

Das seit 2007 am Institut für Medizintechnik erforschte Bildgebungsverfahren Magnetic Particle Imaging (MPI) nutzt die einzigartigen magnetischen Eigenschaften von gerade einmal 0,01 µm großen Eisenoxidteilchen, um dreidimensionale Bilder aus lebenden Organismen zu erzeugen. Die winzigen Magnete, die etwa 50-mal kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, werden dazu mit unbedenklichen Magnetfeldern angeregt. Unter geeigneter Anregung geben die Partikel charakteristische elektromagnetische Signale ab, aus denen dreidimensionale Bilder berechnet werden können. Die Methode sticht besonders durch ihre Echtzeitfähigkeit heraus und ist dabei nicht auf gesundheitsschädliche radioaktive Strahlung angewiesen.

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Experimenteller Aufbau zur Ermittlung der Nachweisgrenze von Eisen für das Magnetic Particle Imaging.

Fünf Nanogramm Kontrastmittel genügen

In Kooperation mit ihren Kollegen vom Universitätsklinikum Eppendorf (UKE) in Hamburg ist es den Forschern des Instituts für Medizintechnik gelungen, mit einer selbstentwickelten Instrumentierung einen neuen Weltrekord aufzustellen. Abbildung 1 zeigt die gradiometrische Empfangsspule und das simulierte magnetische Feldprofil. In Abbildung 2 ist der experimentelle Aufbau zu sehen, in den die neue Empfangsspule integriert ist. Die Forscher konnten damit zum ersten Mal die unvorstellbar geringe Menge an Kontrastmittel von gerade einmal fünf Nanogramm (fünf Milliardstel = 0,000000005 Gramm) Eisen nutzen, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen. Beim Nachweis der Partikel ohne Bildgebung reichte dem Team sogar ein Fünfundzwanzigstel der Menge aus, um Daten zu erhalten.

Die Möglichkeiten, die sich daraus für die biomedizinische Forschung ergeben, reichen von einer äußerst schonenden Diagnostik bis hin zur Verfolgung einzelner Zellen in Fragestellungen der Forschung. In der Perspektive auf die klinische Anwendung des Verfahrens ergeben sich damit ungeahnte Möglichkeiten nicht nur zur Diagnostik, sondern auch bei der Aufklärung grundlegender biologischer Prozesse im Körper.

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Vorsichtig hält Professor Peter Ertl den winzigen Bio-Chip zwischen zwei Fingern, den er an der TU Wien entwickelt hat. Die integrierten Strukturen, so unscheinbar sie auch wirken, können künftig Messdaten ermitteln, für die bisher ein Labor mit hochqualifiziertem Personal benötigt wird.

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