Neue Methode für Kernspintomografie erleichtert Krebsdiagnosen

Für die Diagnose von Schlaganfällen oder Hirntumoren sind Kernspinaufnahmen heute unverzichtbar. Doch aus den Daten, die mit starken Magneten und hochfrequenten Wechselfeldern gewonnen werden, könnten Ärzte in Zukunft deutlich mehr über den Zustand eines Patienten erfahren als bisher möglich. So gelang einem Forscherteam in Cleveland die Aufnahme detailreicher Bilder eines Gehirns, auf denen sich sehr deutlich verschiedene Gewebetypen unterscheiden ließen. Diese genaue Analyse könnte für eine bessere Diagnose entzündeter oder tumoröser Bereiche genutzt werden. Mit diesen sogenannten „Magnetresonanz-Fingerabdrücken“ ließe sich beispielsweise der Verlauf einer Krebserkrankung genauer verfolgen. Über ihre neue Kernspinmethode, für die sogar handelsübliche Geräte genutzt werden können, berichten die Biophysiker im Fachblatt „Nature“.

Grafik: Zwischen zwei nahezu kreisrunden Flächen verlaufen ungeordnete Spiralen, die die Kernspin-Signale veranschaulichen sollen
Prinzip des Magnetresonanz-Fingerabdrucks

„Unser Magnetresonanz-Fingerabdruck kann die spezifische Empfindlichkeit und Geschwindigkeit von Kernspinaufnahmen erhöhen“, erläutern Mark Griswold und seine Kollegen von der Case Western Reserve University die Vorteile ihres Verfahrens. Wie bisher üblich richteten die Forscher mit einem starken Magnetfeld die Spins von Wasserstoffkernen im Gehirn einer Testperson einheitlich aus und regten diese resonant durch magnetische Wechselfelder mit der sogenannten Larmorfrequenz an. Nach dem Abschalten dieser Felder klappten die Kernspins wieder in ihre ursprüngliche Position zurück und sendeten dabei kurze Wärmepulse aus. Sowohl die Intensität als auch die Zeitstruktur dieser Pulse sind abhängig von der Art des untersuchten Gewebes und legen die Grundlage für die kontrastreichen Aufnahmen von inneren Organen oder Hirnmasse.

In einem weiteren Schritt veränderte Griswold nun die Intensität der anregenden Wechselfelder. Dadurch wandelten sich auch die Wärmepulse der zurückklappenden Kernspins. Über die Auswertung dieser Daten ließen sich nicht nur kontrastreiche Bilder erstellen, sondern auch quantitative Werte für den Wassergehalt eines Gewebebereichs bestimmen. Daraus kann nun einfacher auf den aktuellen Zustand etwa eines Tumors geschlossen und der Grad einer Krebserkrankung leichter ermittelt werden. Vor allem mit wiederholten Kernspinuntersuchungen ließe sich der Verlauf einer Krankheit detaillierter verfolgen. Nach den ersten Testmessungen in Gridwolds Labor muss das Verfahren nun an möglichst vielen Personen erprobt werden. Erst danach ließe sich beurteilen, ob diese Kernspinmethode tatsächlich bessere Diagnosen liefert und für einen klinischen Einsatz zu empfehlen wäre.