Ein MRT für Forscher im Maschinenbau

Ein MRT im Maschinenbau? „Ja“, sagt Professor Sven Grundmann, Inhaber des Lehrstuhls für Strömungsmechanik der Universität Rostock. Die Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik wird die erste Maschinenbaufakultät in Deutschland sein, die mit einem eigenen Magnetresonanztomographen (MRT) ingenieurwissenschaftliche Probleme lösen wird.

Das Gerät ist als äußerst vielseitiges Messgerät angeschafft worden. Neben der Bearbeitung ingenieurwissenschaftlicher Forschungsfragen wird mit dem MRT-Labor im Maschinenbau zudem medizinische Forschung ermöglicht. Mit der medizinisch motivierten Forschung gebe es sogar die Chance, medizinische Diagnosemöglichkeiten weiter zu verbessern.

„Dass man mit diesem Verfahren nicht nur Bilder von organischen Geweben erzeugen, sondern auch andere physikalische Eigenschaften, wie Dichte, Konzentration, Temperatur oder auch Geschwindigkeiten erfassen kann, ist schon seit Jahrzehnten bekannt“, sagt Grundmann.

Das Problem sei jedoch die Zugänglichkeit der großen MRTs (Ganzkörper) in den Kliniken. Aus guten Gründen seien diese Geräte nur für medizinische Zwecke verfügbar.

„Ich bin stolz auf meine Fakultät und meine Universität, dass sie den Mut und die Vorstellungskraft bewiesen haben, solch ein Labor einzurichten, um ohne die Einschränkungen, die in Kliniken angewandt werden müssen, ganz frei mit diesem faszinierenden Messgerät arbeiten zu können.“

Uni-Rektor Professor Wolfgang Schareck, selbst international anerkannter Mediziner und Spezialist in der Gefäßchirurgie, sagt: „Professor Grundmann verbindet wissenschaftliche Kompetenz mit Interdisziplinarität und begeisterter Lehre. Zur Umsetzung des Vorhabens waren Mittel für den Kauf und auch für die Aufstellung des supraleitenden Magneten erforderlich. Ich freue mich sehr, dass es gemeinsam gelingt, diesen Plan jetzt umzusetzen und habe ihn daher in jeder Phase unterstützt. Ich verspreche mir von der Forschung auch neue Erkenntnisse von großer Bedeutung für die Gefäßmedizin, meinem eigenen Fachgebiet“, so der Rektor.

Strömungsvorgänge in ihrer Dynamik zu untersuchen sei dabei von besonderer Relevanz für viele interdisziplinäre Themen, für die Medizin insbesondere um die Durchblutungssituation des Gehirns zu beurteilen. Strömungsphänomene wie etwa Turbulenzen oder Minderdurchblutungen ließen sich so beobachten und genau untersuchen, betont Professor Schareck. Aber auch die Fakultät für Informatik und Elektrotechnik wird den MRT für Ihre Forschung nutzen.

Sven Grundmann hatte nach seiner Promotion ein Jahr lang die Gelegenheit, die Anwendung der Messmethode auf strömungsmechanische Probleme in einer Arbeitsgruppe an der Stanford University mitzuerleben und auch selbst anzuwenden. „Ein tieferes Verständnis der Messmethode konnte ich aber erst nach diesem Auslandsaufenthalt während einer langjährigen Zusammenarbeit mit den Medizinphysikern des Universitätsklinikums Freiburg gewinnen.“

Die übliche strömungsmechanische Messtechnik sei noch lange nicht ausgereizt. In einigen wichtigen Aspekten sei sie dem MRT-Verfahren immer noch überlegen. Die klassischen Methoden werden seit Jahrzehnten weltweit in vielen Arbeitsgruppen weiterentwickelt. „Aber schon jetzt produziert die MRT-basierte Strömungsmessung eine unvergleichliche Fülle von Messdaten mit einer einzigartigen Leichtigkeit.

Der Aufwand ist viel geringer als mit den klassischen Messmethoden, wodurch sich ganz neue Arbeitsweisen in der strömungsmechanischen Forschung und Entwicklung etablieren lassen“, unterstreicht der 42-jährige Wissenschaftler. Besonders im Bereich Wärmemanagement biete die kombinierte Erfassung dreidimensionaler Geschwindigkeitsfelder zusammen mit den dreidimensionalen Temperaturfeldern bisher nicht verfügbare Möglichkeiten. „Darüber hinaus sind viele weitere messtechnische Möglichkeiten, die ein MRT für Strömungen bietet, technisch noch gar nicht erschlossen“, sagt Grundmann.

Seit dem Beginn der Planung der Anlage habe es einen regen Austausch von Forschern aus verschiedenen Fachdisziplinen gegeben. „Die Besonderheit, ohne die üblichen Hürden Zugang zu einem Ganzkörper-MRT zu haben, ist nun das Privileg der Universität Rostock. Ich bin sehr gespannt auf die vielfältigen neuen Aktivitäten, denn der Blick über den Tellerrand und die interdisziplinäre Forschung ist doch immer noch das Reizvollste an unserer Arbeit“, so Grundmann.

Der MRT wurde in einem kleinen Modulgebäude neben der Strömungshalle der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik in der Albert-Einstein-Straße installiert. Das Gebäude ist speziell für die Bedürfnisse der strömungsmechanischen experimentellen Aufbauten entworfen worden.

„Aufbauend auf unseren mehr als fünfjährigen Erfahrungen mit Messungen in einer Klinik konnten wir spezielle Laboraufbauten entwickeln“, so Grundmann. „Beispielsweise haben wir über der Patientenliege des MRTs eine Schwerlastschiene installieren lassen, an welcher wir größere Versuchsaufbauten anhängen können, ohne die Liege zu überlasten. Wir können sogar die beiden Seitenfenster des Gebäudes öffnen und so komplett durch das Gebäude und den MRT hindurchschauen“. So können besonders lange Aufbauten realisiert werden, die für spezielle Untersuchungen notwendig sind, wie sie sich in keiner Klinik umsetzen lassen.

Der MRT selbst ist ein Magnetom-Trio vom Hersteller Siemens-Healthcare mit einer Magnetfeldstärke von drei Tesla. Durch sein besonders homogenes Magnetfeld ist dieses Gerät bestens für die ingenieurswissenschaftlichen Forschungsaufgaben geeignet. Die besonders hohe Qualität des Feldes ist notwendig, um quantitativ akkurate Messdaten produzieren zu können. „Sonst könnten wir gar nicht die Datenqualität erreichen, die wir in den Ingenieurswissenschaften brauchen, um gegenüber der üblichen Strömungsmesstechnik Vorteile zu haben“, betont der Rostocker Wissenschaftler. Text: WOLFGANG THIEL

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. habil. Sven Grundmann
Institute of Fluid Mechanics
University of Rostock, Germany
Fon +49 (0) 381 498 – 93 10
sven.grundmann@uni-rostock.de