MPI – Lübecker Forscher arbeiten an innovativer Bildgebung in der Medizin

Diese innovative Technologie in der medizinischen Bildgebung verspricht verbesserte und völlig neue Diagnosemöglichkeiten. Prof. Dr. Thorsten Buzug und sein Team von der Uni Lübeck entwickeln das von der Firma Philips patentierte Verfahren jetzt für den praktischen Einsatz weiter.

Spannender könnte die Herausforderung für Professor Buzug und seine Mitarbeiter am Institut für Medizintechnik der Uni Lübeck kaum sein: In den kommenden Monaten sind sie maßgeblich an der Erforschung und weiteren Entwicklung eines Verfahrens beteiligt, das verbesserte und völlig neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin verspricht. Wie so häufig, wenn technisches Neuland betreten wird, sind dabei gleich mehrere Teilaufgaben parallel zu lösen. Doch zunächst ein Blick zurück.

Rund zweieinhalb Jahre ist es her, dass Mitarbeiter aus den Forschungslaboratorien von Philips im Wissenschaftsmagazin „Nature“ ein neues Verfahren der Bildgebung beschrieben. „Magnetic Particle Imaging“ (MPI) nannten sie die Methode, die zum direkten Nachweis der Konzentration von Nanopartikeln aus Eisenoxid im Körper verwendet werden kann und auf diese Weise hoch aufgelöste Bilder liefert.

MPI unterscheidet sich grundsätzlich von vielen anderen Verfahren in der dreidimensionalen medizinischen Bildgebung. Ultraschall, Computer- und Magnetresonanztomografie sind allesamt Methoden, bei denen stets die Antwort des körpereigenen Gewebes auf eine spezielle äußere Anregung abgebildet wird. Bei MPI hingegen wird die räumliche Verteilung der eingesetzten Substanzen dargestellt: Die Nanopartikel selbst sind es, deren Anwesenheit im Körper ermittelt wird. „Wir haben es mit wahren 'Tracer'-Substanzen zu tun“, erläutert Professor Buzug, „mit Biomolekülen, die nach der Einbringung in den Körper am Stoffwechsel teilnehmen.“ Das wecke die Hoffnung auf neue Diagnosemöglichkeiten.

Entscheidend für das neue Verfahren sind die nicht-linearen Magnetisierungseigenschaften der Nanopartikel. Die Magnetisierung dieser kleinsten Teilchen erfährt durch ein magnetisches Wechselfeld eine Änderung. Findet diese unter gewissen Voraussetzungen statt, kann aus dem resultierenden Signal auf die Anwesenheit von Nanopartikeln geschlossen werden. Bringt man die Nanopartikel hingegen durch ein Selektionsfeld in Sättigung, hat das Wechselfeld keine nennenswerte Änderung der Magnetisierung und damit kein Signal zur Folge.

Bei dem neuen Verfahren wird das Selektionsfeld gerade so gewählt, dass an einer einzigen Stelle des untersuchten Körpers ein feldfreier Punkt entsteht. An dieser Stelle kann selektiv gemessen werden, ob und wie viele Nanopartikel vorhanden sind. Indem der feldfreie Punkt auf speziellen Bahnen kontinuierlich über den Körper bewegt wird, lässt sich das gesamte Untersuchungsvolumen abscannen.

„Bei Philips steht der bisher einzige Prototyp eines Scanners, mit dem die Machbarkeit gezeigt werden konnte“, sagt Professor Buzug, der früher selbst im Philips-Labor geforscht hat und dessen Kontakte für den Abschluss des Kooperationsvertrages von Vorteil waren. Weil die Lübecker Wissenschaftler künftig magnetische Nanopartikel selbst herstellen wollen, werden sie zunächst ein spezielles Nanopartikel-Spektrometer entwickeln, mit dessen Hilfe sich die physikalischen Eigenschaften der Teilchen überhaupt erst messen lassen. In einem weiteren Teilprojekt wird die Forschungsgruppe ein neuartiges Scannersystem entwerfen und aufbauen, das dann in der Lage sein wird, auch die räumliche Partikelverteilung zu erfassen.

Für die Investition in die erforderliche Messtechnik hat die Innovationsstiftung Schleswig-Holstein kurzfristig Gelder zugesagt. Für die Uni Lübeck sei das Projekt ein Glücksfall, meint Professor Buzug. „Wir erhalten die einzigartige Chance, schon kurz nach der Geburt eines Verfahrens an dessen Grundlagenforschung beteiligt zu sein.“