Hamburg/Lübeck - Neues Aufnahmeverfahren: Eisen macht das rasende Herz sichtbar

Neues Aufnahmeverfahren: Eisen macht das rasende Herz sichtbar

Von: Susanne Donner, ddp
Letzte Aktualisierung:
MPI / Herz / Diagnostik
Der Philips Versuchs-Scanner: Die MPI-Technologie nutzt die magnetischen Eigenschaften von Eisenoxid-Nanopartikeln. Bis die rechte Diagnose bei Herzproblemen gestellt ist, können Monate vergehen. Ein neues bildgebendes Verfahren, das Magnetic Particle Imaging (MPI), verspricht, diese langwierige Odyssee auf wenige Minuten zu verkürzen. Foto: ddp

Hamburg/Lübeck. Atemnot, Schmerzen in der Brust: Tausende von Menschen wenden sich jedes Jahr mit diesen Symptomen an ihren Arzt. Es könnte eine Herzschwäche sein, die sich bemerkbar macht, aber auch psychosomatische Beschwerden. Bis die rechte Diagnose gestellt ist, können Monate vergehen.

Gewissheit gibt es oft erst während einer Katheteruntersuchung in der Klinik, bei der das Herz sichtbar gemacht wird. In etlichen Fällen kommt die Diagnose dann zu spät. Ein neues bildgebendes Verfahren, das Magnetic Particle Imaging (MPI), verspricht, diese langwierige Odyssee auf wenige Minuten zu verkürzen.

„Wir machen das in einem Rutsch”, sagt Entwickler Jörn Borgert vom Philips Forschungszentrum für Medizintechnik in Hamburg. Vor fünf Jahren hatten seine Kollegen Bernhard Gleich und Jürgen Weizenecker das MPI zum ersten Mal vorgestellt -­ jetzt kommen die ersten Geräte im Kleinformat auf den Markt.

Die Vision: Mit einem Handgerät soll der Hausarzt eines Tages das Herz quasi von außen in 3-D filmen und sofort sehen, ob das Organ vergrößert ist und zu wenig Blut pumpt. Zuvor werden dem Patienten Eisennanopartikel als Kontrastmittel, die schon heute für medizinische Zwecke zugelassen sind, in die Armvene gespritzt. „Das wird die Diagnostik revolutionieren”, sagt Thorsten Buzug, Medizintechnikexperte an der Universität Lübeck.

Bisher konnten Ärzte von Organen und Geweben nur zweidimensionale Momentaufnahmen machen. Ein Video des Innenlebens ließ sich nicht aufzeichnen. Mit dem neuen Verfahren soll das ohne Schmerzen und großen Aufwand möglich sein. „Da wir ohne Radioaktivität und Röntgenstrahlung arbeiten, ist das Potenzial gegeben, hieraus eine Screening-Methode zu machen”, glaubt Borgert. „Der Nutzen für den Patienten wäre enorm.”

Noch gibt es die entsprechenden Geräte für Patienten allerdings nicht. Im vergangenen Jahr wurde mit MPI erstmals ein schlagendes Mäuseherz in Echtzeit sichtbar gemacht. Der Muskel kontrahierte sich 240 Mal in der Minute. Die linke und rechte Lungenarterie waren zu erkennen, obwohl diese Blutgefäße nur 500 tausendstel Millimeter dick und damit wesentlich filigraner sind als jene des Menschen. Die Erfinder Gleich und Weizenecker gehen davon aus, dass auch das gesamte Gefäßsystem des Menschen live verfolgt werden kann.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind gegenwärtig die häufigste Todesursache in westlichen Industrieländern. Hauptrisikofaktoren für Schlaganfälle und Herzinfarkte sind verkalkte Arterien und Blutgerinnsel, die beide im Verborgenen gedeihen. Mit MPI könnte der Arzt sie rechtzeitig sichtbar machen, ist die Hoffnung der Entwickler.

Nicht nur ein kränkelndes Herz ließe sich auf die Monitore bringen, ebenso verschiedene Tumorarten wie Brust- und Prostatakrebs. Auch ein potenziell streuender Brustkrebs würde sich erkennen lassen.

In diesem Fall sind einige, gleichwohl nicht alle Lymphknoten unter der Achsel von Tumorzellen durchsetzt. Diese reichern das eisenhaltige Kontrastmittel an und erscheinen daher besonders hell in der dreidimensionalen Aufnahme. Befallene Lymphknoten gelten als Einfallstore für die Ausbreitung des Tumors in andere Gewebe. Deshalb müssen sie vollständig entfernt werden. Während einer Operation ließe sich die Entfernung der Tumorzellen mit dem MPI live überwachen, hofft Buzug.

Beobachtung und Behandlung könnten sogar geschickt miteinander kombiniert werden: Jene Eisenoxidnanoteilchen, die beim MPI als Kontrastmittel dienen, können mit einem starken Magneten das Tumorgewebe lokal auf 45 Grad Celsius erhitzen und den Tumor so in den Zelltod treiben. Ähnlich dem Vorgang in der Mikrowelle wird dabei das Wasser im Krebsgeschwür gezielt erhitzt.

Obwohl sich MPI der Kraft eines Magnetfeldes bedient wie die gängigen Magnetresonanztomographen (MRT), steht dahinter eine grundlegend andere Technik. Beim gängigen MRT-Verfahren wirkt ein statisches Magnetfeld hoher Stärke auf den Patienten ein. Die Wasserstoffatome in seinem Körper erzeugen letztlich das Bild. Dagegen erzeugen beim MPI die Eisennanoteilchen als Kontrastmittel die dreidimensionale Aufnahme.

Dazu werden zwei magnetische Wechselfelder angelegt, die die Magnetisierung der Eisenpartikel wie eine Kompassnadel zwischen ständig wechselnden Polen tanzen lassen. Dieser Tanz wird erfasst und daraus auf die räumliche und zeitliche Verteilung der Eisenteilchen geschlossen. Da das Kontrastmittel im Blut zirkuliert und dabei auch das Herz passiert, kann das Organ gefilmt werden.

Noch gibt es aber kein MPI-Gerät, das groß genug ist für einen Patienten. Im März 2010 wurde das vom Forschungsministerium geförderte Projekt „MAGIC” abgeschlossen. Darin wurde ein Apparat für die experimentelle Forschung fertiggestellt,­ bestehend aus einer länglichen Röhre mit einem Durchmesser von zwölf Zentimetern.

Physiker und Ingenieure arbeiten intensiv daran, das Verfahren für Patienten zu adaptieren. „Dafür muss alles größer werden. Das ist eine lösbare, technische Herausforderung”, stellt Buzug klar. Bis diese bewältigt ist, werden etliche Jahre vergehen. „Es gibt aber keinen Grund, dass es nicht funktionieren sollte”, ist Buzug optimistisch.
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