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Echtzeit-Filme aus dem Körper: Europäischer Erfinderpreis 2018 für schnelle MRT

Das Europäische Patentamt (EPA) würdigt den Physiker Jens Frahm vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie mit dem Europäischen Erfinderpreis für seine MRT-Weiterentwicklungen. In zwei Schritten ist es ihm und seinem Team gelungen, die Geräte um das bis zu 10.000-fache zu beschleunigen.

Prof. Dr. Jens Frahm Bildquelle: © Max-Planck-Gesellschaft/F. Vinken

Prof. Dr. Jens Frahm

Frahm setzte sich in der Kategorie Forschung gegen die mit ihm nominierten britischen Forscher Eileen Ingham und John Fisher sowie das polnische Team um Jacek Jemielity, Joanna Kowalska und Edward Darżynkiewicz durch. In seiner Rede bedankte sich der frisch gekürte Preisträger und lobte sein gesamtes Team: »Der Europäische Erfinderpreis ist eine große Ehre und eine wundervolle Anerkennung der innovativen Arbeit unseres ganzen Forschungsteams.«

100 Millionen MRT-Untersuchungen jährlich

Bei den ersten MRT-Geräten in den 1970er-Jahren mussten Patienten für ein aussagekräftiges Bild minutenlang völlig still liegen – ein großer Nachteil gegenüber den deutlich schneller erstellten Ultraschall- und Röntgenaufnahmen. Frahm revolutionierte die MRT, indem er diese radikal schneller machte. Die von ihm und seinem Team entwickelte Flash-Technologie reduzierte die Bildaufnahmeraten von Minuten auf Sekunden und machte die MRT in der Folge zu einem der bedeutendsten bildgebenden Verfahren in der klinischen Diagnostik.

Anders als Röntgenstrahlen ist diese Technik für den Patienten zudem völlig unschädlich. Weltweit finden rund 100 Millionen Untersuchungen im Jahr statt; jede einzelne nutzt Frahms Technologie. Mit dem Flash2-Verfahren gelang es ihm und seinem Team 2010 schließlich ein zweiter großer Durchbruch hin zur Echtzeit-MRT, mit der sich erstmals Vorgänge aus dem Inneren unseres Körpers live filmen lassen – ein weiterer entscheidender Fortschritt für eine medizinische Diagnose.

Die MRT macht sich die magnetischen Eigenschaften der Wasserstoffkerne in Wassermolekülen zunutze, die überall im menschlichen Körper vorhanden sind. Im Magnetresonanz-Tomografen richten sich diese Wasserstoffkerne parallel zu den Magnetfeldlinien aus, die vom Gerät erzeugt werden. Durch einen kurzen Radiofrequenzimpuls werden die Kerne dann aus ihrem Gleichgewicht ausgelenkt. Beim Zurückschwingen in ihre ursprüngliche Ausrichtung senden sie ihrerseits Radiowellen aus, die von hochempfindlichen Spulen aufgezeichnet werden. Vielfach wiederholt, lässt sich aus diesen ortsabhängigen Signalen am Computer ein Bild berechnen, das exzellente Darstellungen von Organen und Gefäßen ermöglicht.
MRT-Aufnahme in Sekunden statt Minuten

Horn spielen live

Aber nicht nur in der Medizin, auch in ganz anderen Bereichen wie beispielsweise der Musik liefert die Echtzeit-MRT neue Einblicke. So untersucht Frahm, der selbst Klarinette spielt, in einer gemeinsamen Studie mit der Hochschule für Musik, Theater und Medien Hannover, wie Klang in Blechblasinstrumenten wie dem Horn erzeugt wird. An dieser Studie beteiligt waren auch Berliner Philharmoniker. Ihre eigenen Spielbewegungen live zu sehen, brachte den Blechbläsern überraschende Einsichten: Anders als bisher gedacht, haben Zungenbewegungen einen ganz erheblichen Einfluss auf die Gestaltung der Töne. Diese Erkenntnis könnte für die künftige Musikerausbildung bedeutend sein und helfen, Berufskrankheiten von Blechblasmusikern wie die fokale Dystonie zu therapieren.

Eine Video davon finden Sie hier.

Lesetipp: Nicht nur die MRT-Geräte haben sich seit ihren Anfängen weiterentwickelt, auch die anderen bildgebenden Verfahren sind heute deutlich präziser. In Zukunft könnten sie noch weiter an Bedeutung gewinnen. Das Zauberwort dafür heißt »Künstliche Intelligenz«. Einen ausführlichen Artikel dazu finden Sie in Ausgabe 4 der Medizin+elektronik.

(me)