Blick direkt ins Herz
Thoralf Niendorf
Was passiert im Körperinneren? Mit Hilfe von Magnetresonanz-Tomographie (MRT) können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Organen beim Arbeiten zuschauen. Die Technik setzt ein sehr starkes Magnetfeld und Radiowellen ein und bildet Schicht für Schicht unterschiedliche Gewebearten ab. Die Aufnahmen geben Aufschluss über Anatomie und Funktion von Organen und Gefäßen. Das Bildgebungsverfahren hilft bei der Diagnose von Krankheiten, indem es Schäden beispielsweise am Herzen oder im Gehirn sichtbar macht.
Bei MR-Scannern mit einer Magnetfeldstärke ab 7 Tesla sprechen Forscherinnen und Forscher von Ultrahochfeld-Magnetresonanz (UHF-MR). Die Auflösung der Bilder ist so gut, dass Details von bis zu einem halben Millimeter sichtbar werden. „Ein 7,0 Tesla MR Scanner bringt mehr Pferdestärken auf die Straße als übliche klinische Systeme. Dieser Gewinn an Empfindlichkeit kann ähnlich wie im HD Fernsehen in eine verbesserte Bildschärfe übersetzt werden und zur besseren Erkennung von Krankheiten beitragen“, sagte Professor Thoralf Niendorf vom MDC. Niendorf und das Team der Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.) richteten das UHF-MR-Symposium in diesem Jahr zum zehnten Mal am MDC aus. Weitere Organisatoren waren das Weizmann Institut of Science in Rehovot (Israel), die Charité – Universitätsmedizin Berlin und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt Berlin. Unterstützt wurde das Symposium durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Stiftung Charité.
MRT-Pioniere tauschen sich aus
Kamil Ugurbil
Bilder von Prostata, Hüfte, Torso, und Niere zeigte Professor Kamil Ugurbil gleich zu Beginn der Veranstaltung. Noch nie zuvor seien Bilder von menschlichen Organen mit einem MR-Scanner in einer so hohen Bildauflösung entstanden, sagte Ugurbil. An der Universität in Minnesota arbeitet er aktuell mit dem weltweit leistungsstärksten MR-Scanner für Menschen, der über eine Magnetfeldstärke von 10,5 Tesla verfügt. Bei der Verarbeitung von Informationen im Gehirn greifen Ugurbil zufolge mehrere Vorgänge zu unterschiedlichen Zeitpunkten ineinander. Diese fänden sowohl im Zellinneren als auch in der Gesamtaktivität von Milliarden Nervenzellen statt, die fast das gesamte Gehirn umspannten. „Unser großes Ziel ist es, die bisherigen Grenzen von MR-Bildgebung zu überschreiten, um so viel wie möglich über Anatomie, Funktion und Vernetzung herauszufinden“, sagte Ugurbil. „Um ein so großes neuronales Netzwerk wie das Gehirn zu erforschen, sind wir auf eine ausreichende Bildauflösung angewiesen. So verstehen wir, was in der Mesosphäre und der Sub-Mesosphäre passiert und wo elementare Prozesse ablaufen.“
Wir möchten ganz besonders jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Chance geben, ihre Arbeiten zu präsentieren und mit ihnen in den Diskurs treten.
Auf dem Symposium am 6. September 2019 kamen Forschende zusammen, um über aktuelle Entwicklungen zu berichten und über die Zukunft von UHF-MR zu diskutieren. 17 Rednerinnen und Redner gestalteten das wissenschaftliche Programm, außerdem stellten 23 Forschende Poster zu ihrer aktuellen wissenschaftlichen Arbeit aus.
Einblicke in den Herzmuskel gewährte Professor Armin Nagel von der Universität Erlangen. In einer Forschungskooperation mit der Arbeitsgruppe Niendorf am MDC gelang es ihm zum ersten Mal überhaupt, ein Kaliumsignal am schlagenden menschlichen Herzen zu erfassen. Dies war mit früheren MRT-Gerätegenerationen oder anderen Bildgebungstechniken nicht möglich.
Es gibt Erkrankungen des Herzmuskels, die Einfluss auf die sogenannte Natrium-Kalium-Pumpe haben. Dieses Enzym transportiert Ionen aus beziehungsweise in die Zelle hinein. Funktioniert die Pumpe nicht mehr richtig, kann sich daher zu viel oder zu wenig Natrium und Kalium im Zellinneren ansammeln. Dies wiederum kann einen indirekten Einfluss auf die Funktion des Herzens haben. Bislang gaben Bildgebungsverfahren aber wenig Aufschluss darüber, wie sich Ionenkonzentrationen innerhalb von Herzzellen verändern. Nagels und Niendorfs Ergebnisse könnten nun einen Anstoß zu Natrium- und Kaliumbildgebungsverfahren bei Herzpatienten geben. Bevor diese routinemäßig bei Patienten eingesetzt werden können, sind jedoch noch weitere Entwicklungs- und Forschungsarbeiten notwendig.
Frühere MDC-Studentin gewinnt Posterwettbewerb
Während des Symposiums durften alle Teilnehmenden das beste eingereichte Poster auswählen. „Wir möchten ganz besonders jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Chance geben, ihre Arbeiten zu präsentieren und mit ihnen in den Diskurs treten“, sagte Niendorf. Die meisten Stimmen erhielt Eva Peper zu ihrer Arbeit über Messungen des Blutflusses im Herzen, der Aorta und Halsschlagader. Sie entwickelte eine neue Technik, um MR-Scans schneller durchführen zu können. Peper besuchte das UHF-MF-Symposium bereits zum zweiten Mal. Sie schrieb ihre Masterarbeit in der AG Niendorf und arbeitet heute als PhD-Kandidatin am UMC in Amsterdam (Niederlande).
Text: Christina Anders
