Am 24. April war der Hamburger VDI Arbeitskreis Medizintechnik zu Gast im Institut für Biomedizinische Bildgebung (IBI) der TUHH.
Im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und dem Universitätsklinikum Eppendorf (UKE) wird hier unter anderem an der Weiterentwicklung einer noch jungen Disziplin in der digitalen Bildgebung geforscht, dem sogenannten „Magnetic Particle Imaging“ (MPI).
Hierbei wird die Verteilung und Konzentration ferromagnetischer Tracer im Körper erfasst und dreidimensional dargestellt, erläuterte der Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Tobias Knopp im Rahmen seines Fachvortrages. Ein besonderer Vorteil dieses tomographischen Verfahrens besteht darin, dass es ohne ionisierende Strahlung auskommt, ganz im Gegensatz zu anderen 3D-Verfahren wie z.B. der Computertomographie (CT) oder der Positronen Emissions Tomographie (PET).
Die Idee zum MPI stammt ursprünglich aus den Forschungslaboren der Firma Philips und wurde im Rahmen einer Forschungskooperation mit dem IBI zu einem ersten Prototyp umgesetzt. Eine spätere Kommerzialisierung erfolgte durch das Unternehmen Bruker, welches europaweit inzwischen 6 Systeme in den Markt gebracht hat.
Prof. Knopp und sein Team arbeiten nun an der weiteren Verbesserung des Verfahrens und haben durch eigene Entwicklungen und Modifikationen an ihrem Scanner die Sensitivität und Auflösung bereits erheblich gesteigert. Inzwischen ist der Scanner am IBI in der Lage, Strukturen von etwa einem Millimeter aufzulösen. Verglichen mit anderen Verfahren ist dies zwar noch ausbaufähig, beeindruckend ist aber schon heute die enorme Sensitivität des Verfahrens. So lässt sich der Tracer selbst bei geringsten Konzentrationen von wenigen Nanogramm noch zuverlässig im Gewebe detektieren.
Vorführung des Magnetic Particle Imaging (MPI).
(Bild: ©Christoph Materne)
Zwar sind die heutigen Geräte gerade einmal groß genug für Kleintiere wie z.B. eine Maus, aber das Prinzip ließe sich auch auf Menschengröße hochskalieren, so Prof. Knopp. Damit rücken Anwendungen in greifbare Nähe, die sich nicht mehr auf reine Forschung beschränken, sondern in Zukunft auch eine strahlungsfreie alternative zu PET oder CT bieten könnten. Darüber hinaus gibt es weitere Vorteile dieser Technologie: So lässt sich z.B. detektieren, ob ein Tracer spezifisch an ein bestimmtes Gewebe gebunden hat (z.B. eine Tumorzelle), wodurch sich eine höchst sensitives Diagnostik-Verfahren in der Onkologie realisieren ließe.
Ein besonders beeindruckender Effekt ist auch die magnetische Kraft, die innerhalb des MPI Scanners ganz gezielt auf bestimmte Strukturen ausgeübt werden kann. So ließen sich z.B. entsprechend präparierte Wirkstoffe im Körper gezielt an die richtige Stelle lenken und sogar die Bewegungen von Miniatur-Maschinen steuern.
Im Anschluss an den detailreichen Fachvortrag demonstrierte Patryk Szwargulski, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am IBI, das System in Aktion. Anhand einiger Scans an Modellkörpern wurde deutlich, welches Potential die Technologie noch bietet und wie sie sich geschickt mit einem verwandten Verfahren, der Magnetresonanztomographie, kombinieren lassen könnte. Ebenso zeigte sich, dass durch die Arbeit an dieser Technologie auch Forschungsergebnisse in anderen Bereichen erzielt werden. So mussten beispielsweise elektrische Komponenten wie Empfangsspulen und Verstärker eigens für den gewünschten Frequenzbereich entwickelt und optimiert werden.
Der Arbeitskreis Medizintechnik bedankt sich beim Institut für Biomedizinische Bildgebung und speziell bei Prof. Knopp, Patryk Szwargulski und Annemarie Tauche für die gelungene Veranstaltung und die spannenden Einblicke in das aktuelle Forschungsfeld des Magnetic Particle Imaging.
Christoph Materne
VDI Hamburg
06.06.2018
(Titelbild: ©maxview)
