Magnetresonanztomographie

Diamant macht Diagnostik empfindlicher

Diamant Magnetresonanztomographie MRT
Im Verbundprojekt „Diapol“ entwickeln Forscher ein neuartiges MRT-Verfahren mit einem Polarisator aus Nanodiamanten (Bild: romaset – Fotolia.com)
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Mit Diamanten auf der Nanometerskala soll Tumorgewebe in der Magnetresonanztomographie zukünftig schneller erkannt und besser vom gesunden Nachbargewebe abgegrenzt werden können.

Um ein neuartiges MRT-Verfahren verfahren zu enwickeln, dessen Kern ein spezieller Polarisator ist, haben sich das Fraunhofer IAF, die Universität Ulm, die Nvision Imaging Technologies GmbH, die Hebrew University of Jerusalem und das Israeli Center for Advanced Diamond Technologies (ICDAT) in dem Verbundprojekt „Diapol“ zusammengeschlossen. Der Polarisator , um den es ihnen geht, besteht aus Nanodiamanten.

Für den Polarisator, der die Bildgebung ermöglicht, spielen die eingebauten Stickstoff-Fehlstellen-Zentren eine wichtige Rolle: Die Elektronenspins in diesen Zentren erzeugen Magnetfelder, die auf andere Kernspins übertragen werden können und diese somit ausrichten (polarisieren). Dadurch werden die Nanodiamanten oder externe Moleküle hyperpolarisiert. Sie können anschließend vor der MRT-Untersuchung in den Menschen injiziert werden und so die Empfindlichkeit der Bildgebung deutlich steigern.

Wartezeit auf Ergebnisse nur noch wenige Tage

Das Material Diamant hat dabei unschlagbare Vorteile: Die Hyperpolarisation unter Nutzung von Diamanten findet bei Raumtemperatur statt und ermöglicht somit eine viel schnellere und kostengünstigere Methode im Vergleich zur Herstellung mit den bisherigen Techniken, die bei tiefen Temperaturen stattfinden.

Ein Teilziel des Diapol-Projektes ist der Bau extrem kleiner, flexibler und mobiler Diamant-Polarisatoren. Diese Neuerung soll für sehr schnelle Auswertungszeiten sorgen und somit die Zeit, die Patienten auf ihre Ergebnisse warten müssen, von mehreren Wochen auf wenige Tage verkürzen. Stück für Stück soll mit den genaueren Messergebnissen und der damit besseren Behandlung der Patienten die Unsicherheit, die bei der Krankheit für Ängste sorgt, abgebaut werden.

Hintergrund MRT-Verfahren

Eine frühzeitige Diagnose trägt bei Krebs maßgeblich zum Erfolg der darauffolgenden Behandlung bei. Für Patienten besonders schonend und dabei effizient ist die Diagnostik per Magnetresonanztomographie, da sie ohne schädliche Chemikalien oder radioaktive Substanzen auskommt und dreidimensionale, detailreiche Schnittbilder von menschlichem Gewebe liefert.

Die klassische MRT nutzt unter anderem Magnetfelder, um hochauflösende Bilder zu erstellen. Der Körper eines Menschen besteht zu etwa 70 % aus Wasser. Jedes Wassermolekül enthält zwei Wasserstoffatome, deren Kerne magnetisch sind. Die Magnetfelder im Kern dieser Wasserstoffatome werden durch Kernspins erzeugt. Mit einem so genannten Polarisator werden die Magnetfelder der Kernspins in den Wassermolekülen verstärkt und ausgerichtet. Das ist wichtig, denn: Je besser die Kernspins ausgerichtet sind, desto stärker ist auch das Signal der MRT und desto genauer werden die Ergebnisse. Unter dem Zusatz von Hochfrequenzimpulsen werden bestimmte Atomkerne im Körper zusätzlich resonant angeregt, was als elektrisches Signal gemessen werden kann. Ein spezielles Programm wandelt alle Messergebnisse anschließend in hochauflösende, dreidimensionale Bilder um.

www.iaf.fraunhofer.de/de/medien/pressemitteilungen/nano-diamant.html

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