Magnetresonanztomografie

Ohne Kontrastmittel – mit Zucker

Die Glukosekonzentration im Gehirn soll künftig zeigen, wo sich ein Tumor entwickelt. Dafür nutzen die Forscher einen Hochfeld-Tomographen mit einer Magnetfeldstärke von 7 Tesla (Bild: Fololia.com / adri76)
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Wissenschaftlern ist es gelungen, Gehirntumore mit einem neuen MRT-Verfahren sichtbar zu machen. Statt der üblichen Kontrastmittel, die für den Körper belastend sein können, nutzen sie eine einfache Zuckerlösung.

Bei einer Magnetresonanztomografie (MRT) verbessern Kontrastmittel die bildliche Darstellung der Gewebestrukturen. Sie verstärken die Signale in den Blutgefäßen und im Raum zwischen den Zellen, gelangen jedoch nicht ins Zellinnere. Glukose (Traubenzucker) hingegen wird in die Körperzellen aufgenommen und dort abgebaut. Besonders Tumorzellen sind süchtig nach Zucker, um ihren hohen Energiebedarf zu decken. Die Beobachtung der Zucker-Stoffwechselaktivität könnte daher Krebsherde oder sogar besonders aggressiv wachsende Tumorareale identifizieren. Radiologen und Physikern aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg ist diese neue Art der Bildgebung nun gelungen.

Verstärktes Glukose-Signal
Die klassische MRT beruht auf der Messung der Signale von Protonen im Wasser. Da der Körper zu über 60 % aus Wasser besteht, entsteht so ein deutliches Bild. Um den viel geringer konzentrierten Traubenzucker sichtbar zu machen, benutzen die DKFZ-Forscher einen Hochfeld-Tomographen mit einer Magnetfeldstärke von 7 Tesla und eine spezielle Methode, um das Glukose-Signal selektiv zu verstärken. Damit lässt sich eine ausreichende Signalstärke erzielen, die es ermöglicht, die Änderungen der Zuckerkonzentration im Hirngewebe nach der Injektion von Glukoselösung sichtbar zu machen.
Fünf Stück Würfelzucker
Das der Methode zu Grunde liegende physikalische Prinzip ist der „Magnetisierungstransfer-Effekt“. Dieser ist seit Jahrzehnten bekannt, konnte bislang aber noch nicht für die Glukose-Bildgebung beim Menschen genutzt werden. Beim Magnetisierungstransfer wird das Signal der Glukose-Protonen auf das im MRT gemessene körpereigene Wasser übertragen. Der Effekt ist proportional zur lokalen Glukosekonzentration und bildet daher die regionale Veränderung der Zuckerkonzentration ab. Die für die Glukose-Messung benötigte Menge an Traubenzucker entspricht etwa fünf Stück Würfelzucker.
Der Physiker Patrick Schünke und der Arzt und Physiker Daniel Paech konnten in ihrer aktuellen Arbeit sowohl die Änderung des Glukosesignals von gesunden Hirnarealen als auch die krankhafte Änderung in Hirntumoren beim Menschen beobachten.
Ohne Radioaktivität messen
Mit einem anderen Messverfahren, der Positronenemissions-Tomographie (PET), machen Wissenschaftler bereits seit Jahrzehnten den erhöhten Zuckerverbrauch in Tumoren sichtbar. Allerdings sind dazu radioaktiv markierte Zuckermoleküle notwendig. „Unsere Glukose-MRT dagegen kommt ohne jegliche Radioaktivität und somit ohne eine Strahlenbelastung für den Patienten aus“, sagt Daniel Paech, der Erstautor der Arbeit.
Die Forscher weisen darauf hin, dass noch nicht alle Fragen zur neuen Messmethode vollständig geklärt sind.
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