Neue Methode der Magnetresonanz-Bildgebung
Forschungsteam um JARA-FIT Mitglied Prof. Stephan Appelt entdeckt RASER-MRT
Professor Stephan Appelt, MiItglied in JARA-FIT vom Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen und Forschungszentrum Jülich, hat mit Kolleginnen und Kollegen der RWTH, des Karlsruher Instituts für Technologie sowie der Universitäten Raleigh, Wayne State und Harvard eine grundlegend neue Methode für sogenannte RASER-MRT (Radiofrequency Amplification by Stimulated Emission of Radiation) entdeckt. Das internationale Forschungsteam hat diesen neuen Ansatz in der Magnetresonanz-Bildgebung nun in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Die Magnetresonanz-Bildgebung bzw. Tomographie (MRT) ist eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden in der medizinischen Diagnostik und in den Materialwissenschaften. Bei den bisherigen MRT-Techniken regt man Kernspins (Protonen) des Gewebes bzw. Proben mit externer Radiofrequenz an und misst anschließend das emittierte Radiosignal in Anwesenheit eines Magnetfeldgradienten.
Bei der RASER-MRT wird dagegen keine externe Radiofrequenz eingesetzt, da das RASER-MRT-Bild durch Selbstorganisation sozusagen von selbst entsteht. Keine Radiofrequenzeinstrahlung einsetzen zu müssen bedeutet also weniger Strahlungsbelastung für das Gewebe des Patienten und gleichzeitig weniger Hardware des MRT-Scanners. Die notwendige negative Polarisierung der Protonen wird stattdessen mittels der Technologie der Hyperpolarisation erreicht, die in den letzten Jahren immer effizienter und kostengünstiger geworden ist.
RASER-MRT basiert zudem auf einem kooperativen Zusammenwirken zwischen den einzelnen Bildpunkten (Voxel). Der Bildkontrast ist also nicht mehr eine lokale sondern eine globale Eigenschaft. Jedes Voxel reagiert sozusagen auf den Gesamtzustand aller anderen Voxel. Verglichen mit der bisherigen MRT ist dieser neue Kontrastmechanismus sensitiver auf kleine lokale Veränderungen. Dies könnte bedeutsam sein für die medizinische Diagnostik, etwa für die MRT-Bildgebung von Tumoren. Insgesamt weist vieles darauf hin, dass die Physik und Technik der RASER MRT neben der Medizindiagnostik auch neue Anwendungen im Bereich der Quantensensorik bzw. der Quanteninformationstechnologie ermöglichen wird.
Eine Pressemitteilung der RWTH Aachen: https://www.rwth-aachen.de/go/id/yplup?#aaaaaaaaaaypmdb