Prof. Suter bringt Quantenphysik und Medizin zusammen
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Die Quantenphysik kann die medizinische Bildgebung verbessern – das ist das Ergebnis einer internationalen Forschungskooperation, an der Physikprofessor Dieter Suter von der TU Dortmund maßgeblich beteiligt ist. Dazu erschien nun eine wissenschaftliche Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Physical Review Applied.
Die Diagnose von Krankheiten ist immer noch eine Herausforderung für Medizinerinnen und Mediziner. Mithilfe technischer Geräte gelingt es, immer genauere Bilder vom Inneren des Menschen zu erhalten, ohne in den Körper eindringen zu müssen. Eine nichtinvasive Bildgebung nennen Fachleute dies.
Eine Fragestellung für den Dortmunder Physikprofessor Dieter Suter ist: Kann mithilfe der Quantenphysik die medizinische Diagnose noch weiter verbessert werden? Mit welcher Präzision kann die Magnet-Resonanz- Tomographie (MRT) kleine Strukturen tief im menschlichen Körper vermessen? Das internationale Team, das neben dem Dortmunder Physiker Suter auch noch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Israel und Argentinien umfasst, entwickelte ein Messverfahren, um die bestmögliche Auflösung zu erhalten. Das Team konnte sogar zeigen, wie diese Grenze in einem klinischen Scanner erreicht werden kann.
Strukturen bis auf wenige Mikrometer erkennen
Dieser Fortschritt beim bildlichen Darstellen kleinster Körperstrukturen basiert auf Quantentechnologien, die derzeit die Sensortechnologie voranbringen und dabei auch enorme Auswirkungen auf die klinische Medizin haben könnten. Wenn die MRT in der klinischen Medizin eingesetzt wird, ist ihre Auflösung bei herkömmlichen Bildgebungsmodalitäten auf etwa einen Millimeter begrenzt. Im Gegensatz dazu können mit den neuen Verfahren Strukturen im Bereich weniger Mikrometer aufgelöst werden – eine Verbesserung um den Faktor 100. Dafür erfassen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bewegung von Wassermolekülen, die in jedem Teil des menschlichen Körpers vorhanden sind und deren Bewegung durch MRT mit höchster Präzision gemessen werden kann.
„Die hohe Auflösung unserer Technik ist relevant für den Nachweis von Biomarkern und Pathologien, die für eine Vielzahl von Krankheiten von Interesse sind“, sagt Prof. Suter. Es könnte somit ein Beispiel für eine Reihe zukünftiger Technologien sein, die auf Quanteninformation basieren und neben der Präzisionsmedizin viele weitere Anwendungsbereiche durchdringen könnten.
Langjährige internationale Zusammenarbeit
Die aktuelle Veröffentlichung hat eine lange Vorgeschichte und ist das Ergebnis einer engen internationalen Zusammenarbeit. Prof. Suters Doktorvater war Prof. Richard Robert Ernst, der 1991 den Nobelpreis für Chemie erhielt – für seine bahnbrechenden Beiträge zur Entwicklung der hochauflösenden magnetischen Kernresonanz-Spektroskopie. Ernst gilt als einer der „Väter“ der MRT. Prof. Suter forschte auf diesem Gebiet weiter. Ein Postdoc von ihm – Gonzalo Alvarez – widmete sich ebenfalls diesem Thema. Gemeinsam mit seiner Frau Analia Zwick führte ihn sein Weg zunächst zum Weizmann Institute of Science in Rehovot (Israel). Anschließend übernahmen sie Professuren in Bariloche (Argentinien). Den Kontakt zu Prof. Suter hielten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler immer aufrecht. Gemeinsam forschen sie an dieser Technologie weiter. Das mündete jetzt in dieser jüngsten Veröffentlichung.
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