Gehirnfunktionen: Kernspintomographen ermöglicht uns dem Gehirn beim Arbeiten zuzusehen

Selbst kleinste Nervenstrukturen und Gehirnzellen bei der Arbeit in hoher Qualität bildlich darstellen: Das kann der neue Kernspintomograph, den die Ruhr-Universität Bochum (RUB) und das Berufsgenossenschaftliche Universitätsklinikum Bergmannsheil angeschafft und jetzt in Betrieb genommen haben. Das Gerät, das am Bergmannsheil installiert wurde, erzeugt aufgrund einer Magnetfeldstärke von drei Tesla und einer hochauflösenden 32-Kanal-Kopfspule sehr detail- und kontrastreiche Bilder bei deutlich verkürzter Untersuchungszeit. Genutzt wird es für neurowissenschaftliche Forschungsprojekte der RUB sowie für klinische Untersuchungen im Bergmannsheil. Der Kernspintomograph wurde von der RUB finanziert, die Kosten für die technische Infrastruktur und den Einbau trägt das Bergmannsheil, das zum Universitätsklinikum der RUB (UK RUB) gehört. Insgesamt wurden hierfür rund 2,1 Mio. Euro investiert.
 
„Goldstandard“ der Kernspintomographie
„Der neue Kernspintomograph bringt einen starken Impuls für die neurowissenschaftliche Forschung an der Ruhr-Universität“, erklärt Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan, Direktorin des Instituts für Neurophysiologie der RUB. Prof. Dr. Martin Tegenthoff, Direktor der Neurologischen Klinik des Bergmannsheil ergänzt: „Das Gerät entspricht aufgrund seiner hohen Feldstärke derzeit dem Goldstandard in der Kernpintomographie: Das verbessert auch die Diagnostik in der Patientenversorgung.“ Der 3-Tesla-Kernspintomograph ist speziell für Untersuchungen des Kopfes und des Rückenmarks ausgelegt. Er erzeugt sehr differenzierte Schnittbilder aus dem Inneren des Kopfes. Detailreiche Ansichten des Gehirns, seiner Strukturen und Gefäßsysteme können ebenso gewonnen werden wie Aufschlüsse über die Gehirnaktivität bei unterschiedlichen Aufgaben und Tätigkeiten, über Stoffwechselprozesse und die Hirndurchblutung.

Mehr Durchblick für die Forschung
In der Forschung wird das Gerät vor allem dafür genutzt, das Verständnis für die Arbeitsweise und die Verknüpfungen innerhalb des Gehirns zu verbessern. Dazu werden Probanden im Kernspintomographen untersucht, während sie an bestimmten Aufgaben arbeiten. Da das Gerät nicht mit Röntgenstrahlung, sondern mit Magnetfeldern und Radiowellen arbeitet, ist das Verfahren für die Probanden gesundheitlich unbedenklich. Während der Untersuchung lassen sich am Bildschirm jene Areale des Gehirns identifizieren, die für die jeweilige Aufgabe benötigt werden und daher eine höhere Aktivität zeigen. Solche Tests nutzen Wissenschaftler beispielsweise, um die Lernprozesse des Gehirns besser zu verstehen. Aber auch für Fragestellungen in der Schizophrenie-Forschung oder zu Krankheitsbildern wie der Multiplen Sklerose erhoffen sich die Neurowissenschaftler neue Antworten. Genutzt wird der Kernspintomograph von allen Forschern und Forschergruppen, die zum Research Department Neuroscience der RUB (Sprecherin: Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan) gehören.
 
Bessere Diagnostik in der Patientenversorgung
Daneben nutzt die Neuanschaffung auch der Patientenversorgung im Bergmannsheil. So lässt sich beispielsweise die Hirndurchblutung sehr exakt bestimmen und selbst kleinste Hirninfarkte können bildlich dargestellt werden. „Der neue Hochfeld-Magnetresonanztomograph erlaubt die genaue Untersuchung von Verbindungen zwischen verschiedenen Hirnregionen“, erläutert Prof. Dr. Volkmar Nicolas, Direktor der Radiologischen Klinik am Bergmannsheil. Damit können die Ärzte Schäden zum Beispiel nach schweren Hirnverletzungen und die Konsequenzen für den Verletzten im täglichen Leben besser einschätzen. Auch therapeutische Maßnahmen können gezielter bestimmt und eingesetzt werden.
 
Kernspintomographie: Nicht nur das Magnetfeld ist entscheidend
Mit der Kernspintomographie (auch: Magnetresonanztomographie) werden Schnittbilder aus dem Inneren des menschlichen Körpers aufgenommen. Anders als die Computertomographie arbeitet sie nicht mit Röntgenstrahlen, sondern mit Magnetfeldern und Radiowellen. Damit lassen sich die Wasserstoffprotonen (Atomkerne) im Körper so beeinflussen, dass sie spezifische Signale an ein Empfangsgerät senden. Am Bildschirm werden diese so interpretiert, dass eine sehr präzise Aufnahme des untersuchten Körperabschnittes entsteht. Genutzt wird dieses Verfahren vor allem zur Darstellung von Weichteilgewebe, Organen und des Gehirns.
 
Die Bildqualität der Aufnahmen hängt unter anderem zusammen mit der Stärke des Magnetfeldes: Diese wird in der Einheit Tesla ausgewiesen. In der klinischen Praxis sind heutzutage Geräte mit Feldstärken zwischen 1 und 1,5 Tesla am häufigsten. Geräte mit deutlich höheren Feldstärken als 3 Tesla werden derzeit nur für Forschungszwecke genutzt. Neben der Feldstärke beeinflussen noch weitere Parameter die Bildqualität, etwa die Anzahl der Empfangskanäle, die die Resonanzsignale aus dem Inneren des Körpers aufnehmen und verarbeiten. Für Untersuchungen bestimmter Körperteile werden spezielle Spulen genutzt, die an dem zu untersuchenden Körperabschnitt angebracht werden und damit eine effektivere Signalmessung ermöglichen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan
Abteilung für Neurophysiologie
Medizinische Fakultät der RUB
 
Prof. Dr. Martin Tegenthoff
Direktor der Klinik für Neurologie
Berufsgenossenschaftliches Universitätsklinikum Bergmannsheil GmbH

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