uni'wissen 01(3)-2011

Wenn ein Arzt Bilder von gebrochenen Kno- chen oder verrenkten Halswirbeln braucht, liefern Röntgengeräte exakte Aufnahmen. Geht es darum, Weichteile wie Muskeln oder Gewebe sichtbar zu machen, ist der Kernspintomograf das Gerät der Wahl. Im Vergleich zur Belastung durch Röntgenstrahlen fällt die Belastung für den Körper im Kernspintomografen weit geringer aus. Im Inneren seiner Röhre erzeugt eine große Spule ein konstantes Magnetfeld, das auf Wasserstoff- kerne und deren Gesamtdrehimpuls, den so ­genannten Kernspin, im Weichteilgewebe ein- wirkt und sie in eine bestimmte Richtung bewegt. Die unterschiedlichen Graustufen der Kernspin- bilder zeigen unmittelbar die Dichte von Wasser in den verschiedenen Gewebearten an. Störun- gen werden schnell sichtbar, wenn das Muster auffällige Differenzen zeigt: Tumore beispiels- weise haben einen anderen Wassergehalt als gesundes Gewebe. Die magnetische Antwort In der Röhre überlagert sich das konstante Magnetfeld mit einem Hochfrequenzfeld, das für eine Resonanz der Kernspins und somit für klare Bilder von den jeweiligen Körperregionen sorgt. Eine weitere Spule misst die Resonanz auf das Zusammenspiel der Magnetfelder als so genannte magnetische Antwort. „Diese Messspule, die die Bilder aufnimmt, sollte möglichst nah am Objekt sein“, sagt Prof. Dr. Ulrike Wallrabe, die am Insti- tut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) in der Abtei- lung Mikroaktorik an magnetischen Systemen in kleinsten Maßstäben forscht. „Geht es zum Bei- spiel um den Bauch, ist das in der Röhre gut ­darstellbar. Beim Kopf wird es schon schwieriger, da er weiter von der Spule entfernt ist.“ Für die biologische Grundlagenforschung wiederum spielen Bauch und Kopf keine Rolle. Hier landen eher sehr kleine Objekte wie Zellhaufen, einzelne Zellen oder kleine Lebewesen in der Röhre. ­Gängige Kernspintomografen jedoch seien dafür ungeeignet, erklärt Wallrabe: „Wenn wir Zellen in die große Röhre mit der riesigen Messspule ­stecken, ist zwischen ihnen und der Spule zu viel Luft. Das ganze Signal wird zerstört.“ Damit sich die Maßstäbe der Technik denen der Untersuchungsobjekte annähern, hat Prof. Dr. Jürgen Hennig, wissenschaftlicher Direktor der Abteilung Röntgendiagnostik am Freiburger Uni- versitätsklinikum, mit den Mikrotechnikern ­Ulrike Wallrabe und Prof. Dr. Jan Korvink ein gemein- sames Forschungsprojekt gestartet. „Nicht die Röhre“, sagt Hennig, „sondern die Messspule wird in einem ersten Schritt reduziert.“ Sie wird so verkleinert, dass sie in dieselbe ­Größenordnung kommt wie die Zellcluster, die bei etwa 0,1 Milli- meter liegen. Die Mikrotechniker haben Versu- che mit großen Algenzellen begonnen. „Wir wollen herausfinden, wie man aus den Proben mög- lichst brauchbare Signale heraus­kitzeln kann“, sagt Wallrabe. Das Projekt zur Micro-Magnetic Resonance (Micro-MR) wird von der Europäi- schen Union gefördert. Für die biologische For- schung hat die MR gegenüber der optischen Mikro- skopie den Vorteil, dass die Zellen nicht mit Fluoreszenzstoffen markiert und in ­einer flachen Petrischale oder auf einem Glasträger liegen müssen, sondern sich lebend in einer für sie ge- sunden dreidimensionalen Umgebung befinden. Wie eine Hightech-Nähmaschine: Mithilfe der so genannten Drahtbondtechnik werden die Zylinder mit einer Spule aus Golddraht umwickelt. 29uni'wissen 03