Abrüsten in der Medizin: Forschende der Universität Basel arbeiten mit Prototypen von kleinen MRI-Geräten. | Bild: Universität Basel, Fotografin: Donata Ettlin

Ob Hirnschlag, Krebserkrankung oder Sportverletzung – immer öfter hilft eine Untersuchung mit Magnetresonanztomografie (Magnetic Resonance Imaging, MRI) den Fachleuten zu einer genaueren Diagnose. Die Magnete in den Geräten sind in den letzten Jahren immer grösser geworden. Mittlerweile gibt es in einigen Spitälern schon Geräte mit einer Feldstärke von sieben Tesla – mehr als hunderttausendmal stärker als das Erdmagnetfeld. Denn je stärker der Magnet, desto detailreicher werden die Bilder bei gleichbleibender Untersuchungszeit.

Doch dieser Fortschritt hat seinen Preis: Moderne Geräte kosten Millionenbeträge und wiegen viele Tonnen. Sie brauchen speziell abgeschirmte Räume und eine teure Kühlung mit flüssigem Helium, eine Ressource, die immer knapper wird. Ausserdem müssen viele Menschen mit Implantaten ab einer Feldstärke von 1,5 Tesla auf ein MRI verzichten: Sonst können sich beispielsweise Herzschrittmacherelektroden aufheizen und Hüftprothesen zu Verfälschungen auf den Bildern führen.

Passend für den Krankenwagen

Deswegen gehen die Physikprofessorin Najat Salameh und ihr Kollege Mathieu Sarracanie den umgekehrten Weg: Am Departement Biological Engineering der Universität Basel entwickeln sie Geräte, die mit viel schwächeren Magnetfeldern auskommen sollen. Ihr Ziel: günstige, kleine MRI, die sich flexibel an verschiedene Bedürfnisse anpassen – in schwer zugänglichen Regionen, in Ländern ohne zuverlässige Stromversorgung oder an Patienten mit Implantaten. «Wir sehen unsere Geräte nicht als Konkurrenz zu den Hochleistungs- MRI, sondern als wertvolle Ergänzung », sagt Salameh.

Für ihr Labor haben sie schon mehrere Prototypen mit Magnetfeldern im Bereich von 0,01 bis 0,1 Tesla bauen lassen, bei denen die aufwendige Abschirmung und die Kühlung mit Helium entfallen. Zum Einsatz kommen zurzeit mit Strom betriebene Elektromagneten, die eines Tages auch mit Batterien funktionieren könnten. Und die so klein sind, dass sie in einen Krankenwagen oder ein geländegängiges Fahrzeug passen.

Die grosse Frage ist allerdings, ob sich mit diesen niedrigen Magnetfeldern auch eine gute Bildqualität erreichen lässt. Davon ist Najat Salameh überzeugt: «Vor 20 Jahren wurde die Arbeit an MRI mit schwachen Magneten zugunsten von starken Magneten praktisch aufgegeben.» Doch seither habe es riesige Fortschritte gegeben, sowohl im technischen Bereich als auch bei der Datenverarbeitung.

Höherer Kontrast

Auch Sebastian Kozerke, Professor für biomedizinische Bildgebung an der ETH und der Universität Zürich, findet es grundsätzlich richtig, niedrige Feldstärken wieder ins Auge zu fassen. Die Verwendung von MRI sei zurzeit wegen des hohen Preises und der nötigen Infrastruktur hauptsächlich auf hochentwickelte Länder beschränkt. «Wir müssen Kompromisse suchen und die Feldstärke so weit reduzieren, dass die Kosten sinken, aber gleichzeitig die Bildqualität noch ausreichend ist.» Allerdings ist er skeptisch, ob dies mit Magnetfeldern unter 0,1 Tesla ohne aufwendige Methoden zur Signalverstärkung möglich ist, die sich allerdings noch in der Entwicklung befinden.

Die beiden Physiker haben schon einige vielversprechende Ansätze: Zwar reicht die Bildauflösung bei schwachen Magnetfeldern noch nicht an die modernen Geräte heran, dafür ist der Kontrast höher, so dass sich unterschiedliche Gewebearten – ob krank oder gesund – besser voneinander unterscheiden lassen. Zudem wollen sie schrittweise weitere Komponenten wie die Detektion der Signale und die Datenverarbeitung optimieren. Wenn das klappt, könnten in Zukunft noch viel mehr Menschen als bisher von einer Untersuchung im MRI profitieren.