Europapremiere in Magdeburg Einweihung des ersten 7 Tesla-Hochfeld-Kernspintomographen am Leibniz-Institut für Neurobiologie

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1 Europapremiere in Magdeburg Einweihung des ersten 7 Tesla-Hochfeld-Kernspintomographen am Leibniz-Institut für Neurobiologie

2 Einweihung des ersten 7 Tesla-Hochfeld-Kernspintomographen Europas Europapremiere in Magdeburg: Mit der feierlichen Einweihung des neuen 7 Tesla-Ultrahochfeld-Kernspintomographen beginnt am Magdeburger Leibniz-Institut heute eine neue Zeitrechnung in Bereich der medizinischen Bildgebung. Mit diesem Gerät werden sich Hirnfunktionen des Menschen berührungslos und ohne Strahlenbelastung mit bislang unerreichbarer Genauigkeit untersuchen lassen, so Prof. Dr. Henning Scheich, Direktor des Leibniz-Instituts für Neurobiologie. Somit eröffnen sich neue Wege in der Diagnostik neurologischer Erkrankungen, wie Alzheimer, Parkinson, Epilepsie oder Schizophrenie. 7 Tesla-Systeme sind mit einer Stärke des fachen Erdmagnetfeldes die leistungsfähigsten Magnetresonanztomographen der Welt und ermöglichen so neue detaillierte Einblicke in die Funktionsweise und Stoffwechselvorgänge des Gehirns. Damit können Neurologen, Psychologen und Neurochirurgen sogar ohne Operation sehen, was genau wo im Gehirn passiert. 2

3 Bisherige Meilensteine des 7 Tesla-Projektes Im März 2002 erhielt das Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg den Zuschlag für die Realisierung dieses 10 Millionen Euro-Projektes aus Mitteln der EU, des Landes Sachsen-Anhalt und des Bundes. Anlieferung des über 3 Meter langen und fast 32 Tonnen schweren Magneten (oben). Bild einer Kiwi (unten) mit einer Auflösung von 0,9 x 0,9 x 0,9 mm. Im November 2003 fand die Grundsteinlegung für das eigens für diesen Kernspintomographen errichtete Gebäude durch den Ministerpräsidenten von Sachsen-Anhalt, Prof. Böhmer, statt. Ein 230 Tonnen schwerer Stahlkäfig schirmt das extrem starke Magnetfeld des Tomographen ab, das dem Fachen des Erdmagnetfeldes entspricht. Im Juni 2004 ging die Anlieferung des über 3 Meter langen und fast 32 Tonnen schweren Magneten über die Bühne das Herzstück des Projektes war damit in Magdeburg. Um die hohe Feldstärke von 7 Tesla zu erreichen, werden ca. 400 Kilometer supraleitender Niob-Titan-Draht benötigt. Zur Aufrechterhaltung der Supraleitung befindet sich die Magnetspule in einem Kryostaten, der mit Litern flüssigem Helium gekühlt eine Temperatur von -269 Grad Celsius aufrecht erhält. Nach der Installation aller Komponenten durch Siemens Medical Solutions wurden ab August 2004 die ersten hochaufgelösten Bilder von Testobjekten (wie z.b. einer Kiwi) aufgenommen. Am 11. Februar wird Prof. Henning Scheich als erster Proband im Beisein der Ethikkommission der Otto-von- Guericke-Universität Magdeburg im neuen 7 Tesla- Magnetresonanztomographen untersucht. 3

4 Vorteile und Anwendungen der 7 Tesla-Hochfeld- Kernspintomographie Mit steigender Magnetfeldstärke nimmt die Signalstärke der einzelnen Punkte eines MR-Bildes zu. Damit sind detailliertere Einblicke in die Anatomie, Funktionsweise und Stoffwechselvorgänge des Gehirns möglich, die entscheidend sind für den medizinischen Fortschritt in der Diagnose neurologischer Erkrankungen wie Alzheimer, Epilepsie, Schizophrenie oder Multipler Sklerose. Durch eine höhere räumliche Auflösung lassen sich mit einem 7 Tesla-Magnetresonanztomographen somit kleinere Gewebeveränderungen und anatomische Verbindungen zwischen Hirnregionen darstellen. Außerdem wird es möglich sein, Hirnaktivität mit einer Auflösung unterhalb eines Kubikmillimeters zu registrieren. Damit sind die Forscher erstmals in der Lage, auch die verhältnismäßig kleinen Funktionseinheiten der Großhirnrinde (kortikale Kolumnen) bei ihrer Arbeit zu beobachten, was zu einer umfassenderen funktionellen Kartographierung des menschlichen Gehirns führen wird. Ein besonderer Vorteil stellt die 7 Tesla-Hochfeld- Kernspintomographie für die Untersuchung von Störungen im Hirnstoffwechsel mit der sogenannten Spektroskopie dar. Das starke Magnetfeld erlaubt die gleichzeitige Unterscheidung einer größeren Vielzahl von chemischen Substanzen, so dass es in Zukunft vielleicht auch möglich sein wird, die Wirkung von Medikamenten live zu verfolgen. 4 Vergleich einer anatomischen Aufnahme mit 0,4 x 0,4 x 3 mm Auflösung bei 7 Tesla (oben) und 3 Tesla (Mitte). Mit Hilfe des neuen 7 Tesla-Tomographen kann neuronale Aktivität mit höherer räumlicher Auflösung untersucht werden als bei 3 Tesla (unten am Beispiel des menschlichen Hörkortex).

5 Die Methode der Kernspintomographie In der Kernspintomographie auch als Magnetresonanztomographie (MRT) bezeichnet macht man sich den Eigendrehimpuls von Elementarteilchen zu Nutze. Die zahlreichen Wasserstoffprotonen im menschlichen Körper verhalten sich wie winzige biologische Magnete. In einem extern angelegten Magnetfeld also z.b. in einem MRT-System richten sie sich entweder mit oder entgegengesetzt zu den Magnetfeldlinien aus. Durch einen eingestrahlten Hochfrequenzimpuls in Form eines Radiosignals können die Protonen aus dieser vorgegebenen Richtung abgelenkt werden. Nach dem Ausschalten des Signals kehren sie in ihre Ausgangsstellung zurück und geben dabei abhängig vom Wassergehalt des Gewebes oder des Organs in unterschiedlicher Art und Geschwindigkeit die aufgenommene Energie als elektromagnetische Wellen wieder ab. Diese Energie wird durch Empfängerspulen registriert. Durch zusätzliche Magnetfeldgradienten kann man in einem dreidimensionalen Koordinatensystem genau messen, welche Energie wann und wo abgegeben worden ist. Aus den Messdaten lassen sich im Computer sowohl räumliche Bilder als auch Informationen über die chemische Zusammensetzung des untersuchten Objektes gewinnen. Seit gut einem Jahrzehnt ist es möglich, auf ähnliche Weise auch die Aktivität von Nervenzellen im Gehirn zu erfassen und bildlich darzustellen. Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fmrt) beruht auf Messungen von Änderungen im Sauerstoffgehalt des Blutes, die in direkter Beziehung zur Nervenzellaktivität stehen. Bis auf wenige Millimeter genau lassen sich so die Aktivitätsmuster im menschlichen Gehirn studieren. 5

6 Das wissenschaftliche Umfeld Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (IfN) ist Mitglied der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz (WGL). Im Zentrum des Interesses der rund 130 Mitarbeiter des IfN stehen die hirnbiologischen Grundlagen des Lernens von molekularen und zellulären Veränderungen bis hin zu Systemanalysen des aus über 70 Milliarden Nervenzellen bestehenden Netzwerks im Gehirn. Der Wissenschaftsrat bescheinigte dem IfN internationale Spitzenleistungen und eine herausragende, einzigartige Stellung auf dem Gebiet der Lern- und Gedächtnisforschung in Deutschland. Auf vielen Gebieten arbeit das IfN eng mit Forschern an der Otto-von-Guericke- Universität zusammen. Ausdruck für die aus dieser Partnerschaft erwachsenen Kompetenz auf dem Gebiet der Hirnforschung ist die Etablierung des Center for Advanced Imaging (CAI) eines von nur fünf bundesweit existierenden Zentren für die nicht-invasive Bildgebung. Hier stehen für die Forschung und klinische Diagnostik neben dem 7 Tesla-Tomographen zwei weitere 3 Tesla und ein 1,5 Tesla-Scanner, ein Ganzkopf-Magnetenzephalograph sowie ein tierexperimenteller Kernspintomograph (4,7 Tesla) zur Verfügung. Auf dem Gebiet der Magnetresonanz-physik werden auch Impulse von einem neu zu errichtenden Lehrstuhl an der Otto-von-Guericke- Universität erwartet. Die verbesserten Möglichkeiten des 7 Tesla-Gerätes werden eine hohe Anziehungskraft für internationale Forscher auf dem Gebiet der Hochfeld- Magnetresonanztomographie und deren Anwendung in der neurologischen Forschung haben. Auch dadurch wird die heutige und zukünftige Bedeutung Magdeburgs als Bildgebungszentrum innerhalb Deutschlands hervorgehoben und ein wichtiger Beitrag zum Ausbau der Forschungslandschaft in den neuen Bundesländern geleistet. Das neue System wird installiert. 6

7 Fakten zum System Feldstärke des Magneten: 7 Tesla ( fache Stärke des Erdmagnetfeldes) Die Verkleidung wird angebracht. Länge des Magneten: 3 Meter Gewicht des Systems: 32 Tonnen Gewicht des Stahlmantels um den Untersuchungsraum: 230 Tonnen Supraleiter: Liter flüssiges Helium Temperatur des Supraleiters: -269 Grad Celsius Impressum Dr. Constanze Seidenbecher Wissenschaftsorganisation und Öffentlichkeitsarbeit Leibniz-Institut für Neurobiologie Brenneckestr Magdeburg Dr. André Brechmann Leiter des Spezial-Labor Nicht-Invasive Bildgebung Leibniz-Institut für Neurobiologie Brenneckestr Magdeburg Pressebilder und weitere Infos finden Sie unter der Adresse 7

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