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16.04.2019 Seite 895 0

Magnetische Methoden in der Medizin

Die Themenbereiche des Fachausschusses orientieren sich an aktuellen magnetischen Methoden die im biomedizinischen Kontext entwickelt und angewendet werden. Zur Zeit sind folgende Themen vertreten:

Magnetometrie (Biomagnetismus)

Magnetometrie-Bild
Lutz Trahms, PTB

Die Magnetometrie, auch Biomagnetismus genannt, setzt sich mit der Registrierung und Analyse von elektrophysiologisch erzeugten Magnetfeldern auseinander. Dazu gehört die Entwicklung von geeigneten Messgeräten, die Messtechnik, die Modellierung, Verarbeitung und Analyse der gemessenen Signale, sowie die Nutzung dieser Technik für die medizinische Diagnose. Biomagnetismus wird hauptsächlich in der Neurologie und in den Neurowissenschaften für Messungen am zentralen Nervensystem (Magnetenzephalographie, MEG) und an peripheren Nerven (Magnetoneurographie, MNG) genutzt. Auch in der Kardiologie (Magnetokardiographie, MKG) findet die biomagnetische Messmethode zahlreiche Anwendungen, insbesondere für pränatale Fragestellungen (fetales MKG). Die elektrische Aktivität des Gastrointestinaltraktes ist mit der Magnetgastrografie (MGG) und Magnetoenterographie (MEnG) untersucht worden.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Jens Haueisen
Prof. Dr. Thorsten Buzug

Magnetische Marker in der Medizin

Lokalisierung magnetisch markierter Tabletten im Gastrointestinaltrakt: Eine Arzneiform wird mit einem magnetischen Granulat versetzt, das normalerweise als Lebensmittelfarbstoff Verwendung findet. Durch ein starkes Magnetfeld erhält die Tablette ein permanentes magnetisches Moment. Nach Einnahme der Tablette verrät die Stärke des magnetischen Moments für jeden Zeitpunkt ihren Auflösungszustand. Dieser Vorgang wird mit dem mehrkanaligen SQUID-Sensor verfolgt, wie er z.B. in der Magnetkardiografie zum Einsatz kommt. Aus den magnetischen Messdaten lassen sich Ort und Stärke des magnetischen Moments mit hoher Genauigkeit und guter zeitlicher Auflösung ermitteln. Das Verfahren ist gesundheitlich völlig unbedenklich, so dass damit sogar Reihenuntersuchungen durchgeführt werden können, die statistische Aussagen über das Verhalten von Arzneiformen möglich machen. Für die pharmazeutische Industrie ist die Aufklärung des Auflösungsverhaltens von Tabletten nützlich, um die Freigabe des Wirkstoffs im Gastrointestinaltrakt örtlich und zeitlich zu optimieren.

Magnetische Nanopartikel

Susann Nuernberger

Magnetische Nanopartikel finden zunehmend Anwendung in der biomedizinischen Forschung zu neuartigen diagnostischen und therapeutischen Anwendungen in der Medizin. Prominente Beispiele dafür sind die magnetische Hyperthermie als minimalinvasive Tumortherapie, das magnetische Drug-Targeting für den zielgerichteten Einsatz pharmazeutischer Wirkstoffe, die Magnetseparation zur Anreicherung von Analyten in Probenmaterialien sowie die Magnetofektion als magnetische steuerbare Methode zur Gentransfektion. Weitere Anwendung finden diese Partikel als Kontrastmittel in bildgebenden Verfahren wie dem Magnetic Particle Imaging (MPI), der Magnetresonanztomografie (MRT) sowie der bildgebenden Magnetorelaxometrie (MRXI).

Die Arbeiten zu Magnetischen Nanopartikeln in der Medizin umfassen die kontrollierte Herstellung mit für die einzelnen Anwendungen optimierten magnetischen Eigenschaften, deren Überführung in bioverträgliche Suspensionen (Ferrofluid, siehe Foto) zur Anwendung im Körper sowie die Entwicklung der Methoden für Anwendung in Diagnostik und Therapie.

Ultra-Niedrigfeld Magnetresonanz

Dr. Rainer Körber, PTB

Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein etabliertes Verfahren in der medizinischen Diagnostik und der anatomischen Bildgebung. Typischerweise werden hier Magnetfelder im Tesla-Bereich verwendet. Diesem Trend entgegengesetzt wurden in den letzten Jahren Methoden entwickelt, die MRT auch bei Millionen Mal kleineren Feldern (Mikrotesla) ermöglichen. In diesem Fall spricht man von der Ultra-Niedrigfeld MR, bei der typischerweise höchstsensitive supraleitende Quanteninterferometer als Detektoren verwendet werden. Ein großer Teil der gegenwärtigen Forschung beschäftigt sich mit der Verbesserung funktionaler Bildgebung im menschlichen Gehirn. So wird unter anderem die simultane Kombination der Ultra-Niedrigfeld MRT mit Magnetoenzephalographie angestrebt und die Möglichkeit der direkten Lokalisation neuronaler Aktivität über den messbaren Einfluss auf das MR-Bild untersucht. Weiterhin werden neuartige Verfahren entwickelt, in welchen Stromdichteverteilungen aufgeprägter Ströme bestimmt werden um Rückschlüsse auf die in vivo Leitfähigkeitsverteilung zu ziehen. Des Weiteren treten im Ultra-Niedrigfeld zusätzliche, gewebeabhängige Kontrastmechanismen auf, wie es z.B. bei gesunden im Vergleich zu kanzerogenen Prostatagewebe gezeigt wurde.

Das Ziel des Fachausschusses ist die Förderung der Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Magnetische Methoden in der Medizin durch Schaffung eines Forums zum wissenschaftlichen Austausch und Unterstützung von gemeinsamen F&E Initiativen.

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