Um seine Forschung abzuschließen, nahm er Muscheln mit, die seine Tochter am Strand aufgesammelt hatte.

„Gehen Sie ins Krankenhaus und lassen Sie ein MRT machen.“

Gibt es Freunde, die ein wenig schockiert sind, wenn sie das hören, und immer das Gefühl haben, dass „MRT“ sehr schädlich für den Körper ist?

Tatsächlich nutzt diese „Kernspinresonanz“, nämlich die Magnetresonanztomographie (MRT), das Prinzip der Kernspinresonanz (NMR). Basierend auf der unterschiedlichen Dämpfung der freigesetzten Energie in verschiedenen strukturellen Umgebungen innerhalb des Materials werden die emittierten elektromagnetischen Wellen durch Anlegen eines externen Gradientenmagnetfelds erfasst. Man kann die Position und Art der Atomkerne kennen, aus denen das Objekt besteht, und auf dieser Grundlage ein Strukturbild des Inneren des Objekts zeichnen.

Magnetresonanztomographie eines Längsschnitts des menschlichen Gehirns, Quelle: Wikipedia

Mit „Nukleus“ ist in der MRT eigentlich der Wasserstoffkern gemeint. Der menschliche Körper besteht zu etwa 70 % aus Wasser und diese Technologie basiert auf den Wasserstoffatomen im Wasser.

Angesichts der Bedenken und Ängste der Patienten in Bezug auf „Kerne“ bezeichnen Ärzte diese Technologie häufig als „Magnetresonanztomographie“.

Die Magnetresonanztomographie wird in der Medizin häufig zur Erkennung und Diagnose von Herzkrankheiten, Schlaganfall und Gefäßerkrankungen eingesetzt. Erkrankungen der Brust- und Bauchorgane erkennen und diagnostizieren; Diagnose und Bewertung, Überwachung des Zustands von Tumoren und Funktionsstörungen sowie Diagnose von Sportverletzungen.

Da zudem keine Strahlenbelastung besteht, wird die MRT häufig zur Erkennung und Diagnose von Erkrankungen der Geschlechtsorgane, der Brust, des Beckens und der Blase eingesetzt.

Im Vergleich zu herkömmlichen Röntgenaufnahmen oder der Computertomographie (CT) ist die Magnetresonanztomographie eine der wenigen klinischen Diagnosemethoden, die sicher, schnell und genau ist und den menschlichen Körper nicht schädigt.

Der „größte Beitrag“ zu dieser Technologie ist Paul C. Lauterbur, ein amerikanischer Chemiker, der 2003 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt.

Paul C. Lauterbur. Bildquelle: Ganga Library

Paul Lauterbur wurde 1929 in Sidney, einer Kleinstadt im US-Bundesstaat Ohio, geboren. Er erhielt 1951 einen Bachelor of Science vom Case Institute of Technology und einen Ph.D. in Chemie von der University of Pittsburgh in Philadelphia im Jahr 1962. Von 1963 bis 1984 lehrte Paul Lauterbur an der State University of New York in Stony Brook als Professor für Chemie und Radiologie. Er starb am 27. März 2007 in Urbana, Illinois, USA im Alter von 77 Jahren.

Lauterbur entwickelte schon in jungen Jahren ein großes Interesse an Chemie und als Teenager halfen ihm seine Eltern, im Keller ein eigenes Labor einzurichten.

Als er auf der Highschool war, erlaubte ihm sein Lehrer und einigen gleichgesinnten Klassenkameraden, im Unterricht eigene Experimente durchzuführen, und sprach ihnen Immunität gegenüber jeglicher Verantwortung zu, falls die Experimente schiefgingen.

Sie haben bereits in jungen Jahren die „Freiheit zum Experimentieren“.

Diese Erfahrungen in seiner Jugend ermöglichten es ihm, auch in Zukunft ein großes Interesse und unermüdliche Anstrengungen in der chemischen Forschung aufrechtzuerhalten.

Serviettenkritzeleien

So fortschrittliche Forschung wie die Magnetresonanztomographie entstand ursprünglich auf einer kleinen Serviette.

Während seiner Zeit als Forscher am Mellon Institute for Industrial Research hielt Lauterbur in einem Restaurant in einem Vorort von Pittsburgh eine Brainstorming-Sitzung ab und kritzelte das erste Modell eines MRT auf eine Serviette.

NMR (Kernspinresonanz) ist das wissenschaftliche Prinzip der MRT und ihre Entdecker Felix Bloch und Edward Purcell erhielten 1952 den Nobelpreis für Physik.

In den folgenden Jahrzehnten wurde die Magnetresonanz jedoch hauptsächlich zur Untersuchung der chemischen Struktur von Materie eingesetzt. Erst in den 1970er Jahren entwickelten Lauterbur und Peter Mansfield diese Forschung so weit, dass mithilfe der MRT Bilder des Körpers erzeugt werden konnten.

Spätabendliches Experiment

Während seiner Lehrtätigkeit als Professor für Chemie und Radiologie an der Stony Brook University widmete Lauterbur seine Forschung der Kernspinresonanzspektroskopie und ihren Anwendungen.

Vor ihm platzierten die meisten Wissenschaftler die Probe in ein gleichmäßiges Magnetfeld und regten von der gesamten Probe Radiosignale an. Lauterbur erkannte, dass bei Verwendung eines inhomogenen Magnetfelds auch Radiosignale aus verschiedenen Bereichen der Probe angeregt werden könnten, wodurch möglicherweise ein zweidimensionales Bild erzeugt würde.

Damals wurde das NMR-Gerät an der SUNY von Chemieprofessoren gemeinsam genutzt und die anderen Professoren führten ihre Messungen in einem gleichmäßigen Magnetfeld durch. Dazu musste Lauterbur nachts daran arbeiten und die Maschine am nächsten Morgen wieder auf die ursprünglichen Einstellungen zurücksetzen.

Dieses „Nachtschichten“ legte den Grundstein für Lauterburs Forschung.

Mit „Muscheln“ einreichen

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Experiments enthielten die ersten Fotos, die Lauterbur machte, eine vier Millimeter große Muschel, die seine Tochter am Strand des Long Island Sound gesammelt hatte, grüne Paprika und zwei Reagenzgläser mit schwerem Wasser in einem gewöhnlichen Becherglas (letzterer Gegenstand ist besonders wichtig, da der menschliche Körper zum größten Teil aus Wasser besteht).

Später veröffentlichte Lauterbur seine Arbeit und die darin enthaltenen Ergebnisse zunächst in der Fachzeitschrift „Nature“, doch der Herausgeber der Zeitschrift lehnte seinen Antrag ab, da die Bilder in der Arbeit zu unscharf seien. Doch Lauterbur gab nicht auf und setzte seine Forschung fort. Nachdem er den Verlag mehrfach um eine erneute Überprüfung gebeten hatte, wurde das Papier veröffentlicht. Später wurde die Arbeit von der Zeitschrift Nature als eine der klassischen Arbeiten eingestuft.

Zwei Drittel des menschlichen Körpergewichts bestehen aus Wasser. Ein solch hoher Anteil ist die Grundlage für die weit verbreitete Verwendung der Magnetresonanztomographie-Technologie in der medizinischen Diagnostik. Der Wassergehalt verschiedener Organe und Gewebe im menschlichen Körper ist unterschiedlich. Der pathologische Verlauf vieler Krankheiten führt zu Veränderungen der Wasserform, die sich in Magnetresonanzbildern widerspiegeln können.

Am 6. Oktober 2003 gab das Karolinska-Institut in Schweden bekannt, dass Paul Lauterbur und Peter Mansfield in Anerkennung ihrer bahnbrechenden Leistungen in der medizinischen Diagnose und Forschung der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2003 verliehen wurde.

Die Popularisierung dieser Technologie hat vielen Patienten das Leben gerettet.

Moderner klinischer Hochfeld-MRT-Scanner (3,0T), Quelle Wikipedia

Das Aufkommen neuer medizinischer Technologien ist zweifellos eine gute Nachricht für die gesamte Menschheit, und die Wissenschaftler hinter dieser Technologie sind die Urheber dieser guten Nachricht.

Das wissenschaftliche Universum ist riesig und der Forschergeist der Wissenschaftler ist so hell wie die Sterne im Universum. Ihre Besessenheit und Hingabe zur wissenschaftlichen Forschung verdienen unsere Erinnerung und unser Lob.

ENDE

Herausgeber/Herz und Papier