Erstmals am Menschen getestet: Magnetpartikelbildgebung zeigt Gefäße ohne Röntgenstrahlung
Magnetpartikelbildgebung zeigt Blutgefäße erstmals ohne belastende Röntgenstrahlen und macht den Blutfluss in Echtzeit sichtbar – klinisch getestet.
Bei der ersten Anwendung der neuen Bildgebung am Menschen hält Proband Patrick Vogel seinen Arm in den MPI-Scanner, während Radiologe Viktor Hartung und Sicherheitsbeauftragter Philipp Gruschwitz die Live-Bilder des Blutflusses überwachen. © Patrick Vogel (JMU), Viktor Hartung / (UKW)
Für viele Diagnosen ist der Blick in die Blutgefäße entscheidend. Bei Dialyse, Thrombosen oder Gefäßverengungen müssen Ärzte erkennen, wie das Blut durch die Adern fließt. Bisher geschieht das meist mit Röntgenstrahlen und jodhaltigem Kontrastmittel. Beides kann den Körper belasten. Nun wurde in Würzburg das Verfahren der Magnetpartikelbildgebung (MPI) erstmals am Menschen eingesetzt, das Gefäße ohne Strahlung sichtbar macht und den Blutfluss in Echtzeit zeigt.
Diese Methode funktioniert grundlegend anders als klassische Röntgenverfahren. Statt Strahlen nutzt sie winzige Eisenoxid-Nanopartikel. Diese werden in die Blutbahn injiziert. Spezielle Magnetfelder erfassen ausschließlich diese Partikel. Das umliegende Gewebe bleibt signalarm. Dadurch entstehen kontrastreiche Bilder der Gefäße – live und ohne ionisierende Strahlung.
Magnetpartikelbildgebung erreicht Klinikniveau
Die Untersuchung fand unter realen Bedingungen im Angiographie-Labor des Universitätsklinikums Würzburg statt. Ein gesunder Proband ließ seinen Arm untersuchen. Die Bildrate lag bei zwei Bildern pro Sekunde. Das entspricht der Geschwindigkeit klassischer Röntgen-Angiographie. Sichtbar waren die wichtigsten oberflächlichen und tiefen Venen des Arms.
Auch Gefäßverzweigungen, Venenklappen und der Abfluss des Kontrastmittels ließen sich verfolgen. In der wissenschaftlichen Veröffentlichung heißt es: „Die Ergebnisse etablieren die Magnetpartikelbildgebung als klinisch übertragbares Verfahren für strahlenfreie Gefäßdarstellung beim Menschen.“
Direkter Vergleich mit dem Goldstandard
Um die Aussagekraft zu prüfen, führten die Mediziner zusätzlich eine digitale Subtraktionsangiographie durch. Dieses Verfahren gilt als Standard in der Gefäßdiagnostik und arbeitet mit Röntgenstrahlen. Beide Untersuchungen erfolgten unter identischen Bedingungen. Die neue Technik konnte dieselben relevanten Gefäße darstellen wie das Röntgenverfahren. Dazu gehörten:
- die Vena cephalica
- die Vena basilica
- die Vena cubitalis
- Teile des tiefen Venensystems
Radiologe Viktor Hartung erklärt: „Die Bilder zeigen, dass wir die relevanten Gefäßstrukturen und den Blutfluss in Echtzeit darstellen können.“ Und weiter:
Das eröffnet perspektivisch neue Möglichkeiten für interventionelle Eingriffe – ohne Strahlenbelastung.
Entwicklung über zwei Jahrzehnte
Die Magnetpartikelbildgebung entstand bereits 2005 als physikalisches Konzept. Forschende der Julius-Maximilians-Universität Würzburg arbeiteten fast 20 Jahre an der technischen Umsetzung. Der nun eingesetzte Scanner ist ein sogenanntes interventional Magnetic Particle Imaging System.
Patrick Vogel, Physiker und erster Proband der Studie, sagt: „Dass wir diese Technologie nun erstmals am Menschen demonstrieren konnten, ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur klinischen Anwendung.“ Er ergänzt: „Damit zeigen wir, dass MPI nicht nur im Labor funktioniert, sondern auch unter realen klinischen Bedingungen eingesetzt werden kann.“
Weniger Belastung für Nierenpatienten
Besonders relevant ist das Verfahren für Menschen mit chronischer Nierenerkrankung. Viele benötigen eine sogenannte AV-Fistel für die Dialyse. Diese Verbindung zwischen Arterie und Vene muss regelmäßig kontrolliert werden. Pro Patient fallen ein bis drei Eingriffe pro Jahr an. Weltweit summiert sich das auf rund eine Million Prozeduren jährlich. Jede Röntgenuntersuchung erhöht die Strahlenbelastung. Jodhaltige Kontrastmittel können die Nieren zusätzlich belasten.
Die neue Methode verzichtet vollständig auf ionisierende Strahlung. Stattdessen kommt ein zugelassenes Eisenoxid-Präparat zum Einsatz. Das reduziert potenzielle Risiken.
Während der Untersuchung überwachte das Team Herzrhythmus, Blutdruck und Sauerstoffsättigung. Es traten keine Nebenwirkungen auf. Auch die Energiebelastung blieb deutlich unter den zulässigen Grenzwerten. Die spezifische Absorptionsrate lag bei 0,1 Watt pro Kilogramm. Der erlaubte Grenzwert beträgt 2 Watt pro Kilogramm.
Scanner zeigt Gefäße präzise und schnell
Der Scanner erfasst derzeit ein Sichtfeld von etwa 12 × 8 Zentimetern. Die räumliche Auflösung liegt bei rund 5 Millimetern. Für die Beurteilung von AV-Fisteln reicht das aus, da diese Gefäße meist deutlich größer sind. Aktuelle Leistungsdaten:
- Bildrate derzeit 2 Bilder pro Sekunde
- technisch möglich: über 8 Bilder pro Sekunde
- Echtzeit-Rekonstruktion der Bilder
Künftig sollen größere Sichtfelder möglich werden. Auch die Dosierung des eingesetzten Kontrastmittels wird weiter optimiert.
Forschung wird weiter ausgebaut
Die Anwendung am Menschen ist Teil einer größeren Forschungsstrategie. In Würzburg entsteht derzeit ein Süddeutsches Zentrum für Magnetic Particle Imaging, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Ziel ist es, die Technik von der Grundlagenforschung in die klinische Praxis zu überführen. Radiologie-Direktor Thorsten Bley sagt:
Wenn es gelingt, Gefäße in Echtzeit ohne ionisierende Strahlung darzustellen, könnte das langfristig neue Möglichkeiten für interventionelle Verfahren eröffnen.
Kurz zusammengefasst:
- Die Magnetpartikelbildgebung stellt Blutgefäße erstmals beim Menschen ohne Röntgenstrahlung dar und zeigt den Blutfluss in Echtzeit mithilfe magnetischer Eisenoxid-Nanopartikel.
- In der ersten klinischen Anwendung lieferte das Verfahren vergleichbare Ergebnisse wie die Röntgen-Angiographie, erreichte zwei Bilder pro Sekunde und zeigte wichtige Venenstrukturen sowie die Dynamik des Blutflusses.
- Die Untersuchung verlief ohne Nebenwirkungen, blieb deutlich unter den geltenden Sicherheitsgrenzwerten und könnte künftig Gefäßuntersuchungen – etwa bei Dialyse-Patienten – schonender und strahlenfrei ermöglichen.
Übrigens: Während neue Bildgebung Gefäße ohne Strahlung sichtbar macht, beginnt auch Unsichtbares im Körper zu leuchten – Forschende verfolgen nun erstmals den Weg von Nano-Schadstoffen durch Zellen und Organe in Echtzeit. Wie fluoreszierende Partikel frühe Risiken aufdecken, lange bevor Schäden entstehen, mehr dazu in unserem Artikel.
Bild: © Patrick Vogel (JMU), Viktor Hartung / (UKW)
