Wer „in die Röhre“ geschoben wird unterzieht sich einer Computertomographie, bei der er von Röntgenstrahlen Schicht für Schicht durchleuchtet wird. Oder er wird in einem Magnetresonanztomographen (MRT) abgelichtet, einem anderen bildgebenden Verfahren, das Weichgewebe sichtbar macht. MRT-Geräte kosten ein paar Millionen Euro, vor allem wegen der gewaltigen supraleitenden Magnete. Diese sind nötig, um möglichst viele Wasserstoffatome im Körper in eine Richtung zu drehen.
Wenn sie in diesem Zustand von einem elektromagnetischen Feld angeregt werden, beginnen sie zu tanzen. Wird das Feld abgeschaltet kehren die Atome in ihren vorherigen Zustand zurück. Dabei senden sie Signale aus, aus denen ein Bild des Körperinneren errechnet wird.
Medizintechniker in Freiburg haben jetzt ein MRT entwickelt, das sich mit winzigen Magneten begnügt und dennoch bessere Bilder liefert als die großen Brüder. Das gelang dem Team aus Freiburg im Breisgau und dem britischen York unter Leitung des Freiburger Medizinphysikers Jan-Bernd Hövener durch den Einsatz von Parawasserstoff, der, vermischt mit seinem Gegenpart Orthowasserstoff, ganz normales Wasserstoffgas bildet. Die beiden Bestandteile unterscheiden sich fundamental durch ihre magnetische Orientierung, also ihre Spins.
Parawasserstoff hat die Fähigkeit, den Spin anderer Atome, mit denen er in Berührung kommt, in eine bestimmte Richtung zu drehen. Das Phänomen heißt Hyperpolarisation. Die Richtung wird durch ein schwaches äußeres Magnetfeld vorgegeben. Die Forscher arbeiten mit Pyridin, einem Grundstoff für die Herstellung von MRT-Kontrastmitteln. Vom Einsatz im Tier oder im Menschen ist das Verfahren noch weit entfernt, aber durchaus denkbar. Denn Parawasserstoff ist für den Menschen ungefährlich.
Bisher nur Tests im Reagenzglas
In ein mit Pyridin gefülltes Reagenzglas, neben dem ein kleiner Magnet steht, leiten die Wissenschaftler Parawasserstoff ein. Der zwingt einer Vielzahl von Pyridinatomen seine magnetische Richtung auf. Dann geht es weiter wie im klinischen MRT. Ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld stört kurzzeitig diese Ordnung. Bei der Rückkehr in ihre normale Position senden die Atome Signale aus, aus denen ein Bild berechnet wird.
Hyperpolarisation ist schon lange bekannt. Als Spin-Verstärker dienen meist Edelgase, die aber nur eine einzige MRT-Aufnahme zulassen, weil sie dabei ihre Fähigkeit verlieren, andere Atome auszurichten. Parawasserstoff dagegen ist unverwüstlich. Er wird mit Hilfe eines Katalysators bei einer Temperatur von minus 253 Grad Celsius vom Orthowasserstoff getrennt. Der Parawasserstoff kann beliebig lange gelagert werden, ohne seine magnetische Ausrichtung zu verlieren. Mag sein, dass künftig jeder Notfallkoffer mit einem Mini-MRT bestückt ist.
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