Kernspin in der Zahnmedizin ist strahlungsfrei und hochauflösend
Mit einer neuen kupfernen Doppelspule wollen Forscher und Ärzte der Uniklinik Freiburg bessere Bilder in der Zahnmedizin liefern. Die kleine Spule wird über die Zähne gelegt und verstärkt das Signal bei der Kernspintomographie. Das ergibt ein hochauflösendes Bild, das Knochen und Weichteile zeigt – strahlungsfrei und deshalb schonend für den Patienten.
Häufiger als 90 Mal pro Minute werden in Deutschland Zähne oder Kiefer geröntgt. Ein Großteil dieser insgesamt etwa 48 Millionen Aufnahmen jährlich könnte in Zukunft durch die strahlungsfreie Magnetresonanztomografie (MRT) ersetzt werden.
Foto: dpa/Julian Stratenschulte
Vor einigen Jahren (2012) schreckte eine US-Studie die Öffentlichkeit mit der Aussage auf, dass häufiges Röntgen der Zähne schädlicher sei als bisher angenommen und zu einem erhöhten Risiko für einen gutartigen Hirntumor führe. Ein adäquater Ersatz für die Röntgenaufnahme als Mittel der Wahl bei den bildgebenden Verfahren in der Zahnmedizin wurde aber bisher noch nicht gefunden. Inzwischen gibt es jedoch eine neue Perspektive: Die strahlungsfreie Magnetresonanztomografie (MRT) könnte die konventionelle Röntgendiagnostik zukünftig weitgehend ablösen.
Eine Kupferspule erhöht die Signalstärke beim MRT
Die Kernspintomografie ist nicht nur strahlungsfrei, sondern hat auch den großen Vorteil, dass sie neben dem Hartgewebe wie Knochen auch das Weichgewebe wie Zahnfleisch und Nerven darstellt. Vor einer Operation können so die Kieferknochen, Gefäß-Nerven-Stränge und das umgebende Weichgewebe gezeigt werden und die Operateure können besonders schonend vorgehen.
Bisher gab es aber auch Nachteile bei der Nutzung des MRT in der Zahnmedizin, denn die Aufnahme dauerte länger und die Bilder waren nicht hochauflösend, also nicht präzise genug. Ein Team aus Forschern und Ärzten des Universitätsklinikums Freiburg um Dr. Jan-Bernd Hövener und Professor Katja Nelson hat nun eine Methode entwickelt, mit der schnell und einfach hochauflösende Bilder gemacht werden können.
Forscher und Ärzte des Universitätsklinikums Freiburg haben eine MRT-Methode entwickelt, mit der schnell hochauflösende dreidimensionale Bilder gemacht werden können. Dafür haben sie eine kleine kabellose Doppelspule aus Metall gebaut, die über die Zahnbereiche gestülpt wird. Diese verstärkt so das MRT-Signal bis zu zehnfach. Die Spule ist mit allen MRT-Geräten kompatibel.
Quelle: Uniklinik Freiburg
Kernstück der Erfindung ist eine etwa ein Zentimeter große kabellose Spule aus Kupfer, die aus zwei parallel angeordneten Metallringen besteht. Sie wird über die Zähne gestülpt und erfasst etwa zwei bis vier Zähne und deren Umgebung. Mittels Hyperpolarisation verstärkt sie das MRT-Signal. Bei der Hyperpolarisation wird eine größere Zahl von Kernspins polarisiert, das heißt gleich ausgerichtet, was wiederum die Signalstärke erhöht. Durch die Doppelspule, die die Signale des umschlossenen Gewebes verstärkt, wird eine Auflösung von etwa einem Drittel Millimeter erreicht, was in etwa der des Röntgens nahekommt. Die Freiburger Forscher haben ihre neue Methode bereits patentieren lassen.
Wie funktioniert ein MRT?
Beim MRT kommt das Signal aus den Atomkernen im Wasser des menschlichen Körpers. Diese Kerne haben einen eigenen Drehimpuls, den sogenannten Kernspin, der ein minimales Magnetfeld erzeugt. Die magnetische Ausrichtung der Wasserstoffkerne ist normalerweise rein zufällig. Legt man jedoch an den Körper von außen ein starkes Magnetfeld an, dann ordnen sich diese Atomkerne alle in der gleichen Richtung an, und zwar in Längsrichtung des Körpers.
Die neue MRT-Methode ist schonend für den Patienten. Da für ihn keine Strahlenbelastung besteht, können Ärzte die Bildgebung auch erstmals zur regelmäßigen Kontrolle des Heilungsverlaufs einsetzen.
Quelle: Patrick Pleul /dpa
Zusätzlich zum Magnetfeld gibt das MRT-Gerät während der Messungen noch Radiowellen mit einer hohen Frequenz auf den Körper ab, wodurch sich die parallele Ausrichtung der Wasserstoffkerne im Magnetfeld verändert. Nach jedem Radiowellen-Impuls kehren die Wasserstoffkerne wieder in die Längsrichtung zurück, die durch den Magneten vorgegeben wird. Hierbei senden die Atomkerne Signale aus, die während der Untersuchung gemessen und dann vom Computer zu Bildern in unterschiedlichen Graustufen verarbeitet werden.
Forscher der ETH Zürich haben übrigens ein neues Verfahren entwickelt, mit dem man künstliche Zähne herstellen kann, die so stabil sind wie das natürliche Vorbild. Mehr dazu lesen Sie hier.
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