Diese Erfindung aus den 1970er Jahren war eine der größten medizinischen Entdeckungen aller Zeiten

Krebs, Herzkrankheiten, Hirnverletzungen, Knocheninfektionen … alles sind beängstigende Gesundheitsprobleme, die den Körper auf völlig unterschiedliche Weise beeinträchtigen, doch es gibt eine medizinische Technologie, auf die Ärzte bei allen von ihnen setzen: die Magnetresonanztomographie, besser bekannt als MRT. Jedes Jahr werden weltweit über 100 Millionen MRT-Untersuchungen durchgeführt, was sie zu einer der am weitesten verbreiteten Diagnoseverfahren in der modernen Medizin macht, und doch wurde die erste Ganzkörper-MRT-Untersuchung erst vor weniger als 50 Jahren durchgeführt.

Die Grundlagen für MRTs wurden einige Jahrzehnte vor der Einführung der ersten Geräte gelegt. 1952 erhielten die Physiker Felix Bloch und Edward Purcell den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung der Kernspinresonanz (NMR), bei der es sich um die Eigenschaft bestimmter Atomkerne handelt, Formen elektromagnetischer Strahlung freizusetzen, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden. Durch die Aufzeichnung dieser Strahlung können Wissenschaftler die Struktur und Wechselwirkung von Molekülen innerhalb eines Probenmaterials identifizieren. Allerdings dachten Bloch und Purcell nicht daran, ihre Entdeckung auf die Bildgebung des menschlichen Körpers anzuwenden. Diese Idee kam von Dr. Raymond Damadian, einem Professor am Gesundheits- und Wissenschaftszentrum der State University of New York.

Im Jahr 1971 veröffentlichte Damadian in der Zeitschrift Science einen Artikel, in dem er zeigte, dass mit NMR ein Unterschied zwischen gesunden menschlichen Zellen und Krebszellen festgestellt werden konnte. Wassermoleküle im Krebsgewebe bewegen sich freier, was zu einer Strahlungsdiskrepanz führt. Es war ein großer Durchbruch, aber es sollte bis zum Ende des Jahrzehnts dauern, bis aus dieser Entdeckung eine funktionsfähige medizinische Technologie für den täglichen Gebrauch wurde.

Als Damadian 1971 seine Ergebnisse zur NMR veröffentlichte, hatte er noch nicht herausgefunden, wie er die dabei erzeugte elektromagnetische Strahlung in ein tatsächliches Bild umwandeln konnte. Er konnte Krebserkrankungen in Zellproben erkennen, sie jedoch nicht im weiteren Sinne des menschlichen Körpers eingrenzen. Es würde den größten Teil des restlichen Jahrzehnts dauern, diese Lücke zu schließen.

Zu dieser Zeit begannen zwei weitere einflussreiche Wissenschaftler mit der NMR-Untersuchung. Der erste war der Amerikaner Paul Lauterbur, der als erster zweidimensionale Bilder mithilfe von NMR-Strahlung erstellte. Er schuf einen Elektromagneten mit zwei Spulen und erzeugte damit Magnetimpulse unterschiedlicher Stärke. Dadurch war er in der Lage, Magnetfeldgradienten zu erzeugen, die über den gescannten Raum variierten, und so eine Reihe einzigartiger Datenpunkte zu schaffen, die es ermöglichten, einzelne Körperregionen im Ganzen zu identifizieren.

Der zweite Wissenschaftler, der sich an dem Prozess beteiligte, war der Engländer Peter Mansfield, der 1974 eine viel schnellere Bildgebungsmethode erfand, indem er die Frequenz elektromagnetischer Impulse gegenüber Lauterbur erheblich erhöhte. Im Jahr 1977 kam die Wende zu Damadian, der das erste Ganzkörper-MRT-Bild erstellte, indem er seinen Assistenten scannte. Jahrzehnte später kam es zu Kontroversen, als Lauterbur und Mansfield 2004 für ihre Arbeit mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet wurden. Damadian wurde jedoch mit der Prämisse ausgeschlossen, dass seine Forschung zwar den Weg für MRTs bereitete, er aber weniger Einfluss auf die eigentliche Technologie hatte.

Nach der Pionierarbeit der 1970er Jahre begannen große Technologieunternehmen wie Siemens und GE mit der kommerziellen Produktion von MRT-Geräten, die sich schnell zu einem festen Bestandteil in Krankenhäusern entwickelten. Heutzutage sind MRTs eine Standardmethode zur Diagnose und Überwachung innerer Erkrankungen und Verletzungen und nutzen immer noch die gleiche grundlegende Technologie, die von den frühen Pionieren entwickelt wurde. Tatsächlich sind die von Lauterbur entwickelten elektromagnetischen Spulen und die von Mansfield entwickelte Schnellpulstechnologie tatsächlich in jedem MRT-Scan zu hören. Jeder, der jemals in ein MRT-Gerät gelegt hat, kennt das ohrenbetäubende Klappern, das von den Spulen herrührt, die beim schnellen Ein- und Ausschalten vibrieren.

Sie fragen sich vielleicht, warum die MRT-Technologie so notwendig war, wenn man bedenkt, dass die interne Bildgebung bereits zuvor durch Röntgenstrahlen und CT-Scans möglich war. Allerdings gehören Röntgenstrahlen zu den durchdringendsten Strahlungsarten und eine wiederholte Exposition gegenüber ihnen kann gefährlich sein. Patienten, die häufig bildgebende Verfahren zur Überwachung langfristiger Erkrankungen benötigen, können das Risiko einer Strahlenexposition vermeiden, indem sie stattdessen eine MRT durchführen lassen. Tatsächlich besteht das einzige große Risiko der MRT darin, dass das Magnetfeld an Metallen ziehen kann, was für Menschen mit bestimmten medizinischen Implantaten oder durch Splitter unter der Haut gefährlich ist. Glücklicherweise gibt es einige MRT-sichere Metalle und die meisten medizinischen Implantate verwenden sie, sodass MRTs für die meisten Patienten ein sehr sicheres Verfahren sind.