Die Diffusionsbildgebung mittels Magnetresonanztechnik hat sich innerhalb weniger Jahre im klinischen Alltag besonders für die schnelle Diagnose von Schlaganfällen etabliert. Dank der Erfindungen von Dr. Thorsten Feiweier (41) hat sich die Bildqualität so verbessert, dass dieses bildgebende Verfahren auch für die Tumordiagnostik und Operationsplanung immer öfter das Mittel der Wahl ist. 

 

Wie die klassische Magnetresonanztomographie (MRT), ist die Diffusionsbildgebung für den Patienten sehr schonend, da sie keine Kontrastmittel, Röntgenstrahlen oder radioaktive Marker benötigt. Sie stellt die Bewegung von Wassermolekülen im Gewebe dar: Diese hängt sowohl von der mikroskopischen Beschaffenheit als auch von der Ausrichtung der Zellen ab, beispielsweise in Nervenbahnen oder Muskelfasern. Bei Veränderungen im Gewebe ändert sich auch die Beweglichkeit der Wassermoleküle. Diese Veränderungen werden in messbare Signale umgewandelt. Gegenüber anderen diagnostischen Bildern hat die Diffusionsbildgebung allerdings bisher den Nachteil, dass die Bildqualität eingeschränkt ist. Die Beweglichkeit der Wassermoleküle wird nämlich dadurch gemessen, dass sich das Echosignal abschwächt, das die um das Magnetfeld rotierenden Wasserstoffkerne aussenden. Dadurch wird das Signal stärker durch das Rauschen des Mess-Apparates beeinflusst. Um aus dem riesigen Datensatz dennoch interpretierbare Bilder errechnen zu können, müssen verschiedene Techniken angewandt werden, die aber zu räumlichen Verzerrungen der Darstellung führen. Feiweier ist es gelungen, mittels neuer Anordnungen der Hochfrequenz- und Gradientenfeldimpulse das Messverfahren so zu verbessern, dass die Diffusionsbilder bei gleichzeitig reduziertem Rauschpegel weniger verzerrt auf dem Monitor erscheinen und so leichter zu interpretieren sind.

 

Viele der 57 Erfindungen Feiweiers zielen darauf ab, die Qualität von MR-Bildern zu verbessern. Der Physiker hat sich bereits während seines Studiums an der Universität Dortmund auf Magnetresonanzverfahren spezialisiert. Während seiner Studienzeit richtete die Fakultät für Physik einen Lehrstuhl für Magnetresonanzspektroskopie ein, und Feiweier nutzte die Gelegenheit, neues Wissen zu erwerben: „Für den Lehrstuhl wurden viele Messgeräte selbst entwickelt, und dabei habe ich im Rahmen meiner Diplomarbeit geholfen.“ Mit der Promotion über Magnetresonanzuntersuchungen an Membranmodellen in der Tasche sah sich Feiweier nach einer Stelle in der Industrie um, bei der er seine Qualifikationen gut einsetzen konnte – „und da war ich natürlich bei Siemens genau richtig“. Als weltweit führendes Unternehmen für MRT bot Siemens Healthcare in Erlangen dem jungen Forscher die optimalen Rahmenbedingungen für seine Arbeit.

 

Mitte der 1980er Jahre erfunden, setzte sich die Diffusionsbildgebung mit MRT zunächst kaum als Diagnoseinstrument durch – die Bildqualität war zu gering. Als erstes erkannten Mediziner den Nutzen für die Identifizierung noch vitaler, aber vom Untergang bedrohter Regionen des Gehirns nach einem Schlaganfall. Während unterversorgtes Gewebe beispielsweise in einer CT-Aufnahme erst Stunden nach dem Schlaganfall sichtbar ist, zeigen sich Gewebeveränderungen im Diffusionsbild sofort. Die Therapie, ein stark blutverdünnendes Medikament, muss also nicht auf Verdacht erfolgen. „Die Mediziner können anhand der Diffusionsaufnahme das Ausmaß der Schädigung erkennen und sehen, ob Gewebe noch zu retten ist“, erklärt Feiweier. Das geflügelte Wort „Time is brain“ verdeutlicht in diesem Zusammenhang die große Bedeutung einer schnellen und zuverlässigen Diagnose.

 

Dank seiner Erfindungen zeichnen sich neue Einsatzmöglichkeiten der Diffusionsbildgebung ab. So können Ganzkörperbilder von Krebspatienten aufgenommen werden, um Metastasen zu erkennen und zu lokalisieren. „Das war vor drei, vier Jahren nicht möglich, weil die Darstellung der Anatomie zu schlecht war“, erklärte Feiweier. Kontinuierlich hat er mit seinen Kollegen an neuen Techniken gearbeitet, um Signalaufnahme und Datenverarbeitung zu verbessern. In Kooperation mit Kliniken wird Feiweiers Verfahren zurzeit getestet - mit viel versprechenden Ergebnissen. Auch für komplizierte Hirnoperationen können Feiweiers Erfindungen Vorteile bringen: So können Hirnneurologen vor und während der OP die Lage von Nervenbahnen mit verbesserter Präzision überprüfen. Für intraoperative Messungen ist allerdings eine spezielle Ausstattung des OPs nötig, die Aufnahmen des Gehirns nach Öffnung der Schädeldecke möglich macht. Außerdem müssen die Chirurgen über Erfahrung in der Auswertung der Bilder verfügen: „Weltweit gibt es zurzeit nur eine Handvoll von Spezialisten, die Diffusionsbilder während der OP einsetzen“,  erklärt Feiweier. Er ist überzeugt davon, dass die Diffusions-Bildgebung in wenigen Jahren eine wesentlich größere Rolle in der Diagnostik spielen wird.

 

Die 57 Erfindungen Feiweiers sind in 50 erteilten Einzelpatenten in 45 Schutzrechtsfamilien geschützt. Privat entspannt sich Feiweier bei Wanderungen mit seiner Frau in der Fränkischen Schweiz. Das Hobby Dressurreiten hat er erst vor rund zehn Jahren für sich entdeckt. Konzentration ist hier ebenso wie im Beruf ein Muss: „Das Pferd merkt sofort, wenn man nicht richtig bei der Sache ist.“