Kurze Geschichte der Magnetresonanztomographie
Die Geschichte der Magnetresonanztomographie zeigt, wie ein physikalisches Phänomen nach Jahren für die Bildgebung nutzbar wurde. Heute wird die Methode eingesetzt, um alle Organe des Körpers abzubilden, doch der Weg dorthin war lang. Wie gelang es, mithilfe eines Phänomens aus den Physiklaboren das Bild einer Struktur zu erzeugen? Dieser Beitrag zeichnet drei Etappen nach: die Anfänge, die siebziger Jahre und die Anerkennung.
Die Anfänge: Kernspinresonanz in der Physik
In der ersten Etappe stand das Phänomen selbst im Mittelpunkt, noch nicht die Bildgebung. Die Entdeckungen rund um die Kernspinresonanz wurden 1952 mit dem Nobelpreis für Physik gewürdigt. Die Auszeichnung galt dem Verständnis der physikalischen Grundlagen, auf denen später die Bildgebung aufbaute.
Zu diesem Zeitpunkt entstanden noch keine Bilder. Die Physiker untersuchten das Phänomen. Erst später fand sich ein Weg, auf diesem Wissen ein bildgebendes Verfahren aufzubauen. Diese Trennung verdeutlicht, dass die Geschichte der Magnetresonanztomographie nicht auf einer einzigen Entdeckung beruht, sondern sich in aufeinanderfolgenden Schritten entwickelte.
Die siebziger Jahre: erstes Bild und Mathematik des Signals
Der Durchbruch kam 1973. Paul Lauterbur zeigte damals, dass sich ein zweidimensionales Bild einer Struktur gewinnen lässt, wenn man dem Magnetfeld Gradienten hinzufügt und die ausgesandten Radiowellen aufzeichnet. Sein erstes Bild veröffentlichte er im März 1973. Aus einer Technik zur Untersuchung eines Phänomens wurde durch diese Idee ein Verfahren, mit dem sich ins Innere eines Objekts blicken lässt.
Das Radiosignal allein ergibt allerdings noch kein Bild. Dafür muss es umgerechnet werden. Dieser Aufgabe widmete sich Peter Mansfield. Ab 1974 entwickelte er mathematische Verfahren auf Grundlage der Fourier-Analyse, die Radiosignale in Bildsignale umwandeln. So ließen sich die aufgezeichneten Wellen in ein lesbares Ergebnis überführen.
Mansfield ging noch weiter. Er zeigte, dass sehr schnelle Wechsel der Gradienten eine schnelle Bildgebung ermöglichen. Die von ihm entwickelte Technik heißt Echo-Planar-Verfahren. Ihre Bedeutung wurde nicht sofort deutlich: In der klinischen Praxis ließ sie sich erst etwa zehn Jahre nach ihrer Entwicklung nutzen. Die Arbeiten von Paul Lauterbur und Peter Mansfield ergänzten einander: Der eine zeigte, wie man ein Bild gewinnt, der andere, wie sich das Signal umrechnen und die Messung beschleunigen lässt.
Die Anerkennung: Nobelpreis 2003
Die Arbeiten beider Forscher wurden mit der höchsten Auszeichnung gewürdigt. Im Jahr 2003 erhielten Lauterbur und Mansfield gemeinsam den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Arbeiten zur Bildgebung mit Magnetresonanz. Die Nobelversammlung am Karolinska-Institut gab die Entscheidung am 6. Oktober 2003 bekannt.
Dieser Nobelpreis hatte einen anderen Charakter als der von 1952. Die frühere Auszeichnung galt der Physik des Phänomens. 2003 wurde nicht mehr das Phänomen selbst gewürdigt, sondern seine Anwendung in der Bildgebung. Diese Unterscheidung verdeutlicht den Weg, den die Methode zurückgelegt hat: von der Grundlagenforschung bis zu einer Technik, die alle Organe des Körpers erfasst.
Zusammenfassung
Die Geschichte der Magnetresonanztomographie zeigt, dass große Entdeckungen selten in einem einzigen Schritt entstehen. Am Anfang stand das 1952 ausgezeichnete Phänomen. Darauf folgten Lauterburs Bild von 1973 und Mansfields Mathematik, schließlich die Anerkennung im Jahr 2003. Wer weitere Kapitel der Wissenschaftsgeschichte kennenlernen möchte, findet auf den übrigen Seiten von Spinschicht mehr.