A Matter of Resonance
Part 1 – (N)MR Geschichte

Wie versprochen möchte ich in dieser und den nächsten Aufgaben so richtig den Wissenschaftler raushängen lassen und erklären was die Magnetresonanztomographie mit der ich mich beschäftige eigentlich ist und was sie kann. Beginnen möchte ich mit Grundlagen und Geschichte.

Wie bei vielen Aspekten der modernen Physik bildet auch hier die Quantenphysik die Grundlage. Als Startpunkt kann man die Postulierung des Kernspins durch den österreichisch-amerikanischen Nobelpreisträger Wolfgang Pauli im Jahr 1924 sehen. Der Spin ist das quantenmechanische Analogon zum klassischen Drehimpuls, aber mehr zur Physik im nächsten Teil.

1938 konnte der ebenfalls später mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Isidor Rabi Kernspinresonanz zeigen: Ein Atomstrahl wurde mit Radiowellen so angeregt, dass alle Kernspins denselben Zustand einnahmen. 1946 wurde Nuklearmagnetische Resonanz von den Teams um Purcell und Bloch (überrascht ein Nobelpreis für beide hier noch jemanden?) auch in Flüssigkeiten und Festkörpern gemessen. Zu dieser Zeit war NMR aber nur ein „Spielzeug“ für Experimente in der Physik, und noch weit davon entfernt für Chemie und Medizin/Biologie interessant zu werden.

Das änderte sich mit der Entdeckung von Proctor, Yu und Dickinson (die leer ausgingen), dass sich die Resonanzfrequenz von Atomkernen je nach der chemischen Bindung ändert, in der sich das Atom befindet. Mit dieser „Chemical Shift“ war die Idee der Magnetresonanzspektroskopie (in deren Themenkomplex ich an meiner Dissertation arbeite) geboren.

Richard Ernst (der bekam wieder einen Nobelpreis) verbesserte die Technologie dadurch, die Radiowellen nicht mehr kontinuierlich, sondern kurz gepulst einzustrahlen.

Richtig spannend wurde es aber erst, als Mansfield und Lauterbur (diesmal für Medizin, nicht wie die anderen für Physik oder Chemie) in den 70ern der in vivo MR-Tomographie den Weg bereiteten, die es alsbald möglich machte, noninvasive 3D-Aufnahmen zu erstellen, und das ohne die Strahlenbelastung von Röntgenuntersuchungen. Daraus folgte dann das „Spectroscopic Imaging“, bei dem das chemische Spektrum örtlich aufgelöst ermittelt werden kann, und noch viele weitere Kniffe.

Diese Geschichte ist natürlich stark verkürzt, und es waren weitaus mehr Personen als die genannten Laureaten involviert. Wer mehr dazu wissen möchte, kann natürlich online fündig werden. Und das N wie nukular? Das musste PR-Gründen weichen, denn schließlich ist ja allgemein bekannt, wie böse Nuklear-*beliebiges einsetzen* ist. In der nächsten Episode werde ich mich der MR-Physik tiefgreifender widmen. Übrigens: Wer Fragen oder Themenwünsche dazu hat, darf mir gerne LeserInnenpost schicken!

Stay epic!

Gilbert – pünktlich, wie üblich!
Topic revision: r1 - 11 Dec 2011 - 22:57:30 - Main.MartinBorer
 

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