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Das Baby-MRT: Schrumpftechnik hilft, das Leben von Neugeborenen zu retten

Im April 2014 ist Edith sechs Jahre alt geworden, und obwohl sie für ihr Alter noch recht klein ist, gab es keine gesundheitlichen Probleme infolge ihrer traumatischen Geburt. Sie ist zu Hause mit ihrer zweijährigen Schwester (eine weitere ereignisreiche Geburt, aber dieses Mal war keine Intensivstation erforderlich) und Sophie, während ich 4.000 Meilen entfernt in Milwaukee, Wisconsin, bin. Ich bin erst seit etwa einem Tag weg, aber schon jetzt fällt es mir schwer, mir ein Bild von ihnen zu machen – ich konnte mir schon immer schlecht Gesichter merken, deshalb bin ich dankbar für all die Fotos, die ich auf meinem Handy unterbringen kann. Aber das ist kein Ersatz für das echte Leben, und ich vermisse meine Familie.

Trotz des Frühlingsanfangs ist es hier immer noch eisig. Der Menomonee River ist vereist und meine Fingerspitzen sind taub, egal wie weit ich sie in meine Taschen schiebe. Milwaukee ist eine Industriestadt, die Heimat von Harley-Davidson-Motorrädern, von Miller-Bier und von GE Healthcare, das im Vorort Waukesha eine MRT-Einrichtung betreibt. Hier entstehen die Prototypen von Project Firefly.

© Aaron Tilley und Kerry Hughes

Im Büro von Project Firefly steht ein Modell des neuen Scanners in Originalgröße. Im Vergleich zu einem normalen Ganzkörperscanner, bei dem ein Erwachsener auf einem Tisch liegt und in eine Bohrung von 70 cm Durchmesser geschoben wird, ist er wirklich kompakt. Dieser Scanner ist etwa so groß wie ich, aber es gibt keinen eingebauten Tisch, auf dem man liegen kann, und die Bohrung des Magneten ist 18 cm groß, gerade groß genug für einen großen Babykopf. Oder eine Apfelsine, wie ich gleich sehen werde.

Ich werde in den Technikraum 3 geführt, wo die erste Arbeitsversion des neuen Designs steht. Ich nehme an, dass dies der Entbindungsraum für die Prototypen ist, aber die Entwicklung war langwierig und komplikationsanfällig.

Das Herzstück eines jeden MRT-Geräts ist ein riesiger magnetischer Donut, der ein Magnetfeld nutzt, das etwa 100.000 Mal so stark ist wie das der Erde. Es funktioniert, indem es die Protonen im Gewebewasser zwingt, sich auf dieses Feld auszurichten; spezielle Spulen stimulieren dann die Protonen, indem sie Radiowellen aussenden, und die MRT-Sensoren erkennen Unterschiede in der Art, wie sie reagieren, wenn der Strom abgeschaltet wird. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Gewebearten unterscheiden, und es entsteht ein dreidimensionales Bild.

Im Jahr 2011 verfügte GE über einen neu entwickelten kleinen Magneten, der mit ein wenig Nachbesserung ein 3-Tesla-Magnetfeld erzeugen konnte – die gleiche Stärke wie ein Standardgerät für Erwachsene. Er war für das Scannen von Armen und Beinen entwickelt worden, hatte also auch für Babys die richtige Größe, musste aber für die Arbeit mit Gehirnen und nicht mit einfachen Gliedmaßen angepasst werden. Das Hinzufügen einer neuen Gradientenspule zur Fokussierung des Magnetfelds und von Oberflächenspulen zur Verstärkung der Hochfrequenzsignale war relativ einfach, auch wenn dazu Komponenten aus verschiedenen MRT-Systemen zusammengefügt werden mussten, aber es traten immer wieder unerwartete Probleme auf. Es stellte sich heraus, dass man sich viel mehr Gedanken darüber machen musste, wie diese Babys überhaupt zum Scanner gelangen sollten.

Einige der Lösungen waren erfreulich einfach. Für die Leitungen – die Monitorleitungen und die Schläuche für die Infusionen – wurde einfach eine Aussparung in die Tür zum Untersuchungsraum geschnitten. Die Schläuche sitzen in der Aussparung, und die Tür kann geschlossen werden, ohne dass das Baby abgeklemmt werden muss. Noch raffinierter war ein spezieller Wickel und ein Tragetuch, mit dem das Baby aus dem Inkubator gehoben und auf einen kleinen Tisch gelegt werden kann, der in den Scanner gleitet. Als sie es jedoch mit den Krankenschwestern testeten, wurde ihnen gesagt, dass das Geräusch beim Lösen des Klettverschlusses, mit dem die Babys gesichert waren, sie verstören könnte.

Es war für das Pflegepersonal etwas Neues, von einem Unternehmen wie GE bei der Entwicklung solcher Geräte beraten zu werden. Julie Bathie erinnert sich daran, dass sie die Möglichkeit hatte, für strapazierfähige Materialien zu plädieren und dafür, dass möglichst viel davon wegwerfbar oder sehr leicht zu reinigen sein sollte, da es sonst nicht verwendet werden würde. Das Tragetuch hat jetzt ein Einweg-Innenfutter und eine stärkere Außenschicht, die das Baby eng umschließt, um es während des Scans ruhig zu halten, und mit einem speziellen, leiseren Klettverschluss am Kopf gehalten wird. Es gibt neue Befestigungen, die helfen, Drähte und Leitungen sauber zu bündeln. Die Krankenschwestern sind mit dem neuen Design sehr zufrieden.

Es gab auch eine Reihe von technischen Herausforderungen. Erstens: der Lärm. Niemand, der sich einer MRT-Untersuchung unterzieht, sollte mehr als 99 Dezibel wahrnehmen, aber diese Geräte können diesen Wert leicht überschreiten, vor allem, wenn man versucht, ein zappelndes und empfindliches Baby so schnell wie möglich zu untersuchen. Die Babys brauchen daher Ohrenschützer und Silikon-Ohrstöpsel, um den Lärm in Grenzen zu halten.

Dann ging es um die Belüftung. Das Team war sich nicht sicher, ob sich im Inneren des Scanners Kohlendioxid ansammeln würde, wenn sich ein Baby darin befände. Der Kopf eines Babys nimmt viel mehr Platz im Magneten ein als ein Erwachsener (oder eben ein Baby) in einem Ganzkörperscanner. Die Lösung bestand darin, Luft hineinzupumpen, um eine Ansammlung von giftigem CO2 zu verhindern – allerdings durfte die Luft nicht zu schnell eingeblasen werden, da das Baby sonst frieren oder austrocknen könnte. Nach der Anpassung von Belüftungskomponenten, die in größeren Geräten verwendet werden, müssen sie nun abwarten, bis die Babys gescannt werden, um sicher zu wissen, wie gut es funktioniert.

Da man keine echten Neugeborenen verwenden kann, um einen in der Entwicklung befindlichen Baby-Scanner zu testen, hat sich herausgestellt, dass Zitrusfrüchte ein wirklich guter Ersatz sind. Eine Orange zum Beispiel ist etwa so groß wie der Kopf eines Fötus in der 26. Woche und enthält viel Wasser wie das Gehirn eines Neugeborenen. Außerdem hat sie innere Strukturen – Segmente und Saftbläschen und eine zentrale Säule – die zeigen, wie gut die Auflösung ist.

Jessica Buzek, GEs globale Marketingmanagerin für klinische Anwendungen, legt eine Orange in die Bohrung der Maschine in Schacht 3 und hebt sie mit ein paar Papierservietten auf die richtige Höhe. Der Scanner durchläuft seine fein abgestimmte Abfolge von Pieptönen, Tönen und Surren, und schon bald kann ich Scheiben der (ungeschälten und intakten) Orange in unglaublicher Detailtreue auf dem Computerbildschirm sehen. Es liegt auf der Hand, wie das Gehirn eines Babys, seine Augen oder sogar die Sehnerven mit einem solchen Scan untersucht werden können. Die Nerven sind normalerweise von Flüssigkeit umgeben, so dass sie dank des Kontrasts zwischen der Flüssigkeit und der Struktur des Gehirns als schwarze Linie hervortreten, wie mir gesagt wurde. Auf diese Weise könnte man leicht nach einem Riss oder einer Ruptur suchen, was mit einem Ultraschall nicht möglich wäre.

„Möchten Sie noch etwas sehen?“ fragt Buzek.

„Nein“, antworte ich. „Ich bin sehr beeindruckt von der Orange.“

„Sie wollte sie zum Mittagessen essen“, scherzt jemand anderes.

„Stimmt“, sagt Buzek. „Es sieht gesund genug aus, um es zu essen.“

Nach dem Mittagessen besuchen wir die Technikhalle 7B, um die ersten Prototypen zu sehen. Auf dem Boden markiert gelbes Klebeband die genaue Form des Raums in Sheffield, in dem die Maschine installiert wird, während ein gestricheltes orangefarbenes Klebeband den Rand des 5-Gauß-Feldes markiert – das ist die Linie, die man nicht überschreiten sollte, ohne vorher irgendwelche Metallgegenstände zu entfernen. Die Maschine gibt bereits ein gleichmäßiges Brummen von sich, und das Zischen des Heliumkompressors signalisiert, dass der Magnet kalt und auf voller Stärke ist.

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