Herzdiagnose mit Magnetfeldern

Mithilfe von Röntgenbildern oder Kernspinaufnahmen untersuchen Ärzte heutzutage kranke Herzen. Zukünftig könnte auch die Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Herzgewebes aufschlussreiche Bilder liefern und damit lebenswichtige Diagnosen weiter verfeinern. Diesem Ziel näherten sich Forscher nun mit einem extrem empfindlichen Magnetometer an, das sogar sehr geringe Änderungen der Leitfähigkeit messen konnte. Wie sie in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ berichten, reiche die Empfindlichkeit prinzipiell aus, um sogar ein Vorhofflimmern zu diagnostizieren.

Luca Marmugi vom University College London und seine Kollegen testeten ihr neues bildgebendes Verfahren noch nicht an einem Herzen. Stattdessen nutzten sie eine Kochsalzlösung mit der gleichen elektrischen Leitfähigkeit wie echtes Herzgewebe als Modell. Mit Radiowellen induzierten sie in der Salzlösung ein Magnetfeld, das sich – abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit – in geringem Maße änderte. Das Kunststück von Marmugi und seinen Kollegen bestand darin, diese schwachen magnetischen Signale nachzuweisen. Dazu nutzten sie ein spezielles Magnetometer, in dem Rubidiumatome als eine Art Quantensensor wirkten. Denn unter Einfluss des schwachen Magnetfelds veränderte sich eine quantenmechanische Eigenschaft des Rubidiumatoms – der magnetische Kernspin, den man sich wie einen winzigen Stabmagneten vorstellen kann. Diese kleine Änderung wiederum ließ sich mithilfe von zwei Laserpulsen – mit der sogenannten Pump-Probe-Methode – messen.

Diese Empfindlichkeit ist nach Aussage der Forscher sogar gut genug, um Fehlfunktionen des Herzens wie beispielsweise Vorhofflimmern zu diagnostizieren. Denn Vorhofflimmern entsteht, wenn elektrische Störfelder den regelmäßigen Rhythmus des Herzschlags verhindern. Auf Basis dieses Grundlagenexperiments könnten bald auch direkte Messungen an echtem Herzgewebe folgen. Am Ende der Entwicklung – die aber sicher noch einige Jahre dauern wird – könnte ein sehr genaues, nicht-invasives bildgebendes Verfahren für die Herzdiagnostik stehen.