Ruhe in der Röhre

„Immer, wenn ich ein neues Verfahren entwickle, gehe ich in unser Anlagenzentrum und lege mich auch gerne mal selbst kurz in die Röhre“, erzählt der 35-jährige Wissenschaftler. Manchmal nimmt er aber auch ein Objekt, das gerade zur Hand ist, beispielsweise einen Apfel, um die Bildqualität zu testen.

Die MRT-Technologie ist das jüngste der bildgebenden Verfahren in der Medizin. Erst seit Anfang der 80er Jahre ist diese Bildgebungstechnik im klinischen Bereich verfügbar. Seither hat sie sich stetig verbessert. Grodzki ist promovierter Physiker und hat sich früh auf die MRT-Entwicklung fokussiert, „weil es hier noch viel zu erfinden gibt und es mich reizt, diese sehr komplexe Technologie weiterzuentwickeln.“ Bereits seit elf Jahren forscht er in diesem Bereich, „aber es gibt immer noch Tage, an denen ich das Gefühl habe, gar nichts zu verstehen.“ So entsteht seine Motivation, sich gedanklich noch tiefer in das jeweils aktuelle Problem hineinzuknien, um schließlich doch eine Lösung zu finden.

Die Verbesserung der Bildqualität steht seit Beginn der MRT-Forschung im Fokus. MRT ist das Bildgebungsverfahren der Wahl, wenn es darum geht, Weichteile in einem guten Kontrast darzustellen und so Veränderungen im Gewebe oder an Organen zu erkennen und zu beurteilen. Dafür richtet ein sehr starkes Magnetfeld die Spins der Wasserstoffkerne im Körper aus. Durch zusätzliche Radiofrequenzanregung entsteht ein messbares Signal. Dieses wird von den Spulen aufgefangen und in Bilder umgerechnet. Sowohl die Abfolge der Anregungen als auch die sogenannte Kodierung des Signals können variiert werden. Die Experten sprechen hier von verschiedenen Sequenzen.

Wie es so häufig in der Forschung vorkommt, ergeben sich auch bei Grodzki manchmal neue Entdeckungen, die ursprünglich gar nicht sein Ziel waren. „Ich entwickelte eine Sequenz, die auch härteres Material wie Zähne, Bänder, Sehnen und Knochen gut auf den Schnittbildern darstellt“, erklärt der Forscher. Da die Wasserstoffmoleküle hier stärker gebunden sind und ihr Signal sehr schnell wieder zerfällt, ist das für Forscher ein reizvolles Thema. Ein unerwarteter Nebeneffekt war, dass die Messungen mit dieser Sequenz sehr leise sind. Der damalige MR-Leiter war sehr interessiert an diesem Effekt und legte sich sogar selbst in die Röhre. Als er den Untersuchungsraum wieder verließ, wirkte er nicht gerade begeistert. Im Gespräch stellte sich heraus, dass er das Scannen gar nicht als solches erkannt hatte, weil der Vorgang so leise gewesen war. „Da wusste ich, dass ich einer ganz neuen Anwendung auf der Spur war“, erinnert sich Grodzki lachend.

Die typischen Klopfgeräusche eines MRTs können je nach Messung eine Lautstärke über 100 Dezibel entwickeln. Das entspricht etwa einem Rockkonzert oder einem Presslufthammer. „Das ist vor allem bei der Untersuchung des Kopfes eine Belastung für die Patienten“, weiß Grodzki. Der Lärm entsteht durch das schnelle Ein- und Ausschalten der überlagernden magnetischen Felder, der sogenannten Gradientenfelder. Sie erzeugen ein zeit- und ortsabhängiges Magnetfeld, sodass sich die Signale der Spins je nach Position im gemessenen Objekt unterscheiden. Diese Informationen lassen sich zur Bildrekonstruktion nutzen. Durch das schnelle Schalten der benötigten Ströme in der Gradientenspule ist diese starken elektromagnetischen Kräften ausgesetzt, die in kurzen, rhythmischen Abständen zu minimalen Verzerrungen und Dehnungen der Spule führen. Die Form des MRTs verstärkt die Geräusche wie ein Lautsprecher.

Als Grodzki das „leise“ MRT als interessantes Forschungsthema entdeckt hatte, war ihm bald klar, wie die Geräuschreduktion zu verwirklichen ist. Er vergleicht das Verfahren gerne mit dem Beschleunigen und Bremsen beim Autofahren: „Vorher sind wir quasi immer mit Vollgas auf die rote Ampel zugefahren und haben erst kurz vorher abrupt abgebremst. Dann haben wir verstanden, dass es reicht, mit wenig Energie auf die rote Ampel zuzurollen.“ Mit Hilfe der neuen Sequenzen wirken deutlich geringere Kräfte auf die Gradientenspulen. Die Folge: Es entsteht weniger Lärm.

Die patentierten Sequenzen des Wissenschaftlers finden seit Jahren unter der Bezeichnung „Quiet Suite“ in verschiedenen MRTs von Siemens Healthineers Anwendung und bewirken dort eine Lärmverringerung von bis zu 97 Prozent. Auch bei Scans mit hoher Beanspruchung des Geräts können Grodzkis neue Verfahren die Lärmentwicklung merklich verringern. Das leise MRT hat sehr schnell großen Anklang gefunden und wird heute vor allem bei Untersuchungen des Gehirns häufig im klinischen Alltag verwendet.

„Weniger ist mehr - das ist überhaupt ein sehr guter Ansatz, um effizientere MRT-Geräte zu entwickeln“, dachte sich Grodzki nach dem großen Erfolg. Und so hat er dieses Motto in den Mittelpunkt seiner aktuellen Forschungen gestellt. „Das ist vielleicht nicht so angesehen wie etablierte Forschungsbereiche, hilft aber Kliniken bei den notwendigen Kosteneinsparungen und ist nicht minder anspruchsvoll.“, sagt der Forscher. In der universitären Forschung werde dieser Ansatz kaum verfolgt. „Dass man Kosten spart und gleich gut ist, erregt in der Fachwelt kaum Aufmerksamkeit.“

Wie viele Forscher in seinem Alter versucht Grodzki gemeinsam mit seiner Frau die vielen Anforderungen in Beruf und Familie auszubalancieren: „Erholung finden wir in der Natur, und wir reisen sehr gerne.“ Seine Hobbies wie Sport und Klavierspielen kämen in dieser Phase etwas zu kurz. Mit weniger Zeit mehr rauszuholen – das trifft also auch für den Alltag des Forschers zu. Und wie gut ihm das gelingt, zeigt ein Blick auf die Statistik: Grodzki hat über 300 Erfindungen gemeldet, welche bereits zu über 190 erteilten Patenten geführt haben.