Hirn-Scanner mit Teilchen-Technologie

  • 10. August 2015

Hirnscanner mit hoher Auflösung soll von Technologie aus Teilchenphysik profitieren.

Eine internationale Forschungsgruppe mit Berner Beteiligung entwickelt einen neuartigen Scanner, der aus Detektoren besteht, die für das CERN bei Genf gebaut wurden. Der Scanner wird Bilder in einer bislang unerreichten Auflösung liefern und unter anderem in der Hirn­forschung Anwendung finden. Der Schweizerische Nationalfonds unterstützt das Projekt mit 1,9 Millionen Franken.

Abb.: Die Sensoren des neuen Scanners sollen demnächst mit Hilfe des Zyklotron-Teilchenbeschleunigers am Berner Inselspital getestet werden. (Bild: AEC-LHEP)

Abb.: Die Sensoren des neuen Scanners sollen demnächst mit Hilfe des Zyklotron-Teilchenbeschleunigers am Berner Inselspital getestet werden. (Bild: AEC-LHEP)

Das Dreijahres-Projekt mit dem Namen „TT-PET“ basiert auf einer Technologie, die ursprünglich für das ATLAS-Experiment am europäischen Teilchenphysikzentrum CERN bei Genf entwickelt wurde. Nun kommt sie bei der Hirnforschung zum Einsatz: Ein auf ihrer Basis entwickelter Scanner soll hochpräzise Bilder des Gehirns ermöglichen – in einer weit höheren Auflösung als bisher. In Bern wird in den kommenden drei Jahren der erste Prototyp gebaut und getestet.

Zum Einsatz kommt dabei das Berner Zyklotron, ein Teilchen­beschleuniger der Swan Isotopen AG und der Universität Bern auf dem Areal des Inselspitals. „Wir bombardieren die Sensoren des Scanners mit Protonen, die im Zyklotron hergestellt werden und testen so, wie präzise diese sind“, erklärt Michele Weber vom Labor für Hochenergiephysik und vom Albert Einstein Center der Universität Bern (AEC). Weber ist an der Entwicklung der neuen Sensoren beteiligt, die anfänglich für das ATLAS-Experiment konzipiert worden waren.

PET steht für Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Diese Technik wird bereits in der Krebsmedizin und in der Neurologie eingesetzt. Mittels radioaktiv markierter Moleküle lassen sich damit biologische Prozesse im Menschen sichtbar machen. Der neuartige TT-PET-Scanner wurde soweit miniaturisiert, dass er die Bilder des Gehirns direkt in einem konventionellen NMR-Scanner aufnehmen kann. NMR-Scanner kommen vor allem in der medizinischen Diagnostik bei der Darstellung von Struktur und Funktion der Gewebe und Organe zum Einsatz. Weber: „Durch die Kombination dieser beiden Verfahren können nun biologische Prozesse direkt räumlich in der Anatomie des Gehirns verortet werden.“

„Das Projekt TT-PET ist ein gutes Beispiel dafür, wie Grundlagen­forschung zu Anwendungen führt, die von der Gesellschaft genutzt werden können“, sagt Michele Weber. Seit 2014 hat der Schweizerische Nationalfonds nunmehr fünf anwendungsorientierte Projekte gefördert, an welchen das AEC beteiligt ist. Das Zentrum wurde 2011 gegründet und ist mit über 100 Mitarbeitenden eine der größten Gruppen der Schweiz, welche im Bereich der Teilchenphysik forschen. TT-PET wird von Giuseppe Iacobucci von der Universität Genf geleitet. Neben der Universität Bern sind daran auch die Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG), das europäische Teilchen­physik­zentrum CERN, die Stanford University in Kalifornien, das Istituto Nazionale di Fisica Nucleare „Tor Vergata“ in Rom und die Universität Karlsruhe beteiligt.

U. Bern / DE

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