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Ausstellungsgestaltung:
Modul der Preisträger 2023

„Offen für alle – ein neues MRT für die Welt“

Dr.-Ing. Stephan Biber, Dr. rer. nat. David M. Grodzki und  Prof. Dr. med. Michael Uder wurden 2023 für ihre Innovation mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet.

Das Modul der Preisträger 2023

Sie fanden eine Lösung, um die Magnetresonanztomographie (MRT/MRI) weltweit nutzbar zu machen – auch in Ländern und Regionen, wo  finanzielle Mittel und technischen Möglichkeiten begrenzt sind. Dazu entwickelten die drei Preisträger eine neuartige Plattform, bei der sie radikal mit dem Paradigma „immer größer und stärker“ des bisherigen technologischen Fortschritts auf diesem Gebiet brachen. So gelang es erstmals, mithilfe der MRT hochaufgelöste und medizinisch aussagekräftige Aufnahmen des Körperinneren auch bei einem vergleichsweise schwachen Magnetfeld zu erreichen. Das reduziert sowohl die technische Komplexität als auch die Kosten der Geräte deutlich.

Das Prinzip der Magnetresonanztomographie beruht auf den magnetischen Eigenschaften von Atomkernen des Wasserstoffs. Durch ein Magnetfeld lassen sich die sonst zufällig orientierten Spins der Kerne weitgehend parallel ausrichten. Anschließend werden sie durch einen Radiowellen-Impuls kurzzeitig aus dieser Richtung ausgelenkt, bevor sie wieder zurück in die parallele Ausrichtung fallen.  Dabei wir Energie frei, die als elektromagnetisches Signal gemessen und dann in ein Bild umgerechnet werden kann.  Diese Bilder liefern die medizinischen Informationen. Die räumliche Auflösung der Aufnahmen wächst mit zunehmender Magnetfeldstärke. Das führte bisher zur Entwicklung von MRT-Scannern mit immer stärkeren Feldern, zugleich wurden die Geräte komplexer, größer und schwerer – sowie teurer. Deshalb war  der Einsatz moderner, hochauflösender MRT nicht überall möglich.

Diese Hemmnisse haben die Preisträger beseitigt. Durch ein Bündel von gezielten Innovationen ermöglichten sie hochaufgelöste MRT-Untersuchungen bei einem relativ schwachen Magnetfeld und erhielten dabei diagnostisch ebenso hochwertige Bilder. Das gelang durch neue Aufnahmetechniken und Verfahren für die Bildrekonstruktion mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI). Auch die Benutzerführung wurde mithilfe von  KI stark vereinfacht. Die notwendige Kühlung der Magnete erfolgt im geschlossenem Kreislauf bei drastisch reduziertem Heliumbedarf, damit lässt sich das System auch nach einem längeren Stromausfall schnell wieder in Betrieb nehmen und es muss kein weiteres Helium beschafft werden. Aus diesen Innovationen resultieren bedienungsfreundliche, kompakte und leichte MRT-Geräte, was die Installation deutlich vereinfacht. Zudem ermöglicht die Bauweise den einzigartigen großen Durchmesser der Untersuchungs-Röhre und macht die neue MRT-Generation eben „offen für alle“.

Diese Elemente der Innovation stellt das Modul der Preisträger 2023 heraus, dabei gliedert es sich in das bestehende Designkonzept ein. Weithin sichtbar symbolisieren die am Modul angebrachten kupferfarbene Ringe unterschiedlicher Größe, diesen einen, sehr wesentlichen Teil des Erfolges. Der Besucher kann den beachtlichen Unterschied der Zugangsröhre selbst körperlich erfahren und erkennen, welchen Vorteil das für Patienten mit Übergewicht oder Angstpatienten bedeutet, die bisher keinen Zugang zu MRT-Untersuchungen hatten.

Ringe sind aber auch ein Symbol der Verbindung und Verantwortung: „Offen für alle“ steht auch für den zweiten Teil dieses Erfolges, den Zugang für Millionen von Menschen weltweit, die nun in ihren Heimatländern durch die einfache Verfügbarkeit der Geräte eine Chance auf Diagnose, Therapie, Heilung und damit Gesundheitsvorsorge bekommen.

Aufmerksamkeitsstark in einer rundum verglasten Vitrine ganz oben im Modul platziert, findet sich ein 1:10 Model der neuen MRT-Gerätegeneration, das in ganz anderer Weise darstellt, was die Innovation ausmacht – das Gerät ist ästhetisch, kompakt und gefüllt mit neuartiger Technologie.  
Deren wesentliche Elemente stellen sich in den Exponaten der Vitrine in der Basis des Moduls dar: Es sind Multifilament-Supraleiter-Rohlinge, hier als Scheibe und Stange und dem daraus gezogenen supraleitende Draht. Der Hauptmagnet der Geräte der Magnetom Free-Plattform besteht aus mehreren Einzelspulen, die zusammen viele Kilometer des supraleitenden Drahts beinhalten.

Daneben befindet sich das Segment einer Gradientenspule. Um das  MR-Signal zu erzeugen und daraus ein Bild zu errechnen, benötigt man neben dem Magnetfeld und den Impulsen in Radiofrequenz, auch eine Gradientenspule mit drei Achsen, die modulierte Magnetfelder entlang der drei Raumrichtungen erzeugt. Dadurch wird die räumliche Auflösung des Signals erreicht.

Der Erklärscreen im Modul informiert eingehend über den technischen Aufbau der bisherigen MRTs und die Entwicklungen und Besonderheiten der neuen kleinen und kompakten Bauweise. 
Im Medienterminal finden die Besucher*innen interessante Aussagen der drei Preisträger zur Entwicklung der Innovation und ihrem gemeinsamen Weg dorthin. Der ZDF-Einspieler der Preisverleihung stellt das nochmals plastisch dar und nicht zuletzt wird das Potenzial der Innovation beschrieben.