Hintergrund
Das Heidelberger Team geht in seiner Forschung von der Hypothese aus, dass die  strahlungsfreie Magnetresonanztomographie (MRT) als adäquates bildgebendes Verfahren in der Diagnose, Therapie und bei der Krankheitsüberwachung von chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) und Asthma eingesetzt werden kann.

COPD:
In der klinischen Routine war bislang der Lungenfunktionstest (LFT) bei der Diagnose und Krankheitsüberwachung von COPD  das Verfahren der  Wahl. Zwar gibt der LFT Auskunft über die Schwere einer COPD, kann aber nicht die betroffenen Lungenareale analysieren. Doch genau das ist von Bedeutung im Hinblick auf  die mögliche Therapie eines COPD-Patienten. Aufgrund der weltweit zunehmenden Bedeutung dieser chronischen Lungenerkrankung wurden in den letzten Jahren neue Therapieansätze entwickelt, die jedoch eine entsprechende Analyse der betroffenen Lungenareale  - Phänotypisierung - voraussetzen. Bei dieser Phänotypisierung muss einerseits eine hauptsächliche Beteiligung von Atemwegen und Lungengewebe erfasst werden. Andererseits muss die Verteilung der Zerstörung des Lungengewebes („Emphysem“) dargestellt werden können. Hierzu ist die hochauflösende  Computertomographie (CT) als Standardverfahren geeignet.  Da diese jedoch mit einer hohen Strahlenbelastung für den Patienten einhergeht, ist die CT für engmaschige Therapiekontrollen als bildgebendes Verfahren nicht zu empfehlen.
Dagegen hat sich im Laufe der letzten Jahre die Magnetresonanztomographie (MRT) vielversprechend weiterentwickelt, so dass es möglich geworden ist, Morphologie und Funktion von Atemwegen und Lungengewebe mit dieser strahlungsfreien Methode zu untersuchen.

Asthma bronchiale:
Auch bei der Diagnose und der Verlaufskontrolle von Asthma bronchiale, unter dem in Deutschland etwa fünf Prozent der Erwachsenen und zehn Prozent der Kinder leiden, kommt der Lungenfunktionstest zum Einsatz. Dieser eignet sich zwar, um die pathologischen Veränderungen der Atemwege festzustellen, gibt aber keine Auskunft über die regionalen Unterschiede der Erkrankung. Da beim Asthma die Obstruktionen im Bereich der kleinen Atemwege liegen, können diese von der Computertomographie nicht direkt visualisiert werden. Die Magnetresonanztomographie hingegen ist in der Lage, diese Veränderungen indirekt aufzuzeigen, denn es handelt sich um eine Entzündung mit einer ödematösen Wandverdickung der Bronchien. Die MRT könnte daher zur Visualisierung der Veränderungen in Atemwegen und Lunge bei Asthmatikern gut geeignet sein.

Ziele
In Heidelberg hat man sich der Herausforderung gestellt, die Magnetresonanztomographie als Standard-Verfahren ohne ionisierende Strahlung für die Diagnose und das Follow-Up von Asthma und COPD innerhalb der nächsten zehn Jahre zu etablieren. Im Vordergrund stehen dabei die Differentialdiagnose von COPD und Asthma im Vergleich zu anderen Lungenkrankheiten und die Umsetzung  eines MRT-Protokolls für Kinder und Jugendliche mit Asthma. Das setzt nicht nur eine strukturelle und funktionelle Phänotypisierung der beiden chronischen Lungenerkrankungen voraus, sondern auch quantifizierbare Erkenntnisse  über die funktionellen Einschränkungen der Lunge. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen es ermöglichen, bei Patienten mit fortgeschrittener COPD durch die Bestimmung regional begrenzter Hyperinflation, Atemwegs-Mechanik und Perfusion, lokale  Therapien zu definieren. Als positive Ergänzung zum Lungenfunktionstest soll die Magnetresonanztomographie in Zukunft bei der Diagnose, dem Therapie-Monitoring und der Überwachung der Krankheiten COPD und Asthma bronchiale eingesetzt werden.

MRT- Methoden
Die MRT bei Patienten mit COPD oder Asthma soll zunächst aus drei Teilen bestehen.

1. Darstellung der Struktur von Atemwegen und Lungengerüst und ihrer Bestandteile. Hierbei kommt es besonders auf die Visualisierung entzündlicher Veränderungen in der Wand der Atemwege und die Erfassung der erhöhten Schleimproduktion an.
2.  Analyse der Durchblutung der Lunge und ihrer Verteilung. Für eine bestmögliche Sauerstoffaufnahme sind Belüftung (Ventilation) und Durchblutung (Perfusion) der Lunge aufeinander abgestimmt. Bei COPD und Asthma mit Atemwegsobstruktion kommt es zunächst zu Störungen der Belüftung und in der Folge auch der Durchblutung, was dann mit der MRT einfach visualisiert und gemessen werden kann.
3. Die Atembewegung ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Lungenfunktion, der sich bei COPD und Asthma, z.B. durch eine Überblähung, stark verändert. Die MRT kann die Beteiligung von Zwerchfell und Brustwand an der „Atempumpe“ genau darstellen und so neue Einblicke in die Physiologie der Lunge erlauben.

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