Vorgeschlagener HF-Anregungsmechanismus durch nicht resonante Strahlung von...
Vorgeschlagener HF-Anregungsmechanismus durch nicht resonante Strahlung von Leckwellen

Bildquelle: Solomakha et al., Nature Communications 2021 (CC-BY 4.0)

Höhere Reichweite bei weniger Energie

Neue MRT-Spule bringt Bildgebung voran

Wer „in die Röhre“ kommt, benötigt möglichst klare Schichtbilder eines Organs oder einer anderen Körperstruktur. Doch je weiter im Innern das mögliche Problem liegt, desto schwieriger ist die hochauflösende Darstellung in der Magnetresonanztomographie (MRT).

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter Federführung der Universität Duisburg-Essen (UDE) hat eine Hochfrequenzspule entwickelt, die eine deutlich bessere Reichweite im Körper ermöglicht – und weitere Vorteile mit sich bringt. Die Forscher stellen ihre Erkenntnisse zur neuen Spule im Fachmagazin „Nature Communications“ vor.

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Die Leckwellenantenne ist aus periodischen Metamaterialstrukturen aufgebaut

© UDE/ATE

Die MRT bei 7 Tesla ist die neueste Generation dieser Technologie und bietet deutlich höher aufgelöste Bilder als die klassischen Geräte, die mit einer magnetischen Flussdichte von maximal 3 Tesla arbeiten. Gerade die hochfrequenten Magnetfelder bei 7 Tesla werden allerdings stark vom Körpergewebe absorbiert und erreichen daher weit innen liegende Organe wie Herz oder Prostata bisher nur schlecht.

Dr.-Ing. Jan Taro Svejda vom Fachgebiet Allgemeine und theoretische Elektrotechnik (ATE) und dem Center for Nanointegration (CENIDE) hat gemeinsam mit Kollegen der ITMO Universität St. Petersburg (Russland), der TU Eindhoven und dem Uniklinikum Utrecht (beide Niederlande) eine neue Hochfrequenzspule entwickelt, die gleich drei entscheidende Eigenschaften mit sich bringt: Der Aufbau aus sogenannten „periodischen Metamaterialstrukturen“ lenkt die Energie möglichst optimal in das abgestrahlte Magnetfeld. Damit wird ein intensives Magnetfeld unmittelbar um die Antenne – und damit auch am untersuchten Körper – vermieden. Das führt gleichzeitig zu einer größeren Reichweite, weil weniger Energie vom Gewebe absorbiert wird.

Es lassen sich mit nur einer Antenne komplementäre MRT-Bilder erstellen, die z.B. die natriumhaltigen Gewebestrukturen wie Knorpel zusätzlich hervorheben

Jan Taro Svejda

Der dritte Vorteil liegt in den Möglichkeiten, die diese neuartige Leckwellenantenne bietet: Herkömmliche MRT-Antennen regen die Resonanz der Wasserstoff-Atomkerne im Körper an. Knorpel ließe sich aber zum Beispiel besser über die Resonanz von Natriumkernen darstellen; dafür würde aber bis dato eine andere Antenne mit der entsprechenden Arbeitsfrequenz benötigt. „Unsere Spule kann dagegen auch solche alternativen Magnetresonanzen erzeugen“, erklärt Svejda. „Das heißt, es lassen sich mit nur einer Antenne komplementäre MRT-Bilder erstellen, die z.B. die natriumhaltigen Gewebestrukturen wie Knorpel zusätzlich hervorheben.“

Im nächsten Schritt arbeitet das Team nun an einer neuen Version der Metamaterialstruktur, mit der sich die Bildqualität aus dem Körperinnern noch weiter steigern lässt.


Quelle: Universität Duisburg-Essen

17.02.2021

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