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Tragbarer MRT-Scanner für den Krankenwagen

Die Magnetresonanztomografie (MRT) kommt in der klinischen Diagnostik bei der Diagnose und Behandlung vieler Arten von Krebs und Weichteilverletzungen zum Einsatz. Die europäische Initiative RF-MAFS hat nun unter Anwendung neuer Technologien kleine, tragbare und dennoch höchst präzise MRT-Scanner entwickelt.

Gesundheit

Die Magnetresonanztomografie ist eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden. Sie stellt anatomische Regionen dar und beantwortet physiologische und funktionelle Fragen. Sie funktioniert mit sehr starken Magnetfeldern und ohne ionisierende Strahlung, sodass es keine toxischen Nebenwirkungen gibt. Seit ihrer Entwicklung in den 1970er Jahren gibt es jedoch auch Probleme mit der Magnetresonanztomografie, die mit der geringen Empfindlichkeit und räumlichen Auflösung des Bilds zu tun haben. Diese Probleme werden üblicherweise dadurch gelöst, dass das Magnetfeld des MRT-Scanners verstärkt wird. Diese Lösung ist bei tragbaren MRT-Scannern nicht realisierbar, da dort verschiedene inter- und intramolekulare Phänomene zu sehr geringer Bildauflösung und sehr geringem Kontrast führen.

Ziel der Wünsche: Ein tragbarer MRT-Scanner

Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen hat das Projekt RF-MAFS einen neuartigen tragbaren MRT-Scanner konzipiert und entwickelt, der diese Probleme löst. „Die RF-MAFS-Technologie reduziert die molekularen Wechselwirkungen und verbessert die Auflösung der mit tragbaren MRT-Scannern aufgenommenen Bilder“, erläutert Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiat Javier Alonso-Valdesueiro. Grundlage dessen ist die Umsetzung der Technik des Magic-Angle-Spinning, der Drehung im magischen Winkel, bei der RF-Signale anstelle von mechanischer Rotation zum Einsatz kommen. Die Probe wird einem rotierenden und einem statischen Magnetfeld ausgesetzt, die ein Gesamtmagnetfeld erzeugen, das in einem Winkel von exakt 54,7 Grad in Bezug auf die Probe gekippt ist. Dadurch werden die Auswirkungen der atomaren Wechselwirkungen auf den MRT-Bildkontrast und die spektrale Auflösung der Kernspinresonanz reduziert. Mit einer Kombination aus Ingenieurskunst, Wissen über Magnetresonanz und Erkenntnissen über medizinische Bildgebung optimierte die Forschungsgruppe die Magnetauslegung. Der RF-MAFS-Prototyp wurde konstruiert. Die Elektromagnete, welche das rotierende und statische Magnetfeld erzeugen, beinhalten Doppelhelix-Dipol- und Helmholtz-Spulen und werden mit spezieller Software gesteuert. Das erzeugte Magnetfeld wurde mit im Laufe des Projekts konzipierten und gebauten Ad-hoc-Instrumenten gemessen.

Vorteile des RF-MAFS-Scanners

Der neue RF-MAFS-Scanner hat ein geringes Gewicht und zeichnet sich durch geringen Instandhaltungsaufwand und Verbrauch aus und eignet sich somit als ein Werkzeug zur Früherkennung. Außerdem kann er aufgrund seiner geringen Kosten und guten Zugänglichkeit in Notaufnahmen eingesetzt werden, um dort zu gewährleisten, dass die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten umgehend erfüllt werden. Trifft ein Krankenwagen am Unfallort ein, kann er zudem erste medizinische Entscheidungen erleichtern. „Die RF-MAFS-Technologie soll jedoch nicht die in den Krankenhäusern vorhandenen starken und leistungsfähigen MRT-Scanner, wie wir sie kennen, ersetzen. Traditionelle Scanner werden weiterhin regelmäßig zur Präzisionsdiagnostik eingesetzt werden“, betont Alonso-Valdesueiro. Zudem ist wichtig, dass der RF-MAFS-Scanner aufgrund der geringeren Stärke seines Magnetfeldes mit anderen Diagnosewerkzeugen kompatibel ist. Weitere technische Verbesserungen können bewirken, dass der Scanner in verschiedenen Situationen, etwa bei chirurgischen Eingriffen oder in Kombination mit anderen Scannern, einschließlich Computertomografie und Ultraschall, von Nutzen sein wird.

Zukunftsaussichten

Laut Alonso-Valdesueiro „bot das RF-MAFS-Projekt die Gelegenheit, eine neue Technologie auf der Grundlage eines bislang unerprobten MRT-Konzepts zu entwickeln.“ Der daraus entstandene Magnet erfüllt die Anforderungen einer reduzierten Größe und begrenzten Magnetfeldstärke, die geringe Kosten und Tragbarkeit garantieren. Zu den Zukunftsplänen der RF-MAFS-Wissenschaftlergruppe zählt die Untersuchung von Materialgrenzflächen, paramagnetischen Verunreinigungen und Objektbewegungen mit dem RF-MAFS-Magneten, um in Versuchen mit dem MRT-Scanner die Bildverbesserung zu demonstrieren. Innerhalb der laufenden Bemühungen um den Bau eines Kernspinresonanzspektrometers wird der Einsatz des Magneten in der NMR-Molekularspektroskopie weiter bewertet.

Schlüsselbegriffe

RF-MAFS, MRT, Scanner, Magnetfeld, Diagnose, NMR, KSR, Magnetresonanztomografie, Magic-Angle-Spinning, Drehung im magischen Winkel, Kernspinresonanz

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