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Hybrid MEG-MRI Imaging System

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Kombinatorisches Verfahren für eine bessere Hirnbildgebung

Europäische Wissenschaftler hatten sich zum Ziel gesetzt, durch Kombinieren von funktionellen und strukturellen Bildgebungstechnologien die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Hirnbildgebung zu verbessern. Der resultierende Hybridscanner könnte nicht nur in der Neurowissenschaft, sondern auch in der Chirurgie und zur Krebsdiagnostik Anwendung finden.

Industrielle Technologien

Die Magnetoenzephalographie (MEG) ist eine Technik zur dreidimensionalen (3D) Bildgebung, bei der die Magnetfelder gemessen werden, die durch die neuronale Signalübertragung im Gehirn erzeugt werden. Dieses Verfahren ermöglicht folglich, die Gehirnaktivität zu erfassen und funktionelle Abbildungen zu erzeugen, die zur Untersuchung der im Gehirn ablaufenden kognitiven und perzeptiven Prozesse verwendet werden könnten. Die MEG liefert jedoch keine Strukturinformationen, im Unterschied zur bildgebenden Kernspintomographie (MRT), die eine Visualisierung von weichen Körpergeweben wie etwa Gehirn und Muskeln liefert. Die Ultraniederfeld- (UNF) MRT stellt eine kostengünstige Alternative zur herkömmlichen MRT dar; sie bietet bei Körpergeweben einen stärkeren Kontrast und eine verbesserte geometrische Genauigkeit. Außerdem ist das Verfahren aufgrund des schwachen Magnetfeldes für Schwangere, Kinder und Patienten mit Herzschrittmacher geeignet. Das EU-finanzierte Projekt "Hybrid MEG-MRI imaging system" (MEGMRI) hat zum Ziel, MEG- und MRT-Technologien zu kombinieren, um einen hybriden bildgebenden Scanner zu entwickeln. Diese Entwicklung würde eine simultane strukturelle und funktionelle Bildgebung des menschlichen Gehirns ermöglichen. In einem ersten Schritt hat das Konsortium die Ermittlung des optimalen Sensortyps für den Hybridscanner in Angriff genommen. Zu diesem Zweck optimierten die Partner drei verschiedene Sensortypen, nämlich Niedertemperatur- und Hochtemperatur-Quanteninterferenzdetektoren (SQUIDs) sowie kombinierte Sensoren auf der Basis des Riesenmagnetowiderstandes (GMR). Es sind drei Systeme hergestellt worden, die sich jeweils hinsichtlich Sensoren, Geometrie, Spulensystem und Elektronik unterscheiden. Der Prototyp des Scanners, der im Ergebnis des Projekts MEGMRI entstand, weist ein Array von 72 Sensoren auf. Damit wird gegenüber den Geräten, über die bereits berichtet wurde, eine signifikante Verbesserung der Leistungswerte erreicht. Zu den Anwendungen des Hybridscanners könnten u. a. die Diagnostik vor neurochirurgischen Eingriffen, wie etwa einer Resektion von Tumoren oder epileptogenem Hirngewebe bei Patienten mit einer pharmakoresistenten Epilepsie, zählen. Dadurch, dass bessere Abbildungen der Funktion und Anatomie erhalten werden, dürfte die Notwendigkeit von intraoperativen Aufnahmen in Zukunft geringer sein. Die Ultraniederfeld-MRT könnte auch zur Krebsdiagnostik eingesetzt werden. Die verbesserte anatomische Genauigkeit bei kombinierten MEG-/MRT-Untersuchungen wird unsere Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen neuronaler Aktivität und Verhaltenseigenschaften vervollkommnen.

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