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MRT hat Platz auf einem Schreibtisch

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Der Prototyp einer druckergroßen Miniaturausgabe eines MRT haben Medizintechniker entwickelt. Damit lassen sich unter anderem reagenzglasgroße Proben mit einem Durchmesser von bis zu 15 mm untersuchen.

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Die Masterstudenten Ivan Fomin (li.) und David Schote vor ihrem Tabletop-MRT. Es hat die Größe eines Druckers und arbeitet mit einem Magnetfeld von 0,4 Tesla.
Die Masterstudenten Ivan Fomin (li.) und David Schote vor ihrem Tabletop-MRT. Es hat die Größe eines Druckers und arbeitet mit einem Magnetfeld von 0,4 Tesla.
(Bild: Jana Dünnhaupt)

In Zusammenarbeit mit Kollegen des Athinoula A. Martinos Center des MIT in Boston, USA, haben der Nachwuchswissenschaftler Marcus Prier gemeinsam mit den beiden Studenten des Masterprogramms Medical Systems Engineering Ivan Fomin und David Schote der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg eine druckergroße Miniaturausgabe eines MRT entwickelt.

Das Gerät arbeitet mit einem Magnetfeld von 0,4 Tesla, der 20.000-fachen Stärke des Erdmagnetfelds. Mit dem Mini-MRT sollen künftig innerhalb von wenigen Minuten detaillierte Informationen zur Zusammensetzung reagenzglasgroßer Proben mit einem Durchmesser von bis zu 15 mm liefern. Aktuell entwickeln die drei Medizintechniker eine weitere Komponente für das MRT, um künftig echte Schnittbilder der Proben, also Aufnahmen, wie Sie etwa unter einem Mikroskop möglich sind, erhalten zu können.

Das Prinzip der Magnetresonanztomografie beruht darauf, dass die Kerne vieler Atome magnetisch sind. Diese kleinen Magneten können von einem äußeren Magnetfeld beeinflusst werden – sie richten sich dazu parallel aus. Werden die ausgerichteten Atomkerne leicht angestoßen – das geschieht durch Radiowellen -dann führen sie eine sogenannte Präzessionsbewegung aus, ähnlich der Bewegung eines rotierenden Spielzeugkreisels. Da die Geschwindigkeit der Präzession charakteristisch für eine Atomsorte und damit für das Material der Probe ist, kann daraus die Zusammensetzung der Probe analysiert werden.

Das Problem mit den Permanentmagneten

„Die Herausforderung bei der Entwicklung des Tisch-MRT bestand für uns darin, zwei extrem starke Permanentmagnete, die sich gegenseitig mit 1,2 Tonnen anziehen, in einer Trägerkonstruktion auf einem Abstand von nur wenigen Zentimetern zu halten und so zu fixieren“, erläutert Marcus Prier, der als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am medizintechnischen Forschungscampus STIMULATE arbeitet. Die komplizierte Elektronik, die für die Inbetriebnahme des Prototypen erforderlich war, wurde in einem der elf Gründerlabore der Universität Magdeburg, dem FLEXtronic Labor, eigenständig entwickelt und gefertigt.

Das Einsatzspektrum des Mini-MRT ist breitgefächert. Es reicht von einem Labor der Nahrungsmittelindustrie, um Inhaltsstoffe zu prüfen, über die Analyse von Blut- und Gewebeproben analysieren bis zur Wirkung neu entwickelter Kontrastmittel im Gewebe. Darüber hinaus könne in dem Tisch-MRT Strömungs- und Fließverhalten von Flüssigkeiten analysiert werden.

Neben den klinischen und industriellen Anwendungen sei das Tabletop-MRT auch für die universitäre Lehre interessant. In wenigen Monaten soll auf dem Campus der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ein Labor mit mehreren Tabletop-MRTs eingerichtet werden. Hier können Studenten dann selbstständig experimentieren, Magnetresonanz-Software programmieren oder herstellerunabhängige MRT-Hardwarekomponenten kostengünstig und in kleinem Maßstab entwickeln.

Pläne des Mini-MRT sind offen

Die gesamten Pläne und Programme des Mini-MRT werden künftig nach dem Open-Source-Prinzip weltweit online gestellt, so dass jeder Interessent oder Nutzer ein MRT im Tischformat nach dem Baukastenprinzip selbst bauen bzw. anpassen und optimieren kann.

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