PTB vereint Magnetresonanz- und Radar-Technologie in einem Prototyp

Neues Verfahren soll diagnostische Bilder verbessern

11.09.2008 - Deutschland

Patienten sollten unbedingt still liegen, wenn sie sich in ein Magnetresonanztomographie-(MRT)-Gerät legen müssen - andernfalls entstehen auf den vom MRT-Gerät angefertigten Bildern Bewegungsartefakte. Das sind störende Bildelemente, die die Bewegung des Körpers anzeigen, nicht aber den Körper selbst. Doch selbst dann, wenn sich der Patient während der gesamten Dauer nicht ein einziges Mal bewegt, können Bewegungsartefakte nicht ausgeschlossen werden. Manche Teile des Körpers bewegen sich immer - zum Beispiel dehnt sich beim Einatmen die Lunge und der Brustkorb hebt und senkt sich. Auch die Bewegung des Herzmuskels führt zu Störungen in dem Bild - während des Pumpvorgangs verformt er sich nämlich. Mit Hilfe eines Ultrabreitband-Radargerätes können solche Vitalbewegungen bei der Messung berücksichtigt und die MRT-Messungen korrigiert werden. Der gemeinsame Betrieb beider Techniken wird mit Hilfe eines an der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelten Prototyps getestet, der in Kooperation mit der Technischen Universität Ilmenau entstanden ist. Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen eines auf sechs Jahre angelegten Schwerpunktprogrammes gefördert.

Ultrabreitband-Radarsignale zeichnen sich durch ihre hohe Bandbreite aus.Für Materialanalysen, zum Beispiel von biologischem Gewebe, sind solche heterogenen Signale aus diesem Grund bestens geeignet. Im menschlichen Körper kann man damit Objekte bis in den Millimeterbereich auflösen. Die Sendeleistung eines Ultrabreitband-Radars beträgt nur etwa ein Milliwatt und ist damit milliardenfach kleiner als die Pulsleistung bekannter Radare. Selbst die Sendeleistung eines Mobiltelefons ist noch tausendfach größer als die eines Ultrabreitband-Radars. Damit ist ein Gefährdungspotential für organisches Gewebe wie z.B. bei einer Röntgenbestrahlung vollständig ausgeschlossen.

Wird ein Ultrabreitband-Radarsignal auf einen Menschen gelenkt, dann dringt es in den Körper ein. Da die verschiedenen Gewebeschichten des menschlichen Körpers nicht einheitlich auf elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenz reagieren, reflektieren sie das Signal auf verschiedene Weise. Die Reflexion des Signals kann dann wieder vom Radargerät erfasst werden. Da das Radargerät andere Eigenschaften des menschlichen Gewebes erfassen kann, als die MRT, kann es zusätzliche Informationen liefern, die mit den MR-Bildern kombiniert werden können. Insbesondere kann es die Bewegung von Grenzflächen zwischen den verschiedenen Gewebearten im menschlichen Körper messen. Mit Hilfe dieser zusätzlichen Radarmessung können die vom MRT erstellten Bilder präziser gemacht werden. Das zugeschaltete Radargerät bietet nämlich einerseits die Möglichkeit, mit den online erhobenen Positionsdaten des Herzens eine "Nachjustage" der Messsequenz des MRTs auf die aktuelle Herzposition in Echtzeit vorzunehmen. Die zweite Möglichkeit besteht in der nachträglichen Positionskorrektur der durch das MRT erhobenen Daten.

Wissenschaftler der Arbeitsgruppe "MR-Messtechnik" des Fachbereichs "Medizinische Messtechnik" der PTB haben beim Bau eines Prototyps eine in der Medizin übliche Magnetresonanztomographie-Anlage und ein Ultrabreitband-Radar der TU Ilmenau kombiniert. Mit diesem Muster soll die prinzipielle Durchführbarkeit einer Magnetresonanz-Ultrabreitband-Kombination getestet und evaluiert werden. Die Verbesserung des bildgebenden MRT-Verfahrens soll zur präziseren medizinischen Diagnostik beitragen.

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