Bitte geben Sie die E-Mail-Adresse ein, mit der Sie sich registriert haben, um Ihr Passwort zurückzusetzenVielen Dank, dass Sie sich bei Physics World registriert haben. Wenn Sie Ihre Daten jederzeit ändern möchten, besuchen Sie bitte Mein KontoAn der Universität von Hongkong wurde ein kompakter MRT-Gehirnscanner mit ultraniedrigem Feld (ULF) entwickelt, der keine magnetische oder Hochfrequenzabschirmung erfordert und während des Scannens akustisch leise ist.Die niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten des Scanners verstärken das Potenzial der ULF-MRT-Technologie, die klinischen Anforderungen von Krankenhäusern in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen sowie von medizinischen Einrichtungen am Point-of-Care wie Operationssälen und Notaufnahmen zu erfüllen.Die MRT ist das wertvollste klinische Instrument zur Beurteilung von Hirnverletzungen und -erkrankungen, aber laut der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) haben etwa 70 % der Weltbevölkerung keinen oder nur eingeschränkten Zugang dazu.Hochfeld-supraleitende MRT-Scanner (1,5 T und 3,0 T) sind teuer.Neben den Anschaffungskosten von rund 1–3 Millionen US-Dollar sind solche Scanner aufgrund der Infrastrukturanforderungen kostspielig zu installieren und haben hohe Wartungskosten.All diese Faktoren stellen ein großes Hindernis für die Zugänglichkeit der MRT dar.MRT-Bildgebung mit ULF-Technologien bietet das Versprechen einer zugänglichen Gesundheitsversorgung mit Scannern, die einfach zu integrieren, zu warten und zu bedienen sind.Unter der Leitung von Ed X Wu, Lam-Woo-Professor im Labor für biomedizinische Bildgebung und Signalverarbeitung, entwickelte das Hongkonger Team einen auf Permanentmagneten basierenden, kostengünstigen, geräuscharmen, stromsparenden und abschirmungsfreien ULF-Gehirn-MRT-Scanner.Das in Nature Communications beschriebene Prototypsystem basiert auf einem kompakten zweipoligen 0,055-T-Permanentmagneten aus Samarium-Kobalt (SmCo) mit Abmessungen von 95,2 x 70,6 x 49,7 cm und einer Frontöffnung von 29 x 70 cm für den Patientenzugang.Der Scanner hat eine Standfläche von ca. 2 m2 und kann an einer Standard-Wechselstromsteckdose betrieben werden.Das Team schätzt, dass die Maschine in großen Mengen mit Materialkosten unter 20.000 US-Dollar gebaut werden könnte.Die Scannerkonfiguration ermöglicht die Erstellung von Bildern unter Verwendung verschiedener allgemein anerkannter Protokolle für die klinische Bildgebung des Gehirns, einschließlich FLAIR-ähnlicher (fluid-attenuated inversion recovery) und diffusionsgewichteter Bildgebung (DWI).Durch den Aufbau auf den für Hochfeld-MRT-Scanner entwickelten Methoden bietet das ULF-System ein hohes Maß an Flexibilität für die Entwicklung zukünftiger ULF-MRT-Protokolle.Die Forscher entwickelten eine auf Deep-Learning basierende Technik zur Unterdrückung elektromagnetischer Interferenzen (EMI), um externe und interne EMI-Signale aus MRT-Signalen zu modellieren, vorherzusagen und zu entfernen.Dieses EMI-Unterdrückungsverfahren macht einen herkömmlichen HF-Abschirmkäfig überflüssig.Gleichzeitig macht die hohe Temperaturstabilität von SmCo jegliche Magnettemperaturregulierungsschemata zur Stabilisierung temperaturabhängiger Felder überflüssig.Wu und Kollegen optimierten vier der gängigsten klinischen Gehirn-MRT-Protokolle – T1-gewichtet, T2-gewichtet, FLAIR und DWI – um Signal-Rausch-Verhältnisse (SNR) und Kontrasteigenschaften zu erzeugen, die denen von klinischen Hochfeld-MR-Bildern ähneln .Nach Tests an Phantomen verwendeten die Forscher den Scanner, um 25 Patienten mit neurologischen Erkrankungen (Hirntumoren, chronischer Schlaganfall und chronische intrazerebrale Blutungen) unter Verwendung dieser vier Protokolle abzubilden.Die Patienten wurden dann denselben Untersuchungen auf dem 3-T-Scanner des Krankenhauses unterzogen.Die Untersuchung dauerte mit dem 0,055-T-Scanner durchschnittlich etwa 30 Minuten, verglichen mit 20 Minuten mit dem 3-T-System.Ein leitender klinischer Radiologe wertete die Patientenscans aus, um festzustellen, welche spezifischen Läsionen in den 0,055-T-Bildern beobachtet werden konnten.Der Scanner-Prototyp erkannte bei den Untersuchungen aller 25 Patienten die meisten wichtigen Pathologien, und zwar mit einer ähnlichen Bildqualität wie die des 3-T-Scanners.Ein großer Vorteil des neuen Scanners besteht darin, dass er weniger Artefakte bei der Bildgebung von Implantaten wie Metallclips und zerebrovaskulären Stents erzeugt.„Bei der Verwendung von ULF weisen Metallimplantate nicht nur weniger Artefakte auf, sondern erfahren auch deutlich weniger mechanische Kräfte und HF-induzierte Erwärmung“, schreiben die Forscher.„Das Vorhandensein von paramagnetischen (Titan und Titanlegierungen) und ferromagnetischen (Kobalt, Nickel und zugehörige Legierungen) Materialien in Aneurysma-Clips und zerebrovaskulären Stents führte nicht zu groben Artefakten.“Als solches sollte der ULF-Scanner die MRT-Untersuchung von Patienten mit medizinischen Metallimplantaten oder unfallbedingten Metallfragmenten ermöglichen, die ansonsten keine Kandidaten für eine herkömmliche Hochfeld-MRT wären.Wu glaubt, dass die ULF-Technologie nicht dazu gedacht ist, mit der Mainstream-MRT zu konkurrieren, sondern sie zu ergänzen.„Bei einer Feldstärke, die fast zwei Größenordnungen niedriger ist als beim Mainstream-MRT, ist die Bildqualität zwangsläufig weniger ansprechend, einfach aufgrund der MR-Physik: geringere Feldstärke, schwächeres MR-Signal, weniger Spielraum“, sagt er.„Allerdings haben MR-Signale und -Physik im Ultratieffeld viele ansprechende Eigenschaften in Bezug auf Datenerfassung und Bilderzeugung.“„Ich glaube, dass Computing und Big Data ein integraler und unvermeidlicher Bestandteil der zukünftigen MRT-Technologie sein werden“, fügt Wu hinzu.„Angesichts der inhärent dreidimensionalen, hochgradig quantitativen und ionisationsfreien Natur der MRT glaube ich, dass weit verbreitete MRT-Technologien zu immensen Möglichkeiten für die zukünftige datengesteuerte MR-Bilderzeugung und -Diagnose im Gesundheitswesen führen werden.Dies wird zu kostengünstigen, effektiven und intelligenteren klinischen MRT-Anwendungen führen.“Hochfeld- versus Niederfeld-MRT: Zeit zum Umdenken?Die Forscher entschieden sich für die Entwicklung einer ULF-Gehirn-MRT aufgrund „des immensen Bedarfs und Werts der MRT bei der Diagnose und Prognose verschiedener neurologischer Erkrankungen und Verletzungen“, und stellten fest, dass etwa 30 % der klinischen MRT-Fälle das Gehirn betreffen.Letztendlich hoffen sie, dass die Entwicklung solcher ULF-MRT-Technologien patientenzentrierte und ortsunabhängige MRT-Scanner in die Lage versetzen wird, den unerfüllten klinischen Bedarf an verschiedenen globalen Gesundheitsstandorten zu decken, mit dem Potenzial, die MRT für Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen zu demokratisieren.Zu diesem Zweck stellt das Team den Schlüsselcode und die von ihnen entwickelten Designs in einem öffentlichen Online-Repository frei zur Verfügung.Cynthia E Keen ist eine freiberufliche Journalistin, die sich auf Innovationen im Bereich Medizin und Gesundheitswesen spezialisiert hatDie aufregendste und bedeutendste Forschung in der BiomedizintechnikPhysics World ist ein wichtiger Teil der Mission von IOP Publishing, erstklassige Forschung und Innovation einem möglichst breiten Publikum zu vermitteln.Die Website ist Teil des Physics World-Portfolios, einer Sammlung von Online-, Digital- und Print-Informationsdiensten für die globale Wissenschaftsgemeinschaft.