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Magnetic-Particle-Imaging: Dreidimensionale Echtzeit-Bilder

Am Institut für Medizintechnik der Universität zu Lübeck wird ein neuartiges bildgebendes Verfahren für die Medizin erforscht, welches in Zukunft die Radiologie revolutionieren könnte. Gerade wurde ein neuer Weltrekord bei der Abbildung winzigster Mengen an Kontrastmittel aufgestellt.

CT Bildquelle: © Pixabay

Wissenschaftler der Universität zu Lübeck berichten in einer Fachveröffentlichung in „Nature Scientific Reports“ über ein neuartiges bilgebendes Verfahren: Magnetic-Particle-Imaging (MPI).

Das seit 2007 am Institut für Medizintechnik erforschte Bildgebungsverfahren nutzt die einzigartigen magnetischen Eigenschaften von gerade einmal 10 Nanometer großen Eisenoxidteilchen, um dreidimensionale Bilder aus lebenden Organismen zu erzeugen. Die winzigen Magnete, die etwa 50-mal kleiner sind als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, werden dazu mit Magnetfeldern angeregt. Unter geeigneter Anregung geben die Partikel charakteristische elektromagnetische Signale ab, aus denen dreidimensionale Bilder berechnet werden können. Die Methode sticht besonders durch ihre Echtzeitfähigkeit heraus und ist dabei nicht auf gesundheitsschädliche Strahlung angewiesen.

Auf diesem Gebiet ist es den Forschern des Instituts für Medizintechnik in Kooperation mit ihren Kollegen vom Universitätsklinikum Eppendorf (UKE) in Hamburg gelungen, mit einer selbstentwickelten Instrumentierung einen neuen Weltrekord aufzustellen. Abbildung 1 (siehe Originalpublikation) zeigt die gradiometrische Empfangsspule und das simulierte magnetische Feldprofil. In Abbildung 2 ist der experimentelle Aufbau zu sehen, in den die neue Empfangsspule integriert ist. Die Forscher konnten damit zum ersten Mal eine so geringe Menge an Kontrastmittel von gerade einmal fünf Nanogramm (5 ng) Eisen nutzen, um dreidimensionale Bilder zu erzeugen. Beim Nachweis der Partikel ohne Bildgebung reichten dem Team sogar 0,2 ng aus.

Die Möglichkeiten, die sich daraus für die biomedizinische Forschung ergeben, reichen von einer schonenden Diagnostik bis hin zur Verfolgung einzelner Zellen in Forschungsfragestellungen. In der Perspektive auf die klinische Anwendung des Verfahrens ergeben sich Möglichkeiten zur Diagnostik und auch bei der Aufklärung grundlegender biologischer Prozesse im Körper.

Originalpublikation:
Matthias Graeser, Tobias Knopp, Patryk Szwargulski, Thomas Friedrich, Anselm von Gladiss, Michael Kaul, Kannan Krishnan, Harald Ittrich, Gerhard Adam und Thorsten M. Buzug: “Towards Picogram Detection of Superparamagnetic Iron-Oxide Particles Using a Gradiometric Receive Coil”, Nature – Scientific Reports, DOI:10.1038/s41598-017-06992-5