Logo PTB
Symbolbild "Zeitschriften"

Radartechnik macht MRT-Bilder schärfer

PTB-Wissenschaftler haben zusammen mit Kollegen der TU Ilmenau ein Verfahren entwickelt, um die Bildqualität von Magnetresonanztomographen (MRT) zu erhöhen, die mit hoher Feldstärke (3 Tesla bis 9,4 Tesla) arbeiten. Dabei nutzen sie Ultrabreitband(UWB)-Radar-Signale, die die physiologische Bewegung des Herzens wiedergeben können. Damit lassen sich jene Zeitintervalle identifizieren, die bestimmten Bewegungszyklen des Herzens entsprechen. Die MRT-Aufnahmen können so mit dem Herzschlag synchronisiert und Bildartefakte vermieden werden.

Um Bilder des bewegten Herzens erzeugen zu können, braucht ein MRT nähere Informationen über die verschiedenen Positionen des Herzens. Sie werden bei klinischen Standard-MRT-Geräten (mit einer Feldstärke von 1,5 Tesla) von einem Elektrokardiogramm geliefert, das sich aber nicht für Hochfeldsysteme eignet. Hier bieten sich Ultra-Breitband-Techniken (bis 10 GHz) an. Sie interferieren nicht mit Schmalbandsystemen wie dem MRT und durchdringen die zu untersuchenden Materialien mit einer nur geringen Emissionsleistung von weniger als einem Milliwatt. Ein weiterer Vorteil solcher Sensoren ist ihre hohe zeitliche und räumliche Auflösung. Mit ihnen lassen sich Körper- oder Organbewegungen erkennen, deren störender Einfluss dann in einer nachträglichen statistischen Analyse der MRT-Daten beseitigt werden kann.

Links: Anordnung einer kombinierten MRT/UWB-Messung an der Öffnung des 3-T-MR-Scanners der PTB. Rechts: Ergebnis eines kombinierten EKG/UWB-Radar-Experiments. (oben: überlagerte EKG-Epochen, unten: überlagerte korrespondierende myokardiale Deformation, rekonstruiert aus den Signalen des UWB-Radars. Die rote Linie zeigt den Mittelwert der Signale an.)

In der PTB wurde in Kooperation mit der TU Ilmenau eine kombinierte MRT/UWB-Radartechnik entwickelt und an Phantomen sowie an Versuchspersonen erprobt. Ergebnisse von analytischen und modellbasierten Untersuchungen belegen, dass sich das neue Verfahren prinzipiell als Navigator-Technik eignet. Vergleiche mit einer EKG/UWB-Methode an Patienten haben ergeben, dass das UWB-Radar die Bewegung jener Teile des Herzens zeigt, die auch vom MRT erfasst werden.

Diese Ergebnisse bestätigen die Eignung des UWB-Radars, physiologische Vorgänge direkt an ihrem Ursprungsort im Körperinnern zu verfolgen und in diesen Signalen charakteristische Punkte zu identifizieren, mit denen ein MR-Scanner gesteuert werden kann. In einem nächsten Schritt wird die Datenaufnahme mit fokussierten UWB-Antennen-Arrays weiter optimiert.

Ansprechpartner:

Telefon: +49-531-592-0