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Keine Geheimnisse

Open-Source-Hardware für die medizinische Diagnostik

PTBnews 3.2020
25.09.2020
Besonders interessant für

Ärzte, Kliniken

Magnetresonanztomografie

Medizintechnikunternehmen

Im Rahmen einer internationalen Kooperation arbeitet die PTB an der Entwicklung von kostengünstigen Magnetresonanztomografen (MRT) mit Veröffentlichung aller technologischen Details als Open-Source-Hardware (OSH). Mit solchen OSH-MRTs konnten nun erste Aufnahmen gemacht werden.

Hardwarekomponenten eines Open-Source-Niedrigfeld-MR-Tomografen: Pulsgenerator, Hochfrequenzverstärker, Sende-/Empfangsumschalter mit Empfangsvorverstärker, Anregungsspule, Gradientenverstärker, x-, y- und z-Gradientenspulen für die räumliche Kodierung und MR-Magnete mit Einsätzen zur Feldhomogenisierung. Ein Kopfphantom dient zur Veranschaulichung der Dimensionen. Die Baupläne werden für alle frei zugänglich veröffentlicht und zur nicht-exklusiven (auch kommerziellen) Nutzung freigegeben.

MRTs sind leistungsfähige Geräte in der medizinischen Diagnostik, mit denen nahezu alle Körperregionen nichtinvasiv untersucht werden können. Die MRT ist dabei für den Patienten risikoarm und hat sich als Diagnoseverfahren in vielen medizinischen Anwendungsgebieten als Goldstandard etabliert. Leider ist die Technologie aber auch komplex und kostspielig, sodass Patienten oftmals der zeitnahe Zugang zu ihr verwehrt ist.

Um diese Herausforderung zu meistern, ist die PTB an einer internationalen Zusammenarbeit beteiligt, um einen kostengünstigen OSH-MRT zu bauen und gemäß internationalen Standards eine Konformitätsprüfung durchzuführen. OSH bedeutet, dass jegliche Baupläne, elektrische Schaltungen, aber auch Software des Gerätes etc. für alle zur freien Einsicht und nicht-exklusiven Nutzung (auch kommerziell) verfügbar sind. Somit wird nicht nur der Nachbau, sondern auch die Marktzulassung deutlich erleichtert. Aus wissenschaftlicher Sicht und Perspektive eines Metrologieinstituts wie der PTB sind präzise und vertrauenswürdige Messungen die Zielstellung. Ein MRT misst Informationen aus dem menschlichen Körper des Patienten, allerdings bisher mit nicht einsehbarer Technologie, die oftmals eine unabhängige sicherheitskritische Analyse erschwert. Ein Open-Source-Ansatz ermöglicht ungeahntes Innovationspotenzial durch eine breite Entwicklerbasis, da sämtliche Einzelteile für alle offen sind. Ein solches Niedrigfeld-OSH-MRT soll u. a. in Uganda für die Diagnose von Hydrocephalus bei Kindern eingesetzt werden.

Mit einem an der PTB entwickelten und gebauten OSH-MRT konnten nun in Kooperation mit dem Leiden University Medical Center (LUMC) erste Messungen an Phantomen gemacht werden. Ein zweites in Leiden gebautes OSH-MRT lieferte schon erste In-vivo-Bilder des Gehirns und des Knies.

Die PTB ist neben den technologischen Entwicklungen wie dem Bau von Niedrigfeld-MR-Magneten oder Hochfrequenzelektronik auch normativ beim weltweit ersten Standard zu OSH beteiligt. Dies ist wichtig, um eine Qualitätskontrolle von OSH zu ermöglichen. Zukünftig soll aber auch die Nachhaltigkeit z. B. durch einfachere Reparatur und Recycling bei OSH miteinbezogen werden. OSH speziell im Kontext der weltweiten öffentlich geförderten Gesundheitssysteme bietet die Möglichkeit, Kosten zu senken, sicherheitstechnische Analysen zu harmonisieren und Produkte weiterzuentwickeln, die die Lebensqualität von Patienten weltweit verbessern.

Ansprechpartner

Lukas Winter
Fachbereich 8.1 Biomedizinische Magnetresonanz
Telefon: (030) 3481-7573
Opens window for sending emaillukas.winter(at)ptb.de

Wissenschaftliche Veröffentlichung

L. Winter, R. Pellicer-Guridi, L. Broche et al.: Open source medical devices for innovation, education and global health: Case study of open source magnetic resonance imaging. In Co-Creation (pp. 147–163). Springer, Cham. (2019)