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Low-Budget Open-Source MR-Bildgebung? – Ein MRT, der auf den Schreibtisch passt

Im Rahmen eines Open-Source-Projektes ist am Forschungscampus STIMULATE in den vergangenen zwei Monaten ein erster Prototyp entstanden, mit dem sich die Magnetresonanz auf dem Schreibtisch erforschen lässt. Nach dem Vorbild des Athinoula A. Martinos Center in Boston, welches bereits diverse Tabletop-Magnetresonanztomographen (MRT) gebaut hat und diese zu Lehrzwecken am MIT in Boston einsetzt, ist nun auch in Magdeburg ein erster MRT im Tischformat entstanden. Ein Team des Forschungscampus STIMULATE, bestehend aus Marcus Prier (Promotionsstudent und wissenschaftlicher Mitarbeiter), Ivan Fomin und David Schote (Studierende im Masterstudiengang „Medical Systems Engineering“, vorher Medizintechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) konnte -  dank der engen Zusammenarbeit mit Thomas Witzel -  an das Vorwissen des Kooperationspartners der Harvard Medical School anknüpfen und den ersten Prototypen entwickeln. Startschuss des Projekts war im März 2019, wobei der Aufbau zunächst simuliert wurde. Nach einer Planungs- und Vorbereitungsphase von nur einem Monat, gelang es dem Team, zwei Neodymmagnete – extrem starke Permanentmagnete, die jeweils 1,2 Tonnen Gewicht anziehen können – gemeinsam in einer Trägerkonstruktion zu fixieren. In dieser Anordnung befinden sich die beiden Magnete in einem Abstand von nur wenigen Zentimetern, wodurch zwischen ihnen ein homogenes Magnetfeld entsteht. Dank der hervorragenden Ausstattung des ego.-Inkubators FLEXtronic konnte der Großteil der Komponenten eigenständig am Forschungscampus STIMULATE entwickelt und gefertigt werden. Erste, vielversprechende spektroskopische Experimente konnten bereits erfolgreich absolviert werden. Durch ein Gradientensystem, welches sich aktuell in der Entwicklung befindet, können in Zukunft auch echte mikroskopische MRT-Aufnahmen (bspw. von Insekten) erzeugt werden. Durch das Phänomen der Magnetresonanz sollen in dem 0,4 Tesla starken, homogenen Magnetfeld des Tabletop-MRTs zukünftig Aufnahmen von reagenzglasgroßen Proben mit einem Durchmesser von 15 mm entstehen. Dabei ist das Tischsystem baugleich zu einem state-of-the-art, voll digitalen, klinischen MRT-System, das beispielsweise für Diagnosen oder Interventionen am Patienten genutzt wird. Wie auch am MIT in Boston, sollen diese Systeme im Rahmen der Lehre an der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg für eine anwendungsnahe Ausbildung zukünftiger Bachelor- und Masterstudenten der Medizintechnik genutzt werden. Erstmals können herstellerunabhängige MRT-Hardwarekomponenten im kleinen Maßstab entwickelt, analysiert und evaluiert werden. Über die Eigenentwicklung soll zukünftig ein Labor mit mehreren Tabletop-MRT geschaffen werden, indem Studenten nicht nur die einmalige Gelegenheit bekommen selbstständig Experimente durchzuführen, sondern auch die Entwicklung von MR-Hard- und Software erlernen sollen.

(Autor: David Schote, Mai 2019)

Gesamtaufbau: Aktueller Stand des Gesamtaufbaus. Neben dem Steuerungsrechner befindet sich der Magnet in einer geschirmten Kammer, wobei sich zwischen den Magneten die Probe in einem Reagenzglas befindet.
Gruppenbild: Von links: David Schote, Marcus Prier und Ivan Fomin neben der selbst entwickelten Montagekonstruktion, mit der die extrem starken Magneten kontrolliert auf dem Stahljoch platziert werden können.