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Keyword: Medizinphysik

Forschung

Enorme Änderung der Membranpotenziale von roten Blutzellen

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Biophysiker Lars Kaestner ist der Ursache einer speziellen Form der Blutarmut auf der Spur.

Technologie

Nanopartikel-Messsystem für die Pharmaforschung

09.08.2021 -

Neues System misst das an jedem einzelnen Nanopartikel gestreute Licht.

Jens Frahm, Dirk Voit, Oleksandr Kalentev, Maaike van Zalk, Jakob Klosowski und Jost Kollmeier
06 / 2021 Seite 22
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Filme aus dem Körperinneren

Seit ihrer ersten klinischen Erprobung vor rund vierzig Jahren hat sich die Magnetresonanz-Tomografie zu einem der wichtigsten bildgebenden Verfahren in der medizinischen Diagnostik entwickelt. Allerdings war es lange nicht möglich, sehr schnelle Vorgänge direkt abzubilden. Zudem führten unvermeidbare Bewegungen häufig zu Bildfehlern. Eine neue Technik für die Auf­nahme von MRT-Filmen in Echtzeit erlaubt es nun, beliebige Körperbewegungen und Organfunktionen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung darzustellen.

Im Vergleich zu der früher eingeführten Röntgen-Computertomografie konnten die ersten medizinischen Aufnahmen mit der Magnetresonanz-Tomo­grafie (MRT, Info­kasten) [1] zu Beginn der 1980er-Jahre mehrere Vorteile verbuchen: einen völlig nicht­invasiven Einsatz, eine Weichgewebedarstellung ohne Kontrastmittel und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber krankhaften Veränderungen. Auf der anderen Seite stellten sich Messzeiten von mehreren Minuten für ein Schnittbild als ein fundamentales Problem heraus und als erheblicher Nachteil für die klinische Praxis. Erst ein 1985 beschriebenes Schnellbildverfahren (Fast Low Angle Shot, FLASH) mit hundertfacher Beschleunigung [2, 3] verhalf der MRT zum grundsätzlichen Durchbruch, der bis heute zu steten Weiterentwicklungen vielfältiger Untersuchungsmodalitäten geführt hat.
Der physikalische Trick bestand darin, die langen Wartezeiten zu vermeiden, die damals zwischen den Hunderten von unterschiedlich ortskodierten Einzelmessungen einer MRT-Aufnahme einzuhalten waren. Diese Wartezeiten waren nötig für eine ausreichend starke Erholung des jeweils vollständig verbrauchten MRT-Signals durch die T1-Relaxation, bevor die nächste Einzelmessung beginnen konnte. Gleichzeitig erforderte ein räumlich gut aufgelöstes Bild sehr viele Einzelmessungen. Eine Fourier-Transformation des zeitlichen Signals jeder Einzelmessung entspricht einer eindimensionalen Projektion des Untersuchungsobjekts.
Bei Aufnahmen nach dem FLASH-Prinzip regt ein Radiofrequenzimpuls das MRT-Signal an, der nur eine kleine Leistung besitzt und nur einen kleinen Teil des verfügbaren Signals für die aktuelle Einzelmessung verbraucht. Da gleichzeitig der größte Anteil der Gleich­gewichtsmagnetisierung für weitere Anregungen unmittelbar zur Verfügung steht und daher keine Wartezeit folgen muss, verringern sich die Wiederholzeiten der Einzel­messungen von Sekunden auf Millisekunden. Entsprechend beträgt die Gesamtmessdauer für ein Bild statt Minuten nur noch Sekunden. Erst dies erlaubt hochaufgelöste dreidimensionale MRT-Aufnahmen. (...)

 

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