Schwerpunkte

Auf ein Viertel reduzierte Baugröße

Erster MRT-Scanner für Babys

12. Mai 2021, 16:07 Uhr   |  Nicole Wörner


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Diese grundlegenden Innovationen waren nötig

Die Technologie und Feldstärke der Neoscan-Geräte sind identisch mit aktuellen MRT-Scannern, so dass keine neuen klinischen Studien erforderlich sind, um sie in Kliniken benutzen zu können. Um diesen hohen Standard zu erreichen, waren diverse Innovationen erforderlich.

Zur Verringerung der Größe musste das Team zunächst einen Magneten entwickeln, der das Standardfeld von 1,5 Tesla innerhalb der Öffnung erzeugt, ohne jedoch flüssiges Helium zur Kühlung zu benötigen. Dies geschieht durch einen inneren zylindrischen Magneten, der 2,5 Tesla erzeugt, und einen äußeren, ebenfalls zylindrischen Magneten, der dem inneren Feld entgegenwirkt. So wird eine starke aktive Magnetabschirmung erzeugt, die dafür sorgt, dass in einem Abstand von einem Meter oder mehr um das Gerät kein Streumagnetfeld mehr existiert.

Die zweite Innovation betraf die Steuerelektronik. Moderne MRT-Scanner besitzen üblicherweise drei große Racks mit speziell entwickelter Elektronik, die vom MRT-Hersteller kundenspezifisch geplant und umgesetzt wird. Neoscan Solutions hat einen anderen Ansatz gewählt: Das Team verwendet einen PC, auf dem die von Neoscan erstellte Software ausgeführt wird, sowie High-End PC-Messkarten von Spectrum Instrumentation. Die Signale für den Scanvorgang werden von den Arbitrary Waveform Generatoren (AWGs) M4i.6620-x8 und M2p.6546-x4 erzeugt, die Erfassung und Analyse erfolgt mit einem Digitizer M2p.5968-x4. Das System verwendet die SCAPP-Softwaretreiber von Spectrum. Dabei übernimmt ein Grafikprozessor mit 5000 Kernen die Parallelverarbeitung der Daten, statt dafür nur die 8 oder 16 Kerne der CPU des PCs zu nutzen.

 Sub-Nanosekunden-Präzision der Spectrum-Messkarten

»Als Start-up konnten wir es uns nicht leisten, spezielle Hardware selbst zu entwickeln; daher nutzen wir die Messkarten von Spectrum«, fügt Dr. Röll hinzu. »So konnten wir uns auf die Softwareentwicklung konzentrieren, in dem Wissen, dass die Hardware bereits vielfach erprobt und eingesetzt wurde.« Die besondere Designqualität der Spectrum-Karten sei entscheidend für sein Team gewesen: »Für einen MRT-Scanner ist es von entscheidender Bedeutung, dass es in den 64-MHz-Signalen eine Phasenkohärenz gibt, andernfalls kommt es zu Auslöschungseffekten«, führt der Experte aus. »In der Praxis bedeutet dies, dass der AWG und der passende Digitizer eine Kohärenzgenauigkeit von weniger als einer Nanosekunde aufweisen müssen, was die Spectrum-Karten erreichen. Während der Forschungsphase haben wir diverse Hersteller kontaktiert und die Spezifikationen ihrer Karten verglichen. Dies war aber schwierig, da die Kohärenzgenauigkeit keine typische Eigenschaft ist, die üblicherweise zu den Vergleichsdaten gehört. Das Spectrum-Team war jedoch sehr engagiert, unsere besondere Anwendung zu verstehen, die optimalen Karten aus ihrem Produktsortiment vorzuschlagen und uns während der Implementierung zu unterstützen. Das Angebot eines Mitbewerbers kam erst Wochen später, war stark überspezifiziert und auch deutlich teurer, da man sich offensichtlich nicht bemüht hatte, die besonderen Details unseres Projekts zu verstehen.«

Neoscan wird in Kürze seine ersten MRT-Geräte in deutschen Krankenhäusern installieren, wo potenzielle Kunden während der Scanvorgänge anwesend sein können. Der Zertifizierungsprozess mit der CE-Kennzeichnung wird voraussichtlich vor Ende 2021 abgeschlossen sein.

Dr. Röll sagt abschließend: »Unser Ansatz, eine bewährte und leicht verfügbare Hardwareplattform mit unserer speziell entwickelten Software zu kombinieren, hat sehr gut funktioniert. Auf diese Weise konnten wir das Produkt viel schneller entwickeln und zur Serienreife bringen. Ich glaube, das ist eine sehr clevere Lösung, die für viele Hersteller von komplexen Maschinen, zum Beispiel CT-Scanner und Ultraschallgeräte, vorteilhaft wäre, zumal neue Ansätze und Ideen einfach durch Softwareänderungen ausprobiert und bewertet werden können.«

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