Low Budget Open Source
Studenten entwickeln »Desktop-MRT«
Tonnenschwer und teuer, so kennt man bislang Magnetresonanztomographen (MRTs). Ein Team des Forschungscampus »STIMULATEe« der Uni Magdeburg hat jetzt einen »tabletop« MRT für Proben mit bis zu 15 mm Durchmesser entwickelt. Pläne und Programme werden als Open Source frei verfügbar gemacht.
Die Miniaturausgabe eines MRT, die mit einem Magnetfeld von 0,4 Tesla arbeitet (klinische Geräte: 1,5-3 Tesla), der 20.000fachen Stärke des Erdmagnetfelds, entwickelten der Nachwuchswissenschaftler Marcus Prier gemeinsam mit den Studenten des Masterprogramms Medical Systems Engineering Ivan Fomin und David Schote. 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.
Aktuell entwickeln die drei Medizintechniker eine weitere Komponente für das MRT, um künftig echte Schnittbilder der Proben, also Aufnahmen, wie Sie etwa unter einem Mikroskop möglich sind, erhalten zu können.
Vorbild waren Entwicklungen des Athinoula A. Martinos Center in Boston, welches bereits diverse Tabletop-Magnetresonanztomographen (MRT) gebaut hat und diese zu Lehrzwecken einsetzt.
Projektbeginn war der März 2019. Nach einer Planungs- und Simulationsphasen 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. Der Großteil der Komponenten wurde eigenständig am Forschungscampus STIMULATE der Universität Magdeburg entwickelt und gefertigt.
Das Prinzip der Magnetresonanztomografie beruht darauf, dass die Kerne vieler Atome magnetisch sind. Diese kleinen Magneten können von einem äußeren Magnetfeld beeinflusst werden – sie richten sich dazu parallel aus. Werden die ausgerichteten Atomkerne leicht angestoßen – das geschieht durch Radiowellen -dann führen sie eine sogenannte Präzessionsbewegung aus, ähnlich der Bewegung eines rotierenden Spielzeugkreisels. Da die Geschwindigkeit der Präzession charakteristisch für eine Atomsorte und damit für das Material der Probe ist, kann daraus die Zusammensetzung der Probe analysiert werden.
In wenigen Monaten soll auf dem Campus der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ein Labor mit mehreren Tabletop-MRTs eingerichtet werden. Hier können Studierende dann selbstständig Experimente durchführen, die Entwicklung von Magnetresonanz-Software erlernen oder herstellerunabhängige MRT-Hardwarekomponenten kostengünstig und in kleinem Maßstab entwickeln.
Die gesamten Pläne und Programme des Mini-MRT werden künftig nach dem Open-Source-Prinzip weltweit online gestellt, so dass jeder Interessent oder Nutzer ein MRT im Tischformat nach dem Baukastenprinzip selbst bauen bzw. anpassen und optimieren kann.
Lesen Sie mehr zum Thema
