Die Schraube sauste an meinem Ohr vorbei und blieb mit einem lauten GerĂ€usch am GehĂ€use des Kryostaten hĂ€ngen. Innerlich fluchend, entschied ich mich, eine Pause einzulegen. Schrauben in einem Magnetfeld von 1,5 Tesla mit einem Stahlwerkzeug zu lösen, ist nicht gerade die beste Idee. Das Feld versucht stĂ€ndig, das Werkzeug aus den HĂ€nden zu reiĂen, es entlang seiner Kraftlinien auszurichten und so nah wie möglich an die Elektronen heranzufĂŒhren, die sich im geschlossenen Kreis des Supraleiters bewegen. Wenn es allerdings darum geht, oxidierte Verbindungen von vor vielen Jahren zu ĂŒberwinden, bleibt einem kaum eine Wahl. Ich setzte mich an den Computer und scrollte gewohnt durch meinen Nachrichtenfeed. âRussische Wissenschaftler haben die MRT um das Doppelte verbessert!â â so lautete die verdĂ€chtige Ăberschrift.
Vor etwa einem Jahr haben wir und das Wesen seiner Funktionsweise ergrĂŒndet. Ich empfehle dringend, vor dem Lesen dieses Artikels, das vorherige Material wieder aufzufrischen.
Aufgrund verschiedener GrĂŒnde, einschlieĂlich historischer, gibt es in Russland heute Herstellung solcher komplexen GerĂ€te wie Hochfeld-Magnetresonanztomografen. Dennoch, wenn Sie in einer mehr oder weniger groĂen Stadt leben, werden Sie problemlos Kliniken finden, die solche Dienste anbieten. Dabei ist der Bestand an MRT-Scannern hĂ€ufig mit gebrauchter Technik aus den USA und Europa ausgestattet, und wenn Sie zufĂ€llig eine Klinik mit MRT besuchen mĂŒssen, lassen Sie sich nicht von dem schönen ĂuĂeren des GerĂ€ts tĂ€uschen â es kann durchaus schon zwei Jahrzehnte alt sein. In der Folge kommt es vor, dass solche GerĂ€te ausfallen, und ich war lange Zeit einer derjenigen, die defekte Tomografen wieder in Betrieb nahmen, damit die Patienten weiterhin diagnostiziert werden konnten und die Besitzer Profit erzielen konnten.
Bis ich eines herrlichen Tages wĂ€hrend einer Pause zwischen den gefĂ€hrlichen AktivitĂ€ten mit groĂen Magnetfeldern auf einen interessanten Beitrag im Nachrichtenfeed stieĂ: âRussische Wissenschaftler haben gemeinsam mit ihren niederlĂ€ndischen Kollegen durch Metamaterialien." Es braucht nicht gesagt zu werden, dass die Tatsache, dass in Russland Forschung betrieben wird, die auf eine AusrĂŒstung abzielt, deren Produktion noch nicht gemeistert wurde, fĂŒr mich Ă€uĂerst umstritten erschien. Ich war der Meinung, dass dies einfach eine weitere Möglichkeit war, um Gelder zu verschleudern, angereichert mit unverstĂ€ndlichem wissenschaftlichem Fachjargon, wie den bereits sattgestoĂenen "Nanotechnologien". Die Suche nach Informationen ĂŒber die Arbeit einheimischer Wissenschaftler mit MRT und Metamaterialien fĂŒhrte mich zu einem Artikel, der einen einfachen Versuch beschrieb, den ich leicht hĂ€tte wiederholen können, da ein MRT-GerĂ€t immer zur Hand ist.
Bild aus , das sich mit der VerstĂ€rkung des MRT-Signals mittels eines sogenannten âMetamaterialsâ befasst. Bei einem typischen klinischen 1,5-Tesla-GerĂ€t wird anstelle eines Patienten ein Metamaterial in Form einer SchĂŒssel mit Wasser geladen, in der parallel verlaufende DrĂ€hte einer bestimmten LĂ€nge platziert sind. Auf den DrĂ€hten liegt der Untersuchungsgegenstand â ein Fisch (tot). Die Bilder rechts sind MRT-Aufnahmen des Fisches, mit einer ĂŒberlagerten Farbkarte, die die IntensitĂ€t des Signals von Wasserstoffkernen anzeigt. Es ist zu sehen, dass das Signal viel besser ist, wenn der Fisch auf den DrĂ€hten liegt, als ohne sie. Die Scan-Zeit ist in beiden FĂ€llen gleich, was eine gesteigerte Effizienz beim Scannen beweist. Der Artikel enthielt auch sorgfĂ€ltig eine
Formel
, um die LĂ€nge der DrĂ€hte in AbhĂ€ngigkeit von der Arbeitsfrequenz des Tomographen zu berechnen, die ich genutzt habe. Ich habe mein Metamaterial aus einer KĂŒvette und einem BĂŒndel kupferner DrĂ€hte hergestellt, die ich mit auf einem 3D-Drucker gedruckten Kunststoffbefestigungen ausgestattet habe:
Mein erstes Metamaterial. Sofort nach der Herstellung wurde es in den 1-Tesla-Tomograph gesteckt. Eine Orange diente als Untersuchungsobjekt.
Allerdings erhielt ich anstelle der versprochenen SignalverstĂ€rkung eine Menge Artefakte, die das Bild völlig zerstörten! Meine EntrĂŒstung kannte keine Grenzen! Nachdem ich den Testgegenstand verzehrt hatte, schrieb ich den Autoren des Artikels einen Brief, dessen Inhalt auf die Frage "Was zur ...?" reduziert werden kann.
Die Autoren haben mir ziemlich schnell geantwortet. Sie waren sehr beeindruckt darĂŒber, dass jemand versucht, ihre Experimente zu wiederholen. Zuerst haben sie lange versucht, mir zu erklĂ€ren, wie Metamaterialien funktionieren, indem sie Begriffe wie "Fabry-PĂ©rot-Resonanzen", "Eigenmoden" und verschiedene Hochfrequenzfelder verwendet haben. Dann, offensichtlich weil sie gemerkt haben, dass ich ĂŒberhaupt nicht verstehe, worum es geht, haben sie beschlossen, mich zu sich nach Hause einzuladen, damit ich ihre Entwicklungen live sehen und mich ĂŒberzeugen kann, dass es tatsĂ€chlich funktioniert. Ich habe meinen Lieblinglötkolben in meinen Rucksack gepackt und bin nach Sankt Petersburg zur Nationalen ForschungsuniversitĂ€t fĂŒr Informations- und Optotechnologien gefahren (wie sich herausgestellt hat, werden dort nicht nur Programmierer ausgebildet).
Vor Ort wurde ich herzlich empfangen und plötzlich wurde mir ein Job angeboten, da sie von meinem Kasten mit Kabeln beeindruckt waren und jemanden fĂŒr die Erstellung neuer benötigten. Im Gegenzug versprachen sie, mir alles genau zu erklĂ€ren, was mich interessiert, und einen Kurs ĂŒber Radioforschung und MRT zu absolvieren, der zufĂ€lligerweise genau in diesem Jahr begann. Meine Neugier auf Wissen hat gesiegt, und im Folgenden habe ich ein Jahr lang gelernt, Projekte gemacht und gearbeitet, wobei ich immer neue Dinge ĂŒber die Geschichte der Magnetresonanz und den Stand der modernen Wissenschaft auf diesem Gebiet erfahren habe, die ich hier teilen will.
Der Methode der angestrebten Verbesserung der MRT, die in den erwĂ€hnten wissenschaftlichen Artikeln untersucht wird, liegen die sogenannten "Metamaterialien" zugrunde. Metamaterialien verdanken, wie viele andere Entdeckungen, ihr Erscheinen ĂŒberraschenden Lösungen, die auf theoretischen Untersuchungen basieren. Der sowjetische Wissenschaftler Viktor Veselago hat 1967 bei der Arbeit an einem theoretischen Modell die Existenz von Materialien mit negativem Brechungsindex vermutet. Wie Sie bereits verstanden haben, geht es hier um Optik, und der Wert dieses Koeffizienten bedeutet grob gesagt, wie stark sich das Licht bei der Durchquerung der Grenze zwischen verschiedenen Medien, zum Beispiel Luft und Wasser, Ă€ndern wird. Dass dies tatsĂ€chlich so passiert, kann man leicht selbst ĂŒberprĂŒfen:
Ein einfaches Experiment mit einem Laserpointer und einem Aquarium, das die Lichtbrechung demonstriert.
Eine interessante Tatsache, die aus einem solchen Experiment hervorgeht, ist, dass der Strahl sich nicht in die Richtung brechen kann, aus der er an die GrenzflĂ€che gefallen ist, egal wie sehr der Experimentator sich bemĂŒht. Ein solches Experiment wurde mit allen in der Natur vorkommenden Stoffen durchgefĂŒhrt, jedoch brach der Strahl sich hartnĂ€ckig nur in eine Richtung. Mathematisch bedeutet dies, dass der Brechungsindex sowie die ihn bestimmenden GröĂen, die die dielektrische und magnetische PermeabilitĂ€t umfassen, positiv sind, und es wurde nie etwas anderes beobachtet. Zumindest bis V. Veselago beschloss, diese Frage zu untersuchen, und zeigte, dass es theoretisch keinen Grund gibt, warum der Brechungsindex negativ sein könnte.
Bild von Wiki, das den Unterschied zwischen Medien mit positivem und negativem Brechungsindex zeigt. Wie wir sehen, verhĂ€lt sich Licht im Vergleich zu unseren alltĂ€glichen Erfahrungen völlig unnatĂŒrlich.
V. Veselago versuchte lange Zeit, Beweise fĂŒr die Existenz von Materialien mit negativem Brechungsindex zu finden, jedoch waren seine BemĂŒhungen erfolglos, und seine Arbeit wurde zu Unrecht vergessen. Erst zu Beginn des nĂ€chsten Jahrhunderts wurden kĂŒnstlich zusammengesetzte Strukturen geschaffen, die die beschriebenen Eigenschaften umsetzen, jedoch nicht im optischen, sondern im niedrigeren Mikrowellenbereich. Dies wurde zu einem Wendepunkt, da die bloĂe Möglichkeit der Existenz solcher Materialien neue Perspektiven eröffnete. Zum Beispiel â die Schaffung , die in der Lage sind, Objekte zu vergröĂern, die sogar kleiner sind als die WellenlĂ€nge des Lichts. Oder â absolute Tarnschilde, die den Traum aller MilitĂ€rs erfĂŒllen. Es wurden erhebliche Ănderungen an der Theorie vorgenommen, um die neuen Daten zu berĂŒcksichtigen. Der SchlĂŒssel zum Erfolg war die Verwendung von geordneten Strukturen aus Resonanz-Elementen â Meta-Atomen, deren GröĂe viel kleiner ist als die WellenlĂ€nge der Strahlung, mit der sie interagieren. Eine geordnete Struktur aus Meta-Atomen ist ein kĂŒnstlicher Verbundwerkstoff, der als Metamaterial bezeichnet wird.
Die praktische Umsetzung von Metamaterialien ist selbst heute technologisch anspruchsvoll, da die GröĂe der Resonanzpartikel vergleichbar kleiner als die WellenlĂ€nge der elektromagnetischen Strahlung sein muss. FĂŒr den optischen Bereich (wo die WellenlĂ€nge im Nanometerbereich liegt) befinden sich solche Technologien an der Spitze des Fortschritts. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die ersten Vertreter des Konzepts der Metamaterialien fĂŒr vergleichsweise lĂ€ngere elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich entwickelt wurden (die eine bekanntere LĂ€nge von mm bis m haben). Das Hauptmerkmal und gleichzeitig die SchwĂ€che eines jeden Metamaterials ist die Resonanznatur der Bestandteile. Ein Metamaterial kann seine Wunder-Eigenschaften nur bei bestimmten Frequenzen entfalten.
Begrenzten Frequenzen.Wenn Sie zum Beispiel das nÀchste Mal etwas wie einen Super-Sound-Blocker auf der Basis von Metamaterialien sehen, fragen Sie sich, in welchem Frequenzbereich er tatsÀchlich blockiert.
Typische Beispiele fĂŒr Metamaterialien, die mit elektromagnetischen Wellen interagieren. Strukturen aus Leitern sind nichts anderes als kleine Resonatoren, LC-Schaltungen, die durch die rĂ€umliche Anordnung der Leiter gebildet werden.
Es ist noch nicht viel Zeit vergangen, seit das Konzept der Metamaterialien und deren erste Umsetzungen entstanden sind, als die Menschen begannen, sie in der MRT zu nutzen. Der Hauptnachteil der Metamaterialien - der enge Arbeitsbereich - ist fĂŒr die MRT kein Problem, wo alle Prozesse praktisch bei einer Frequenz des magnetischen Resonanzs der Kerne im Radiofrequenzbereich stattfinden. Hier können Sie mit eigenen HĂ€nden Metaatome erschaffen und sofort sehen, was auf den Bildern herauskommt. Zu den ersten Anwendungen, die Forscher in der MRT mit Metamaterialien realisierten, gehörten Superlinsen und Endoskope.
Auf der linken Seite unter dem Buchstaben a) ist die Superlinse dargestellt, die aus einem dreidimensionalen Gitter von Resonatoren auf gedruckten Schaltungen besteht. Jeder Resonator ist ein offener metallischer Ring mit einem angelöteten Kondensator, der einen LC-Schwingkreis bildet, der auf die MRT-Frequenz abgestimmt ist. Unten ist ein Beispiel fĂŒr die Platzierung dieser Metamaterialstruktur zwischen den Beinen eines Patienten dargestellt, der die Tomographie durchlĂ€uft, sowie die entsprechenden Bilder, die danach erhalten werden. Wenn Sie vorher nicht abgeneigt waren, meinen vorherigen Artikel ĂŒber MRT zu lesen, wissen Sie bereits, dass zur Erzeugung eines Bildes eines bestimmten Körperbereichs des Patienten schwache, schnell abklingende Signals von Kernen gesammelt werden mĂŒssen, indem eine nahegelegene Antenne - die Spule - verwendet wird.
Die Superlinse aus Metamaterial ermöglicht es, den Wirkungsbereich der Standardspule zu vergröĂern. Zum Beispiel, beide Beine des Patienten gleichzeitig anstelle von nur einem zu visualisieren. Die schlechte Nachricht ist, dass die Position der Superlinse auf eine bestimmte Weise gewĂ€hlt werden muss, um den Effekt optimal zur Geltung zu bringen, und die Herstellung der Superlinse ziemlich teuer ist. Wenn Sie immer noch nicht verstanden haben, warum diese Linse mit dem PrĂ€fix "Super-" bezeichnet wird, betrachten Sie ihre GröĂe auf dem Foto und erkennen Sie dann, dass sie mit einer WellenlĂ€nge von etwa fĂŒnf Metern arbeitet!
Unter dem Buchstaben b) wird die Konstruktion eines Endoskops gezeigt. Im Wesentlichen ist das Endoskop fĂŒr MRT ein Array von parallelen DrĂ€hten, das als Wellenleiter fungiert. Es erlaubt, den Bereich, aus dem die Spule Signale von Kernen empfĂ€ngt, rĂ€umlich von der Spule zu trennen, bis zu dem Punkt, dass die Empfangsantenne sogar auĂerhalb des Kryostats des Tomographen, weit weg von dem konstanten Magnetfeld, platziert werden kann. In den unteren Bildern des Abschnitts b) sind Aufnahmen dargestellt, die fĂŒr ein spezielles, mit FlĂŒssigkeit gefĂŒlltes GefÀà - Phantom - aufgenommen wurden. Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass die Bilder, die als "Endoskop" bezeichnet sind, erstellt wurden, als sich die Spule in einem angemessenen Abstand vom Phantom befand, wo ohne das Endoskop die Signale von den Kernen ĂŒberhaupt nicht detektiert werden könnten.
Wenn man ĂŒber eines der vielversprechendsten Anwendungsgebiete von Metamaterialien in der MRT spricht, das seiner praktischen Umsetzung am nĂ€chsten ist (in das ich letztendlich eingestiegen bin) â dann geht es um die Erstellung drahtloser Spulen. Es sei angemerkt, dass es hierbei nicht um Bluetooth oder eine andere drahtlose DatenĂŒbertragungstechnologie geht. âDrahtlosâ bedeutet in diesem Fall die Existenz einer induktiven oder kapazitiven Verbindung zwischen zwei Resonanzstrukturen â der Empfangs- und Sendeschleife sowie dem Metamaterial. In der Konzeptidee sieht das folgendermaĂen aus:
Links ist zu sehen, wie in der Regel das Verfahren der MRT ablĂ€uft: Der Patient liegt im Cryostat in der Zone eines homogenen statischen Magnetfelds. Im Tunnel des Tomografen ist eine groĂe Antenne eingebaut, die als âVogelkĂ€figâ bezeichnet wird. Eine Antenne dieser Konfiguration ermöglicht es, den Vektor des Radiofrequenzmagnetfelds mit der Frequenz der PrĂ€zession der Wasserstoffkerne zu drehen (fĂŒr klinische GerĂ€te liegt dies normalerweise zwischen 40 und 120 MHz, abhĂ€ngig von der StĂ€rke des statischen Magnetfelds von 1T bis 3T). Dadurch werden sie veranlasst, Energie aufzunehmen und dann als Antwort auszustrahlen. Das Antwortsignal von den Kernen ist sehr schwach und wĂ€hrend es die Leiter der groĂen Antenne erreicht, wird es unvermeidlich abgeschwĂ€cht. Aus diesem Grund werden in der MRT zur Signalaufnahme nahegelegene lokale Spulen verwendet. In der Mitte des Bildes ist beispielsweise eine typische Situation beim Scannen des Knies dargestellt. Mit Hilfe von Metamaterialien kann ein Resonator geschaffen werden, der induktiv mit dem VogelkĂ€fig verbunden ist. Es genĂŒgt, ein solches Teil neben den betreffenden Körperbereich des Patienten zu platzieren, und das Signal kann dort ebenso gut empfangen werden wie von der lokalen Spule! Im Falle eines erfolgreichen Umsetzens des Konzepts mĂŒssen sich die Patienten nicht mehr in Kabeln verheddern, und die MRT-Diagnose wird komfortabler.
Genau so ein Teil habe ich am Anfang versucht zu erstellen, indem ich DrĂ€hte mit Wasser ĂŒbergoss und versuchte, eine Orange zu scannen. Die DrĂ€hte, die in Wasser getaucht sind, zeigen auf dem ersten Bild in diesem Artikel â sind nichts anderes als Metaatome, von denen jedes einen halben WellenlĂ€ngen-Dipol darstellt â eine der bekanntesten Antennenkonstruktionen, die jedem Funkamateur bekannt ist.
Sie tauchen sie nicht ins Wasser, damit sie beim MRT nicht entzĂŒndet werden (obwohl das auch der Fall ist), sondern um die ResonatorlĂ€nge durch die hohe dielektrische PermittivitĂ€t des Wassers um genau den Betrag zu verkĂŒrzen, der dem Quadratwurzelwert der dielektrischen PermittivitĂ€t des Wassers entspricht.
Dieses Prinzip wird schon seit langem in Radioreceivern angewendet, indem Draht auf einen Ferritblock gewickelt wird - die sogenannte Ferritantenne. Nur hat Ferrit eine hohe magnetische PermittivitĂ€t, nicht die dielektrische, was jedoch ebenfalls funktioniert und es ermöglicht, die resonanten Abmessungen der Antenne entsprechend zu reduzieren. Leider kann man Ferrit beim MRT nicht verwenden, da er magnetisch ist. Wasser ist eine gĂŒnstige und zugĂ€ngliche Alternative.
Es ist klar, dass fĂŒr die Berechnungen all dieser Dinge Ă€uĂerst komplexe mathematische Modelle erstellt werden mĂŒssen, die die Wechselbeziehungen zwischen resonanten Elementen, den Umgebungseigenschaften und den Strahlungsquellen berĂŒcksichtigen... oder man kann die FrĂŒchte des Fortschritts und Software fĂŒr die numerische elektromagnetische Modellierung nutzen, mit der sogar ein SchĂŒler problemlos umgehen kann (die prominentesten Beispiele sind CST, HFSS). Die Software ermöglicht es, 3D-Modelle von Resonatoren, Antennen, elektrischen Schaltungen zu erstellen, dort Menschen hinzuzufĂŒgen - ja, eigentlich alles, was man sich vorstellen kann, die Frage ist nur die Fantasie und die verfĂŒgbaren Rechenressourcen. Die erstellten Modelle werden in Raster zerlegt, an deren Knoten die bekannten Maxwell-Gleichungen gelöst werden.
Hier zum Beispiel die Modellierung des Hochfrequenzmagnetfeldes innerhalb der zuvor erwÀhnten Antenne in Form eines VogelkÀfigs:
Es wird sofort ziemlich anschaulich, wie sich das Feld dreht. Auf der linken Seite ist die Situation dargestellt, in der sich innerhalb der Antenne eine Kiste mit Wasser befindet, und rechts - wenn dieselbe Kiste auf einem Resonator aus Draht mit resonanter LĂ€nge steht. Man sieht, wie das magnetische Feld durch die DrĂ€hte erheblich verstĂ€rkt wird. Nach dem Erlernen von CST und der Optimierung meiner Konstruktion habe ich erneut ein Metamaterial hergestellt, das tatsĂ€chlich das Signal in einem Standard-Klinik-MRT-Tomographen mit 1,5 T verstĂ€rken konnte. Es stellte auch eine Kiste dar (allerdings schöner, aus Plexiglas), die mit Wasser und einem DrahtbĂŒndel gefĂŒllt war. Dieses Mal wurde die Struktur hinsichtlich der resonanten Bedingungen optimiert, nĂ€mlich: die Auswahl der DrahtlĂ€ngen, deren Positionen sowie der Wassermenge. Hier ist, was mit der Tomate herauskam:
Die erste Scannung der Tomate wurde auf eine groĂe Antenne durchgefĂŒhrt. Am Ende gab es nur Rauschen mit kaum erkennbaren Konturen. Beim zweiten Mal legte ich die Frucht auf die frisch gebaute Resonanzkonstruktion. Ich entschloss mich, keine farbigen Karten oder Ăhnliches zu erstellen, da der Effekt offensichtlich ist. Damit habe ich an meiner eigenen Erfahrung, obwohl ich eine Menge Zeit investiert habe, bewiesen, dass das Konzept funktioniert.
Es ist klar, woran Sie denken â Orangen, Tomaten â das ist alles nicht relevant, wo sind die Tests an Menschen?
Sie wurden tatsÀchlich :
Die Hand des Freiwilligen, der ein MRT durchlĂ€uft, liegt auf derselben Kiste. Das Wasser in der Kiste, da es Wasserstoff enthĂ€lt, ist auch gut sichtbar. Die SignalverstĂ€rkung erfolgt im Bereich des Handgelenks, das auf dem Resonator liegt, wĂ€hrend alle anderen Körperteile schlecht sichtbar sind. Es ist verstĂ€ndlich, dass derselbe Effekt, möglicherweise sogar besser, mit Standard-Klinikspulen erzielt werden kann. Doch die Tatsache, dass man solche Dinge mit einer rĂ€umlichen Kombination aus Wasser und DrĂ€hten erzeugen kann, indem man sie richtig kombiniert, beeindruckt die Vorstellungskraft. Noch erstaunlicher ist, dass das Wissen darĂŒber durch die Untersuchung scheinbar unzusammenhĂ€ngender PhĂ€nomene wie der Lichtbrechung erlangt werden kann.
FĂŒr diejenigen, die noch nicht mĂŒde sindDerzeit wurde die Konstruktion der Kiste mit Wasser verbessert. Jetzt handelt es sich um eine flache Leiterplatte, die es ermöglicht, das Magnetfeld der Ă€uĂeren groĂen Antenne um sich herum zu lokalisieren. AuĂerdem ist ihr Arbeitsbereich gröĂer als bei der vorherigen Konstruktion:
Bunte BĂ€nder zeigen die StĂ€rke des Magnetfeldes ĂŒber der Struktur wĂ€hrend der Erregung durch eine externe Quelle elektromagnetischer Wellen. Die flache Struktur stellt eine typische Ăbertragungsleitung dar, die in der Funktechnik bekannt ist, kann aber gleichzeitig auch als Metamaterial fĂŒr das MRT betrachtet werden. Diese âdrahtlose Spuleâ kann bereits mit Standardspulen hinsichtlich der HomogenitĂ€t des erzeugten Feldes in einer bestimmten Tiefe im zu scannenden Objekt konkurrieren:
Die Animation zeigt schichtweise die farbige Darstellung des Signals innerhalb einer Box mit Wasser in der MRT. Die Farbe steht fĂŒr die IntensitĂ€t der Signale von Wasserstoffkernen. In der oberen linken Ecke wird ein Segment einer Standardspule zum Scannen des RĂŒckens als EmpfĂ€nger verwendet. Die untere linke Ecke zeigt, wenn die Box auf einem Resonator in Form einer Leiterplatte steht. Unten rechts empfĂ€ngt ein groĂer Antenne, die im Tunnel des Tomographen eingebaut ist, das Signal. Ich habe die HomogenitĂ€t des Signals in dem mit einem Rechteck umrandeten Bereich verglichen. In gewisser Höhe funktioniert das Metamaterial besser als die Spule hinsichtlich der HomogenitĂ€t des Signals. FĂŒr klinische Aufgaben mag dies nicht besonders wichtig sein, doch wenn es um wissenschaftliche MRT-Setups geht, bei denen Ratten gescannt werden, kann es helfen, eine Signalverbesserung und eine Reduzierung der erforderlichen Leistung der anregenden Radiowellenimpulse zu erreichen.
Die Aussage âwir haben es verdoppeltâ zu Beginn des Artikels ist natĂŒrlich ein weiteres Produkt der einseitigen Liebe von Journalisten zu Wissenschaftlern, aber zu sagen, dass dies leere Forschungen sind, wĂ€re auch nicht richtig, was durch das Interesse an diesem Thema in Wissenschaftsgruppen weltweit untermauert wird. Erstaunlicherweise wird auch in Russland daran gearbeitet, obwohl dies nach meiner persönlichen Erfahrung eher die Ausnahme als die Regel ist. Es gibt noch viele ungelöste Probleme im Zusammenhang mit der Anwendung von Metamaterialien in der MRT. Neben der Lokalisierung der Magnetfelder zur Erzielung eines guten Bildes sollte man auch die elektrischen Felder nicht vergessen, die zu einer ErwĂ€rmung der Gewebe fĂŒhren, sowie die Absorption der Energie von hochfrequenten Feldern durch die Patienten, die untersucht werden. Bei diesen Aspekten sollte im klinischen Gebrauch eine besondere Kontrolle bestehen, die sich bei der Verwendung von lokalisierenden Feldresonatoren erheblich kompliziert. WĂ€hrend Metamaterialien fĂŒr die MRT weiterhin im Rahmen wissenschaftlicher Forschungen bleiben, sind die erzielten Ergebnisse bereits Ă€uĂerst interessant und es ist möglich, dass sich die MRT-Verfahren dank ihnen in Zukunft verbessern, schneller und sicherer werden.
Quelle: habr.com
