{"id":32089,"date":"2019-10-31T21:45:07","date_gmt":"2019-10-31T18:45:07","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt\/"},"modified":"2019-10-31T21:45:07","modified_gmt":"2019-10-31T18:45:07","slug":"razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/razbiraem-magnitno-rezonansnyj-tomograf-ii-metamaterialy-v-mrt","title":{"rendered":"Wir untersuchen den Magnetresonanztomographen II: Metamaterialien in der MRT.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Wir
\nEin Schraubenzieher pfiff vorbei. Mit einem lauten Klang verharrte er am Geh\u00e4use des Kryostaten. Ich fluchte leise vor mich hin und beschloss, eine Pause zu machen. Schrauben im Magnetfeld von 1,5 Tesla mit einem Stahlwerkzeug zu l\u00f6sen, ist nicht die beste Idee. Das Feld, wie ein unsichtbarer Gegner, versucht st\u00e4ndig, das Werkzeug aus den H\u00e4nden zu rei\u00dfen, es entlang seiner Kraftlinien zu orientieren und so nah wie m\u00f6glich an die Elektronen zu dr\u00e4ngen, die in einem geschlossenen Kreislauf durch den Supraleiter flie\u00dfen. Doch wenn man hartn\u00e4ckige Verbindungen, die seit Jahren oxidiert sind, besiegen muss, bleibt einem kaum eine Wahl. Ich setzte mich an den Computer und scrollte wie gewohnt durch meinen Newsfeed. \u201eRussische Wissenschaftler haben die MRT um das Doppelte verbessert!\u201c lautete die verd\u00e4chtige \u00dcberschrift.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Vor etwa einem Jahr haben wir einen Magnetresonanztomographen<\/a><\/noindex> zerlegt und die Funktionsweise verstanden. Ich empfehle dringend, vor dem Lesen dieses Artikels das vorherige Material in Erinnerung zu rufen.<\/i> <\/p>\n

Aufgrund verschiedener Gr\u00fcnde, einschlie\u00dflich historischer, gibt es in Russland derzeit praktisch keine<\/a><\/noindex> die Herstellung so komplexer Ger\u00e4te wie hochfeld-Magnetresonanztomographen. Wenn Sie jedoch in einer gr\u00f6\u00dferen Stadt leben, werden Sie problemlos Kliniken finden, die solche Dienstleistungen anbieten. Oft besteht der Park der MRT-Scanner aus gebrauchten Ger\u00e4ten, die einst aus den USA und Europa importiert wurden. Sollte es Sie einmal in eine Klinik mit MRT verschlagen, lassen Sie sich nicht vom ansprechenden \u00c4u\u00dferen des Ger\u00e4tes t\u00e4uschen \u2013 es k\u00f6nnte durchaus schon \u00fcber zehn Jahre alt sein. Folglich kann es vorkommen, dass solche Ger\u00e4te ausfallen. Ich war lange Zeit einer derjenigen, die defekte Tomographen wieder instand setzten, damit die Patienten weiterhin diagnostiziert werden konnten und die Betreiber ihre Gewinne erzielten. <\/p>\n

Eines Tages, w\u00e4hrend ich in einer Pause zwischen gef\u00e4hrlichen Aktivit\u00e4ten mit riesigen Magnetfeldern war, stie\u00df ich in meinem Newsfeed auf einen interessanten Hinweis: \"Russische Wissenschaftler haben gemeinsam mit niederl\u00e4ndischen Kollegen die MRT-Technologie verbessert.\"<\/a><\/noindex> mit Metamaterialien.\" Es versteht sich von selbst, dass die Tatsache, dass in Russland Forschungen zu Ger\u00e4ten durchgef\u00fchrt werden, deren Produktion nie etabliert wurde, f\u00fcr mich \u00e4u\u00dferst fragw\u00fcrdig erscheint. Ich dachte, dass dies einfach ein weiterer Missbrauch von F\u00f6rdergeldern ist, angereichert mit unverst\u00e4ndlichem wissenschaftlichem Jargon, wie den inzwischen abgedroschenen \"Nanotechnologien\". Die Suche nach Informationen \u00fcber die Arbeiten einheimischer Wissenschaftler mit MRT und Metamaterialien f\u00fchrte mich zu einem Artikel, der eine einfache Experimentbeschreibung enthielt, die ich leicht wiederholen k\u00f6nnte, da ich ein MRT-Ger\u00e4t immer zur Verf\u00fcgung habe.
\n\"Wir
\nBild aus einem Artikel<\/a><\/noindex>, die sich mit der Verst\u00e4rkung des MRT-Signals durch ein sogenanntes \u201eMetamaterial\u201c besch\u00e4ftigt. In einem typischen klinischen 1,5-Tesla-Ger\u00e4t wird anstelle des Patienten das Metamaterial, das wie eine Sch\u00fcssel Wasser aussieht, geladen. Innerhalb dieser Sch\u00fcssel befinden sich parallele Dr\u00e4hte einer bestimmten L\u00e4nge. Auf den Dr\u00e4hten liegt das Forschungsobjekt \u2013 ein Fisch (tot). Die Bilder rechts zeigen die durch MRT erhaltenen Aufnahmen des Fisches, mit einer \u00fcberlagerten Farbkodierung, die die Signalintensit\u00e4t der Wasserstoffkerne anzeigt. Es ist zu erkennen, dass das Signal deutlich besser ist, wenn der Fisch auf den Dr\u00e4hten liegt, als ohne. Die Scanzeit ist in beiden F\u00e4llen gleich, was die Effizienz des Scans belegt. Der Artikel enth\u00e4lt auch eine sorgf\u00e4ltig ausgearbeitete
\nFormel<\/b>\"Wir
\n
\nzur Berechnung der Drahtl\u00e4ngen in Abh\u00e4ngigkeit von der Betriebsfrequenz des Tomographen, die ich verwendet habe. Ich habe mein Metamaterial aus einer K\u00fcvette und einem Bund Kupferdr\u00e4hte hergestellt, die mit 3D-gedruckten Kunststoffhalterungen versehen sind:
\n\"Wir
\nMein erstes Metamaterial. Sofort nach der Herstellung wurde es in den 1-Tesla-Tomographen eingef\u00fchrt. Eine Orange diente als Scanobjekt.
\n\"Wir
\nStatt des versprochenen Signalverst\u00e4rkungs erhielt ich eine Vielzahl von Artefakten, die das Bild v\u00f6llig ruinieren! Mein Unmut kannte keine Grenzen! Nachdem ich das Experiment beendet hatte, schrieb ich einen Brief an die Autoren des Artikels, dessen Inhalt man auf die Frage \u201eWie zum …?\u201c zusammenfassen kann.<\/p>\n

Die Autoren antworteten mir ziemlich schnell. Sie waren sehr beeindruckt, dass jemand versuchte, ihre Experimente zu wiederholen. Zun\u00e4chst versuchten sie mir lange zu erkl\u00e4ren, wie Metamaterialien tats\u00e4chlich funktionieren, indem sie Begriffe wie \u201eFabry-P\u00e9rot-Resonanzen\u201c, \u201eEigenmoden\u201c und verschiedene radiofrequente Felder verwendeten. Dann, als sie merkten, dass ich absolut nicht verstand, worum es ging, luden sie mich ein, sie zu besuchen, damit ich ihre Entwicklungen live sehen und \u00fcberpr\u00fcfen konnte, dass es tats\u00e4chlich funktioniert. Ich packte meinen Lieblingsl\u00f6tkolben in meinen Rucksack und fuhr nach Sankt Petersburg zur Nationalen Forschungsuniversit\u00e4t f\u00fcr Informationstechnologien, Mechanik und Optik (wie sich herausstellte, werden dort nicht nur Programmierer ausgebildet).
\n\"Wir
\n
\nBei meiner Ankunft wurde ich herzlich empfangen und pl\u00f6tzlich wurde mir ein Job angeboten, da man von meiner Kabelinstallation beeindruckt war und einen Menschen ben\u00f6tigte, der neue schafft. Im Gegenzug versprach man, mir alles im Detail zu erkl\u00e4ren, was mich interessierte und ein Schulungsprogramm \u00fcber Radiophysik und MRT zu durchlaufen, das zuf\u00e4llig gerade in diesem Jahr begann. Mein Wissensdurst \u00fcberwog, und im Laufe des n\u00e4chsten Jahres bildete ich mich weiter, arbeitete an Projekten und erlernte Schritt f\u00fcr Schritt immer neue Aspekte der Geschichte der Magnetresonanz sowie den aktuellen Stand der Wissenschaft auf diesem Gebiet, was ich hier gerne teilen m\u00f6chte.<\/p>\n

Die Grundlage der Methode zur vorgeschlagenen Verbesserung von MRT, die in den genannten wissenschaftlichen Artikeln untersucht wird, basiert auf sogenannten \u201eMetamaterialien\u201c. Metamaterialien, wie viele andere Entdeckungen, verdanken ihr Dasein unerwarteten L\u00f6sungen, die aus theoretischen Forschungen hervorgegangen sind. Der sowjetische Wissenschaftler Wiktor Weselago stellte 1967, w\u00e4hrend er an einem theoretischen Modell arbeitete, die Existenz von Materialien mit negativem Brechungsindex in Frage. Wie Sie bereits verstanden haben, handelt es sich hierbei um Optik, und dieser Index bedeutet grob gesagt, wie stark sich die Richtung des Lichts \u00e4ndert, wenn es die Grenze zwischen verschiedenen Medien, wie Luft und Wasser, \u00fcberquert. Dass dies tats\u00e4chlich so geschieht, kann man leicht selbst \u00fcberpr\u00fcfen:
\n\"Wir
\nEin einfaches Experiment mit einem Laserpointer und einem Aquarium, das die Brechung des Lichts demonstriert.<\/p>\n

Eine interessante Erkenntnis aus einem solchen Experiment ist, dass ein Lichtstrahl sich nicht in die gleiche Richtung brechen kann, aus der er auf die Grenzfl\u00e4che gefallen ist, egal wie sehr der Experimentator sich anstrengt. Solche Experimente wurden mit allen in der Natur vorkommenden Substanzen durchgef\u00fchrt, jedoch brach der Lichtstrahl hartn\u00e4ckig nur in eine Richtung. Mathematisch bedeutet dies, dass der Brechungsindex, ebenso wie die ihn bestimmenden Gr\u00f6\u00dfen, die dielektrische und magnetische Permeabilit\u00e4t, positiv sind, und es wurde niemals etwas anderes beobachtet. Zumindest bis W. V. Veselago diese Fragestellung untersuchen wollte und zeigte, dass es theoretisch keinen einzigen Grund gibt, warum der Brechungsindex negativ sein k\u00f6nnte.
\n\"Wir
\nEin Bild aus Wikipedia, das den Unterschied zwischen Medien mit positivem und negativem Brechungsindex zeigt. Wie wir sehen, verh\u00e4lt sich Licht im Vergleich zu unseren allt\u00e4glichen Erfahrungen v\u00f6llig unnat\u00fcrlich.<\/p>\n

V. Veselego hat lange versucht, Beweise f\u00fcr die Existenz von Materialien mit negativem Brechungsindex zu finden, doch seine Bem\u00fchungen blieben erfolglos und seine Arbeit wurde zu Unrecht vergessen. Erst zu Beginn des n\u00e4chsten Jahrhunderts wurden k\u00fcnstlich komposite Strukturen geschaffen, die die beschriebenen Eigenschaften realisierten, jedoch nicht im optischen, sondern im niedrigeren Mikrowellenbereich. Dies stellte einen Wendepunkt dar, da die M\u00f6glichkeit der Existenz solcher Materialien neue Perspektiven er\u00f6ffnete. Zum Beispiel \u2013 die Schaffung Superlinsen<\/a><\/noindex>, die Objekte vergr\u00f6\u00dfern k\u00f6nnen, die kleiner sind als die Wellenl\u00e4nge des Lichts. Oder \u2013 absolute Tarnbeschichtungen, die der Traum aller Milit\u00e4rs sind. Es wurden wesentliche Anpassungen an der Theorie vorgenommen, um die neuen Daten zu ber\u00fccksichtigen. Der Schl\u00fcssel zum Erfolg war die Verwendung von geordneten Strukturen aus Resonanzelementen \u2013 Metaatomen, deren Gr\u00f6\u00dfe wesentlich kleiner ist als die Wellenl\u00e4nge der Strahlung, mit der sie interagieren. Die geordnete Struktur aus Metaatomen ist ein k\u00fcnstliches Komposit, das als Metamaterial bezeichnet wird. <\/p>\n

Die praktische Umsetzung von Metamaterialien ist auch heute technologisch herausfordernd, da die Gr\u00f6\u00dfe der resonanten Partikel im Vergleich zur Wellenl\u00e4nge der elektromagnetischen Strahlung liegen muss. Im optischen Bereich, wo die Wellenl\u00e4ngen im Nanometerbereich liegen, stehen solche Technologien an der Spitze des Fortschritts. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die ersten Vertreter des Metamaterialkonzepts f\u00fcr vergleichsweise l\u00e4ngere elektromagnetische Wellen aus dem Radiospektrum entwickelt wurden (die f\u00fcr uns gewohnte L\u00e4ngen von mm bis m haben). Das Hauptmerkmal und zugleich der Nachteil eines jeden Metamaterials ist die resonante Natur der Elemente, aus denen es besteht. Metamaterialien k\u00f6nnen ihre au\u00dfergew\u00f6hnlichen Eigenschaften nur bei bestimmten Frequenzen zeigen.
\nBestimmte Frequenzen.<\/b>Deshalb, wenn Sie das n\u00e4chste Mal etwas wie einen Super-Schalld\u00e4mpfer auf Basis von Metamaterialien sehen, fragen Sie nach, in welchem Frequenzbereich er tats\u00e4chlich d\u00e4mpft.<\/p>\n

\n\"Wir
\nTypische Beispiele f\u00fcr Metamaterialien, die mit elektromagnetischen Wellen interagieren k\u00f6nnen. Strukturen aus Leitern sind nichts anderes als kleine Resonatoren, LC-Schaltungen, die durch die r\u00e4umliche Anordnung der Leiter gebildet werden. <\/p>\n

Es ist noch nicht lange her, dass das Konzept der Metamaterialien und deren erste Umsetzungen auftauchten, als man begann, sie in der MRT zu nutzen. Der Hauptnachteil von Metamaterialien \u2013 der enge Arbeitsbereich \u2013 ist f\u00fcr die MRT kein Problem, da alle Prozesse praktisch bei einer einzigen Frequenz des magnetischen Resonanzkerns im Radiobereich ablaufen. Hier k\u00f6nnen Sie mit eigenen H\u00e4nden Meta-Atome erzeugen und sofort sehen, wie sie sich im Bild darstellen. Zu den ersten Funktionen, die Forscher in der MRT unter Verwendung von Metamaterialien realisierten, geh\u00f6rten Superlinsen und Endoskope.<\/p>\n

\"Wir
\nAuf der linken Seite unter dem Buchstaben a) ist eine Superlinse abgebildet, die aus einem dreidimensionalen Netzwerk von Resonatoren auf Leiterplatten besteht. Jeder Resonator ist ein offener Metallring mit einem verl\u00f6teten Kondensator, der einen LC-Kreis bildet, der auf die MRT-Frequenz abgestimmt ist. Unten ist ein Beispiel f\u00fcr die Platzierung dieser Struktur aus Metamaterial zwischen den Beinen eines Patienten, der sich einer Tomographie unterzieht, sowie die erhaltenen Bilder. Wenn Sie meinen vorherigen Rat, meinen Artikel \u00fcber MRT zu lesen, nicht ignoriert haben, wissen Sie bereits, dass zur Aufnahme eines Bildes eines bestimmten K\u00f6rperbereichs des Patienten schwache, schnell abklingende Kernsignale mit einer nah positionierten Antenne \u2013 einer Spule \u2013 gesammelt werden m\u00fcssen. <\/p>\n

Die Superlinse aus Metamaterial erm\u00f6glicht es, den Aktionsbereich einer Standardspule zu vergr\u00f6\u00dfern. Beispielsweise kann man beide Beine eines Patienten gleichzeitig visualisieren, anstatt nur eines. Die schlechte Nachricht ist, dass die Position der Superlinse auf bestimmte Weise angepasst werden muss, um den Effekt optimal zur Geltung zu bringen, und dass die Herstellung der Superlinse recht kostspielig ist. Wenn Sie sich noch fragen, warum diese Linse mit \"Super-\" beginnt, schauen Sie sich ihre Gr\u00f6\u00dfe auf dem Foto an und realisieren Sie dann, dass sie mit einer Wellenl\u00e4nge von etwa f\u00fcnf Metern arbeitet!<\/p>\n

Unter Punkt b) wird die Konstruktion des Endoskops dargestellt. Im Grunde genommen ist das Endoskop f\u00fcr die MRT ein Array von parallelen Dr\u00e4hten, das als Wellenleiter fungiert. Es erm\u00f6glicht, den Bereich, aus dem die Spule Signale von den Kernen empf\u00e4ngt, und die Spule selbst r\u00e4umlich zu trennen - sodass die Empfangsantenne sogar au\u00dferhalb des Kryostats des Tomografen platziert werden kann, weit entfernt vom statischen Magnetfeld. In den unteren Bildern der Registerkarte b) sind Aufnahmen zu sehen, die f\u00fcr ein speziell mit Fl\u00fcssigkeit gef\u00fclltes Gef\u00e4\u00df - ein Phantom - aufgenommen wurden. Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass die Bilder, die mit \"Endoskop\" beschriftet sind, erhalten wurden, als sich die Spule in einem erheblichen Abstand vom Phantom befand, wo ohne das Endoskop die Signale von den Kernen \u00fcberhaupt nicht detektiert werden k\u00f6nnten.<\/p>\n

Wenn es um eines der vielversprechendsten Anwendungsgebiete von Metamaterialien in der MRT geht, das am n\u00e4chsten an seiner praktischen Umsetzung steht (in das ich letztendlich verwickelt wurde) \u2013 handelt es sich um die Entwicklung drahtloser Spulen. Es sei angemerkt, dass hier keineswegs von Bluetooth oder einer anderen drahtlosen Daten\u00fcbertragungstechnologie die Rede ist. \"Drahtlos\" bedeutet in diesem Fall das Vorhandensein einer induktiven oder kapazitiven Verbindung zwischen zwei resonanten Strukturen \u2013 der Empfangs- und Sendantenne sowie dem Metamaterial. In der Konzeption sieht das so aus:<\/p>\n

\"Wir
\nLinks sehen Sie, wie der MRT-Prozess normalerweise abl\u00e4uft: Der Patient liegt in einem Kryostaten im Bereich eines homogenen statischen Magnetfeldes. Im Tunnel des Tomographen ist eine gro\u00dfe Antenne montiert, die als \u201eVogelk\u00e4fig\u201c bezeichnet wird. Eine Antenne in dieser Konfiguration erm\u00f6glicht es, den Vektor des Hochfrequenzmagnetfeldes mit der Pr\u00e4zessionsfrequenz der Wasserstoffkerne zu drehen (bei klinischen Ger\u00e4ten liegt diese normalerweise zwischen 40 und 120 MHz, abh\u00e4ngig von der St\u00e4rke des statischen Magnetfeldes von 1 T bis zu 3 T). Dies zwingt die Kerne, Energie zu absorbieren und anschlie\u00dfend als Antwort auszustrahlen. Das Antwortsignal der Kerne ist sehr schwach und verliert sich, bevor es die gro\u00dfen Antennenleiter erreicht. Aus diesem Grund werden im MRT zur Signalaufnahme nahegelegene lokale Spulen verwendet. In der Mitte des Bildes sehen Sie beispielsweise eine typische Situation beim Scannen des Knies. Mithilfe von Metamaterialien kann ein Resonator hergestellt werden, der induktiv mit dem Vogelk\u00e4fig verbunden ist. Es reicht aus, ein solches Objekt in die N\u00e4he des betreffenden K\u00f6rperbereichs des Patienten zu bringen, und das Signal von dort wird nicht schlechter empfangen als von einer lokalen Spule! Bei erfolgreicher Umsetzung des Konzepts m\u00fcssen sich die Patienten nicht mehr in Kabeln verheddern, und die MRT-Diagnosetechnik wird komfortabler.<\/p>\n

Genau so etwas wollte ich zu Beginn schaffen, indem ich Dr\u00e4hte in Wasser tauchte und versuchte, eine Orange zu scannen. Die Dr\u00e4hte, die in Wasser, wie auf dem ersten Bild in diesem Artikel dargestellt, eingetaucht sind, sind nichts anderes als Metaatome, von denen jedes einen Halbwellendipol darstellt \u2013 eine der bekanntesten Antennen-Konstruktionen, die jedem Funkamateur vertraut ist.
\nSie werden nicht ins Wasser getaucht, um zu verhindern, dass sie bei der MRT in Brand geraten (obwohl das auch ein Grund ist), sondern um dank der hohen dielektrischen Durchl\u00e4ssigkeit von Wasser ihre Resonanzl\u00e4nge genau um den Betrag zu reduzieren, der der Quadratwurzel der dielektrischen Durchl\u00e4ssigkeit von Wasser entspricht.
\n\"Wir
\nDiese Technik wird schon lange in Radioempf\u00e4ngern angewendet, indem Draht um ein St\u00fcck Ferrit gewickelt wird \u2014 die sogenannte Ferritantennen. Nur hat Ferrit eine hohe magnetische Durchl\u00e4ssigkeit, nicht eine dielektrische, was aber trotzdem funktioniert und es erm\u00f6glicht, die Resonanzgr\u00f6\u00dfe der Antenne entsprechend zu reduzieren. In der MRT kann man Ferrit leider nicht verwenden, da er magnetisch ist. Wasser ist eine g\u00fcnstige und leicht verf\u00fcgbare Alternative.<\/p>\n

Es ist offensichtlich, dass zur Berechnung all dieser Aspekte komplexe mathematische Modelle erforderlich sind, die die Wechselwirkungen zwischen Resonanzelementen, Umgebungsparametern und Strahlungsquellen ber\u00fccksichtigen... oder man kann die Fortschritte nutzen und Software f\u00fcr numerische elektromagnetische Modellierung einsetzen, mit der selbst Sch\u00fcler problemlos umgehen k\u00f6nnen (hervorragende Beispiele sind CST und HFSS). Die Software erm\u00f6glicht die Erstellung von 3D-Modellen von Resonatoren, Antennen, elektrischen Schaltkreisen und das Hinzuf\u00fcgen von Menschen \u2013 kurz gesagt, alles, was man sich vorstellen kann, h\u00e4ngt nur von der Fantasie und den verf\u00fcgbaren Rechenressourcen ab. Die erstellten Modelle werden in Netze zerlegt, an deren Knoten die bekannten Maxwellschen Gleichungen gel\u00f6st werden.
\nHier ist zum Beispiel die Modellierung des radiophysikalischen Magnetfelds innerhalb der zuvor erw\u00e4hnten Antenne im Design einer Vogelvoliere:<\/p>\n

\"Wir
\nEs wird sofort sehr anschaulich, wie das Feld rotiert. Links sieht man die Situation, wenn sich in der Antenne eine Box mit Wasser befindet, und rechts \u2013 wenn dieselbe Box auf einem Resonator aus Dr\u00e4hten mit Resonanzl\u00e4nge steht. Man sieht, wie das Magnetfeld dank der Dr\u00e4hte erheblich verst\u00e4rkt wird. Nach der Einarbeitung in CST und der Optimierung meiner Konstruktion habe ich erneut ein Metamaterial hergestellt, das tats\u00e4chlich den Signal in einem Standard-1,5T-MRT-Tomographen verst\u00e4rkt hat. Es handelte sich immer noch um eine Box (jedoch sch\u00f6ner, aus Plexiglas), die mit Wasser und einem B\u00fcndel Dr\u00e4hte gef\u00fcllt war. Diesmal wurde die Struktur hinsichtlich der Resonanzbedingungen optimiert, insbesondere: die Auswahl der Drahtl\u00e4ngen, deren Positionierung sowie der Wasseranteil. So sah das Ergebnis mit der Tomate aus:
\n\"Wir
\nDie erste Pr\u00fcfung der Tomate wurde mit einer gro\u00dfen Antenne durchgef\u00fchrt. Am Ende gab es nur Rauschen mit schwach erkennbaren Konturen. Beim zweiten Versuch platzierte ich die Frucht auf einer frisch gebauten Resonanzkonstruktion. Ich entschied mich, keine Farbkarten oder \u00c4hnliches zu erstellen, da der Effekt offensichtlich war. So habe ich durch eigene Erfahrung, obwohl ich viel Zeit investiert habe, bewiesen, dass das Konzept funktioniert. <\/p>\n

Ich wei\u00df, was Sie denken \u2013 Orangen, Tomaten, das ist nicht das, wo sind die Tests an Menschen?
\nSie wurden tats\u00e4chlich durchgef\u00fchrt<\/noindex>:
\n\"Wir
\nDie Hand eines Freiwilligen, die sich in einem MRT befindet, liegt weiterhin auf derselben Box. Tats\u00e4chlich ist das Wasser in der Box, da es Wasserstoff enth\u00e4lt, ebenfalls klar sichtbar. Die Signalverst\u00e4rkung erfolgt im Bereich des Handgelenks, das auf dem Resonator liegt, w\u00e4hrend die restlichen K\u00f6rperteile schlecht sichtbar sind. Es ist offensichtlich, dass ein \u00e4hnlicher oder sogar besserer Effekt auch mit herk\u00f6mmlichen klinischen Spulen erzielt werden kann. Doch der Umstand, dass man solche Dinge einfach r\u00e4umlich durch die Kombination von Wasser und Dr\u00e4hten machen kann, indem man sie auf die richtige Weise kombiniert, ist beeindruckend. Noch erstaunlicher ist, dass man dieses Wissen durch die Untersuchung scheinbar unzusammenh\u00e4ngender Ph\u00e4nomene wie Lichtbrechung erlangen kann. <\/p>\n

F\u00fcr diejenigen, die noch nicht m\u00fcde sind<\/b>Derzeit ist die Konstruktion der Wasserkiste bereits verbessert. Es handelt sich jetzt einfach um eine flache Leiterplatte, die es erm\u00f6glicht, das Magnetfeld einer externen gro\u00dfen Antenne in ihrer N\u00e4he zu lokalisieren. Zudem ist deren Arbeitsbereich gr\u00f6\u00dfer als der der vorherigen Konstruktion:
\n\"Wir
\nBunte B\u00e4nder zeigen die Intensit\u00e4t des Magnetfelds \u00fcber der Struktur an, wenn sie von einer externen Quelle elektromagnetischer Wellen angeregt wird. Die flache Struktur stellt eine typische \u00dcbertragungsleitung dar, die in der Funktechnik bekannt ist. Gleichzeitig kann sie jedoch auch als Metamaterial f\u00fcr die MRT betrachtet werden. Diese \u201edrahtlose Spule\u201c kann bereits mit Standardspulen in Bezug auf die Homogenit\u00e4t des erzeugten Feldes in einer bestimmten Tiefe des Scanning-Objekts konkurrieren.
\n\"Wir
\nDie Animation zeigt schichtweise eine farbige Signalkarte innerhalb einer Box mit Wasser in der MRT. Die Farben repr\u00e4sentieren die Intensit\u00e4t der Signale von Wasserstoffkernen. In der linken oberen Ecke wird ein Abschnitt einer Standardspule zur Scannung des R\u00fcckens als Empfangsger\u00e4t verwendet. Die linke untere Ecke zeigt die Box, die auf einem Resonator in Form einer Leiterplatte steht. Rechts unten empf\u00e4ngt eine gro\u00dfe Antenne, die im Tunnel des Tomografen integriert ist, das Signal. Ich habe die Homogenit\u00e4t des Signals in dem rechteckig eingezeichneten Bereich verglichen. In gewisser H\u00f6he funktioniert das Metamaterial besser als die Spule hinsichtlich der Homogenit\u00e4t des Signals. F\u00fcr klinische Anwendungen ist dies m\u00f6glicherweise kein besonders bedeutender Fortschritt, aber wenn es um wissenschaftliche MRT-Anlagen geht, in denen Ratten gescannt werden, kann es helfen, das Signal zu erh\u00f6hen und die notwendige Leistung der anregenden Funkimpulse zu reduzieren. <\/p>\n

\nDer Satz \u00fcber \"Verbesserungen um das Zweifache\" zu Beginn des Artikels ist nat\u00fcrlich ein weiteres Produkt der unausgewogenen Faszination von Journalisten f\u00fcr Wissenschaftler. Dennoch ist es auch nicht ganz richtig zu behaupten, dass es sich um bedeutungslose Forschung handelt, da das Interesse an diesem Thema in wissenschaftlichen Kreisen weltweit w\u00e4chst. Erstaunlicherweise gibt es auch in Russland Forschungsarbeiten dazu, obwohl es meinem pers\u00f6nlichen Eindruck nach eher die Ausnahme als die Regel ist. Es bestehen viele ungel\u00f6ste Probleme im Zusammenhang mit dem Einsatz von Metamaterialien in der MRT. Neben der Lokalisierung von Magnetfeldern f\u00fcr gute Bilder sollte man auch die elektrischen Felder im Blick haben, die Gewebe erw\u00e4rmen k\u00f6nnen, sowie die Absorption von Energie durch die Patientengewebe w\u00e4hrend der Untersuchung im Radiofrequenzfeld. Eine besondere Kontrolle ist notwendig, wenn diese Technologien klinisch eingesetzt werden, was durch den Einsatz von resonatorlokalisierenden Feldern erheblich komplizierter wird. Bislang befinden sich Metamaterialien f\u00fcr MRT noch im Bereich der wissenschaftlichen Forschung, aber die bisherigen Ergebnisse sind bereits sehr interessant. M\u00f6glicherweise wird sich die MRT-Diagnose durch sie in Zukunft in eine schnellere und sicherere Richtung entwickeln.
\n
Quelle: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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