{"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":"Der magnetisch-resonanztherapeutische Tomograph II: Metamaterialien in der MRT.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Der
\nDie Schraube sauste an meinem Ohr vorbei und blieb mit einem lauten Ger\u00e4usch am Geh\u00e4use des Kryostaten h\u00e4ngen. Innerlich fluchend, entschied ich mich, eine Pause einzulegen. Schrauben in einem Magnetfeld von 1,5 Tesla mit einem Stahlwerkzeug zu l\u00f6sen, ist nicht gerade die beste Idee. Das Feld versucht st\u00e4ndig, das Werkzeug aus den H\u00e4nden zu rei\u00dfen, es entlang seiner Kraftlinien auszurichten und so nah wie m\u00f6glich an die Elektronen heranzuf\u00fchren, die sich im geschlossenen Kreis des Supraleiters bewegen. Wenn es allerdings darum geht, oxidierte Verbindungen von vor vielen Jahren zu \u00fcberwinden, bleibt einem kaum eine Wahl. Ich setzte mich an den Computer und scrollte gewohnt durch meinen Nachrichtenfeed. \u201eRussische Wissenschaftler haben die MRT um das Doppelte verbessert!\u201c \u2013 so lautete die verd\u00e4chtige \u00dcberschrift.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Vor etwa einem Jahr haben wir den Magnetresonanztomografen auseinandergebaut<\/a><\/noindex> und das Wesen seiner Funktionsweise ergr\u00fcndet. Ich empfehle dringend, vor dem Lesen dieses Artikels, das vorherige Material wieder aufzufrischen.<\/i> <\/p>\n

Aufgrund verschiedener Gr\u00fcnde, einschlie\u00dflich historischer, gibt es in Russland heute praktisch keine<\/a><\/noindex> Herstellung solcher komplexen Ger\u00e4te wie Hochfeld-Magnetresonanztomografen. Dennoch, wenn Sie in einer mehr oder weniger gro\u00dfen Stadt leben, werden Sie problemlos Kliniken finden, die solche Dienste anbieten. Dabei ist der Bestand an MRT-Scannern h\u00e4ufig mit gebrauchter Technik aus den USA und Europa ausgestattet, und wenn Sie zuf\u00e4llig eine Klinik mit MRT besuchen m\u00fcssen, lassen Sie sich nicht von dem sch\u00f6nen \u00c4u\u00dferen des Ger\u00e4ts t\u00e4uschen \u2013 es kann durchaus schon zwei Jahrzehnte alt sein. In der Folge kommt es vor, dass solche Ger\u00e4te 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. <\/p>\n

Bis ich eines herrlichen Tages w\u00e4hrend einer Pause zwischen den gef\u00e4hrlichen Aktivit\u00e4ten mit gro\u00dfen Magnetfeldern auf einen interessanten Beitrag im Nachrichtenfeed stie\u00df: \u201eRussische Wissenschaftler haben gemeinsam mit ihren niederl\u00e4ndischen Kollegen die MRT-Technologie verbessert.<\/a><\/noindex> durch Metamaterialien.\" Es braucht nicht gesagt zu werden, dass die Tatsache, dass in Russland Forschung betrieben wird, die auf eine Ausr\u00fcstung abzielt, deren Produktion noch nicht gemeistert wurde, f\u00fcr mich \u00e4u\u00dferst umstritten erschien. Ich war der Meinung, dass dies einfach eine weitere M\u00f6glichkeit war, um Gelder zu verschleudern, angereichert mit unverst\u00e4ndlichem wissenschaftlichem Fachjargon, wie den bereits sattgesto\u00dfenen \"Nanotechnologien\". Die Suche nach Informationen \u00fcber die Arbeit einheimischer Wissenschaftler mit MRT und Metamaterialien f\u00fchrte mich zu einem Artikel, der einen einfachen Versuch beschrieb, den ich leicht h\u00e4tte wiederholen k\u00f6nnen, da ein MRT-Ger\u00e4t immer zur Hand ist.
\n\"Der
\nBild aus des Artikels<\/a><\/noindex>, das sich mit der Verst\u00e4rkung des MRT-Signals mittels eines sogenannten \u201eMetamaterials\u201c befasst. Bei einem typischen klinischen 1,5-Tesla-Ger\u00e4t wird anstelle eines Patienten ein Metamaterial in Form einer Sch\u00fcssel mit Wasser geladen, in der parallel verlaufende Dr\u00e4hte einer bestimmten L\u00e4nge platziert sind. Auf den Dr\u00e4hten liegt der Untersuchungsgegenstand \u2013 ein Fisch (tot). Die Bilder rechts sind MRT-Aufnahmen des Fisches, mit einer \u00fcberlagerten Farbkarte, die die Intensit\u00e4t des Signals von Wasserstoffkernen anzeigt. Es ist zu sehen, dass das Signal viel besser ist, wenn der Fisch auf den Dr\u00e4hten liegt, als ohne sie. Die Scan-Zeit ist in beiden F\u00e4llen gleich, was eine gesteigerte Effizienz beim Scannen beweist. Der Artikel enthielt auch sorgf\u00e4ltig eine
\nFormel<\/b>\"Der
\n
\n, um die L\u00e4nge der Dr\u00e4hte in Abh\u00e4ngigkeit von der Arbeitsfrequenz des Tomographen zu berechnen, die ich genutzt habe. Ich habe mein Metamaterial aus einer K\u00fcvette und einem B\u00fcndel kupferner Dr\u00e4hte hergestellt, die ich mit auf einem 3D-Drucker gedruckten Kunststoffbefestigungen ausgestattet habe:
\n\"Der
\nMein erstes Metamaterial. Sofort nach der Herstellung wurde es in den 1-Tesla-Tomograph gesteckt. Eine Orange diente als Untersuchungsobjekt.
\n\"Der
\nStatt der versprochenen Signalverst\u00e4rkung erhielt ich jedoch eine Menge Artefakte, die das Bild v\u00f6llig ruiniert haben! Mein Unmut kannte keine Grenzen! Nachdem ich das Testobjekt beendet hatte, schrieb ich einen Brief an die Autoren des Artikels, in dem ich im Wesentlichen die Frage stellte: \u201eWas zur \u2026?\u201c<\/p>\n

Die Autoren haben mir ziemlich schnell geantwortet. Sie waren sehr beeindruckt dar\u00fcber, dass jemand versucht, ihre Experimente zu wiederholen. Zuerst haben sie lange versucht, mir zu erkl\u00e4ren, wie Metamaterialien funktionieren, indem sie Begriffe wie \"Fabry-P\u00e9rot-Resonanzen\", \"Eigenmoden\" und verschiedene Hochfrequenzfelder verwendet haben. Dann, offensichtlich weil sie gemerkt haben, dass ich \u00fcberhaupt nicht verstehe, worum es geht, haben sie beschlossen, mich zu sich nach Hause einzuladen, damit ich ihre Entwicklungen live sehen und mich \u00fcberzeugen kann, dass es tats\u00e4chlich funktioniert. Ich habe meinen Lieblingl\u00f6tkolben in meinen Rucksack gepackt und bin nach Sankt Petersburg zur Nationalen Forschungsuniversit\u00e4t f\u00fcr Informations- und Optotechnologien gefahren (wie sich herausgestellt hat, werden dort nicht nur Programmierer ausgebildet).
\n\"Der
\n
\nVor Ort wurde ich herzlich empfangen und pl\u00f6tzlich wurde mir ein Job angeboten, da sie von meinem Kasten mit Kabeln beeindruckt waren und jemanden f\u00fcr die Erstellung neuer ben\u00f6tigten. Im Gegenzug versprachen sie, mir alles genau zu erkl\u00e4ren, was mich interessiert, und einen Kurs \u00fcber Radioforschung und MRT zu absolvieren, der zuf\u00e4lligerweise 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 \u00fcber die Geschichte der Magnetresonanz und den Stand der modernen Wissenschaft auf diesem Gebiet erfahren habe, die ich hier teilen will.<\/p>\n

Der Methode der angestrebten Verbesserung der MRT, die in den erw\u00e4hnten wissenschaftlichen Artikeln untersucht wird, liegen die sogenannten \"Metamaterialien\" zugrunde. Metamaterialien verdanken, wie viele andere Entdeckungen, ihr Erscheinen \u00fcberraschenden L\u00f6sungen, 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, \u00e4ndern wird. Dass dies tats\u00e4chlich so passiert, kann man leicht selbst \u00fcberpr\u00fcfen:
\n\"Der
\nEin einfaches Experiment mit einem Laserpointer und einem Aquarium, das die Lichtbrechung demonstriert.<\/p>\n

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 Grenzfl\u00e4che gefallen ist, egal wie sehr der Experimentator sich bem\u00fcht. Ein solches Experiment wurde mit allen in der Natur vorkommenden Stoffen durchgef\u00fchrt, jedoch brach der Strahl sich hartn\u00e4ckig nur in eine Richtung. Mathematisch bedeutet dies, dass der Brechungsindex sowie die ihn bestimmenden Gr\u00f6\u00dfen, die die dielektrische und magnetische Permeabilit\u00e4t 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 k\u00f6nnte.
\n\"Der
\nBild von Wiki, 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. Veselago versuchte lange Zeit, Beweise f\u00fcr die Existenz von Materialien mit negativem Brechungsindex zu finden, jedoch waren seine Bem\u00fchungen erfolglos, und seine Arbeit wurde zu Unrecht vergessen. Erst zu Beginn des n\u00e4chsten Jahrhunderts wurden k\u00fcnstlich zusammengesetzte Strukturen geschaffen, die die beschriebenen Eigenschaften umsetzen, jedoch nicht im optischen, sondern im niedrigeren Mikrowellenbereich. Dies wurde zu einem Wendepunkt, da die blo\u00dfe M\u00f6glichkeit der Existenz solcher Materialien neue Perspektiven er\u00f6ffnete. Zum Beispiel \u2014 die Schaffung von Superlinsen<\/a><\/noindex>, die in der Lage sind, Objekte zu vergr\u00f6\u00dfern, die sogar kleiner sind als die Wellenl\u00e4nge des Lichts. Oder \u2014 absolute Tarnschilde, die den Traum aller Milit\u00e4rs erf\u00fcllen. Es wurden erhebliche \u00c4nderungen an der Theorie vorgenommen, um die neuen Daten zu ber\u00fccksichtigen. Der Schl\u00fcssel zum Erfolg war die Verwendung von geordneten Strukturen aus Resonanz-Elementen \u2014 Meta-Atomen, deren Gr\u00f6\u00dfe viel kleiner ist als die Wellenl\u00e4nge der Strahlung, mit der sie interagieren. Eine geordnete Struktur aus Meta-Atomen ist ein k\u00fcnstlicher Verbundwerkstoff, der als Metamaterial bezeichnet wird. <\/p>\n

Die praktische Umsetzung von Metamaterialien ist selbst heute technologisch anspruchsvoll, da die Gr\u00f6\u00dfe der Resonanzpartikel vergleichbar kleiner als die Wellenl\u00e4nge der elektromagnetischen Strahlung sein muss. F\u00fcr den optischen Bereich (wo die Wellenl\u00e4nge 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 f\u00fcr vergleichsweise l\u00e4ngere elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich entwickelt wurden (die eine bekanntere L\u00e4nge von mm bis m haben). Das Hauptmerkmal und gleichzeitig die Schw\u00e4che eines jeden Metamaterials ist die Resonanznatur der Bestandteile. Ein Metamaterial kann seine Wunder-Eigenschaften nur bei bestimmten Frequenzen entfalten.
\nBegrenzten Frequenzen.<\/b>Wenn Sie zum Beispiel das n\u00e4chste Mal etwas wie einen Super-Sound-Blocker auf der Basis von Metamaterialien sehen, fragen Sie sich, in welchem Frequenzbereich er tats\u00e4chlich blockiert.<\/p>\n

\n\"Der
\nTypische Beispiele f\u00fcr Metamaterialien, die mit elektromagnetischen Wellen interagieren. 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 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 f\u00fcr die MRT kein Problem, wo alle Prozesse praktisch bei einer Frequenz des magnetischen Resonanzs der Kerne im Radiofrequenzbereich stattfinden. Hier k\u00f6nnen Sie mit eigenen H\u00e4nden Metaatome erschaffen und sofort sehen, was auf den Bildern herauskommt. Zu den ersten Anwendungen, die Forscher in der MRT mit Metamaterialien realisierten, geh\u00f6rten Superlinsen und Endoskope.<\/p>\n

\"Der
\nAuf 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 angel\u00f6teten Kondensator, der einen LC-Schwingkreis bildet, der auf die MRT-Frequenz abgestimmt ist. Unten ist ein Beispiel f\u00fcr die Platzierung dieser Metamaterialstruktur zwischen den Beinen eines Patienten dargestellt, der die Tomographie durchl\u00e4uft, sowie die entsprechenden Bilder, die danach erhalten werden. Wenn Sie vorher nicht abgeneigt waren, meinen vorherigen Artikel \u00fcber MRT zu lesen, wissen Sie bereits, dass zur Erzeugung eines Bildes eines bestimmten K\u00f6rperbereichs des Patienten schwache, schnell abklingende Signals von Kernen gesammelt werden m\u00fcssen, indem eine nahegelegene Antenne - die Spule - verwendet wird. <\/p>\n

Die Superlinse aus Metamaterial erm\u00f6glicht es, den Wirkungsbereich der Standardspule zu vergr\u00f6\u00dfern. 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 gew\u00e4hlt 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 Pr\u00e4fix \"Super-\" bezeichnet wird, betrachten Sie ihre Gr\u00f6\u00dfe auf dem Foto und erkennen Sie dann, dass sie mit einer Wellenl\u00e4nge von etwa f\u00fcnf Metern arbeitet!<\/p>\n

Unter dem Buchstaben b) wird die Konstruktion eines Endoskops gezeigt. Im Wesentlichen ist das Endoskop f\u00fcr MRT ein Array von parallelen Dr\u00e4hten, das als Wellenleiter fungiert. Es erlaubt, den Bereich, aus dem die Spule Signale von Kernen empf\u00e4ngt, r\u00e4umlich von der Spule zu trennen, bis zu dem Punkt, dass die Empfangsantenne sogar au\u00dferhalb des Kryostats des Tomographen, weit weg von dem konstanten Magnetfeld, platziert werden kann. In den unteren Bildern des Abschnitts b) sind Aufnahmen dargestellt, die f\u00fcr ein spezielles, mit Fl\u00fcssigkeit gef\u00fclltes Gef\u00e4\u00df - 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 \u00fcberhaupt nicht detektiert werden k\u00f6nnten.<\/p>\n

Wenn man \u00fcber eines der vielversprechendsten Anwendungsgebiete von Metamaterialien in der MRT spricht, das seiner praktischen Umsetzung am n\u00e4chsten ist (in das ich letztendlich eingestiegen bin) \u2013 dann geht es um die Erstellung drahtloser Spulen. Es sei angemerkt, dass es hierbei nicht um Bluetooth oder eine andere drahtlose Daten\u00fcbertragungstechnologie geht. \u201eDrahtlos\u201c bedeutet in diesem Fall die Existenz einer induktiven oder kapazitiven Verbindung zwischen zwei Resonanzstrukturen \u2013 der Empfangs- und Sendeschleife sowie dem Metamaterial. In der Konzeptidee sieht das folgenderma\u00dfen aus:<\/p>\n

\"Der
\nLinks ist zu sehen, wie in der Regel das Verfahren der MRT abl\u00e4uft: Der Patient liegt im Cryostat in der Zone eines homogenen statischen Magnetfelds. Im Tunnel des Tomografen ist eine gro\u00dfe Antenne eingebaut, die als \u201eVogelk\u00e4fig\u201c bezeichnet wird. Eine Antenne dieser Konfiguration erm\u00f6glicht es, den Vektor des Radiofrequenzmagnetfelds mit der Frequenz der Pr\u00e4zession der Wasserstoffkerne zu drehen (f\u00fcr klinische Ger\u00e4te liegt dies normalerweise zwischen 40 und 120 MHz, abh\u00e4ngig von der St\u00e4rke 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 w\u00e4hrend es die Leiter der gro\u00dfen Antenne erreicht, wird es unvermeidlich abgeschw\u00e4cht. 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 Vogelk\u00e4fig verbunden ist. Es gen\u00fcgt, ein solches Teil neben den betreffenden K\u00f6rperbereich 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 m\u00fcssen sich die Patienten nicht mehr in Kabeln verheddern, und die MRT-Diagnose wird komfortabler.<\/p>\n

Genau so ein Teil habe ich am Anfang versucht zu erstellen, indem ich Dr\u00e4hte mit Wasser \u00fcbergoss und versuchte, eine Orange zu scannen. Die Dr\u00e4hte, die in Wasser getaucht sind, zeigen auf dem ersten Bild in diesem Artikel \u2013 sind nichts anderes als Metaatome, von denen jedes einen halben Wellenl\u00e4ngen-Dipol darstellt \u2013 eine der bekanntesten Antennenkonstruktionen, die jedem Funkamateur bekannt ist.
\nSie tauchen sie nicht ins Wasser, damit sie beim MRT nicht entz\u00fcndet werden (obwohl das auch der Fall ist), sondern um die Resonatorl\u00e4nge durch die hohe dielektrische Permittivit\u00e4t des Wassers um genau den Betrag zu verk\u00fcrzen, der dem Quadratwurzelwert der dielektrischen Permittivit\u00e4t des Wassers entspricht.
\n\"Der
\nDieses Prinzip wird schon seit langem in Radioreceivern angewendet, indem Draht auf einen Ferritblock gewickelt wird - die sogenannte Ferritantenne. Nur hat Ferrit eine hohe magnetische Permittivit\u00e4t, nicht die dielektrische, was jedoch ebenfalls funktioniert und es erm\u00f6glicht, die resonanten Abmessungen der Antenne entsprechend zu reduzieren. Leider kann man Ferrit beim MRT nicht verwenden, da er magnetisch ist. Wasser ist eine g\u00fcnstige und zug\u00e4ngliche Alternative.<\/p>\n

Es ist klar, dass f\u00fcr die Berechnungen all dieser Dinge \u00e4u\u00dferst komplexe mathematische Modelle erstellt werden m\u00fcssen, die die Wechselbeziehungen zwischen resonanten Elementen, den Umgebungseigenschaften und den Strahlungsquellen ber\u00fccksichtigen... oder man kann die Fr\u00fcchte des Fortschritts und Software f\u00fcr die numerische elektromagnetische Modellierung nutzen, mit der sogar ein Sch\u00fcler problemlos umgehen kann (die prominentesten Beispiele sind CST, HFSS). Die Software erm\u00f6glicht es, 3D-Modelle von Resonatoren, Antennen, elektrischen Schaltungen zu erstellen, dort Menschen hinzuzuf\u00fcgen - ja, eigentlich alles, was man sich vorstellen kann, die Frage ist nur die Fantasie und die verf\u00fcgbaren Rechenressourcen. Die erstellten Modelle werden in Raster zerlegt, an deren Knoten die bekannten Maxwell-Gleichungen gel\u00f6st werden.
\nHier zum Beispiel die Modellierung des Hochfrequenzmagnetfeldes innerhalb der zuvor erw\u00e4hnten Antenne in Form eines Vogelk\u00e4figs:<\/p>\n

\"Der
\nEs 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 L\u00e4nge steht. Man sieht, wie das magnetische Feld durch die Dr\u00e4hte erheblich verst\u00e4rkt wird. Nach dem Erlernen von CST und der Optimierung meiner Konstruktion habe ich erneut ein Metamaterial hergestellt, das tats\u00e4chlich das Signal in einem Standard-Klinik-MRT-Tomographen mit 1,5 T verst\u00e4rken konnte. Es stellte auch eine Kiste dar (allerdings sch\u00f6ner, aus Plexiglas), die mit Wasser und einem Drahtb\u00fcndel gef\u00fcllt war. Dieses Mal wurde die Struktur hinsichtlich der resonanten Bedingungen optimiert, n\u00e4mlich: die Auswahl der Drahtl\u00e4ngen, deren Positionen sowie der Wassermenge. Hier ist, was mit der Tomate herauskam:
\n\"Der
\nDie erste Scannung der Tomate wurde auf eine gro\u00dfe Antenne durchgef\u00fchrt. 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 \u00c4hnliches 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. <\/p>\n

Es ist klar, woran Sie denken \u2013 Orangen, Tomaten \u2013 das ist alles nicht relevant, wo sind die Tests an Menschen?
\nSie wurden tats\u00e4chlich durchgef\u00fchrt<\/noindex>:
\n\"Der
\nDie Hand des Freiwilligen, der ein MRT durchl\u00e4uft, liegt auf derselben Kiste. Das Wasser in der Kiste, da es Wasserstoff enth\u00e4lt, ist auch gut sichtbar. Die Signalverst\u00e4rkung erfolgt im Bereich des Handgelenks, das auf dem Resonator liegt, w\u00e4hrend alle anderen K\u00f6rperteile schlecht sichtbar sind. Es ist verst\u00e4ndlich, dass derselbe Effekt, m\u00f6glicherweise sogar besser, mit Standard-Klinikspulen erzielt werden kann. Doch die Tatsache, dass man solche Dinge mit einer r\u00e4umlichen Kombination aus Wasser und Dr\u00e4hten erzeugen kann, indem man sie richtig kombiniert, beeindruckt die Vorstellungskraft. Noch erstaunlicher ist, dass das Wissen dar\u00fcber durch die Untersuchung scheinbar unzusammenh\u00e4ngender Ph\u00e4nomene wie der Lichtbrechung erlangt werden kann. <\/p>\n

F\u00fcr diejenigen, die noch nicht m\u00fcde sind<\/b>Derzeit wurde die Konstruktion der Kiste mit Wasser verbessert. Jetzt handelt es sich um eine flache Leiterplatte, die es erm\u00f6glicht, das Magnetfeld der \u00e4u\u00dferen gro\u00dfen Antenne um sich herum zu lokalisieren. Au\u00dferdem ist ihr Arbeitsbereich gr\u00f6\u00dfer als bei der vorherigen Konstruktion:
\n\"Der
\nBunte B\u00e4nder zeigen die St\u00e4rke des Magnetfeldes \u00fcber der Struktur w\u00e4hrend der Erregung durch eine externe Quelle elektromagnetischer Wellen. Die flache Struktur stellt eine typische \u00dcbertragungsleitung dar, die in der Funktechnik bekannt ist, kann aber gleichzeitig auch als Metamaterial f\u00fcr das MRT betrachtet werden. Diese \u201edrahtlose Spule\u201c kann bereits mit Standardspulen hinsichtlich der Homogenit\u00e4t des erzeugten Feldes in einer bestimmten Tiefe im zu scannenden Objekt konkurrieren:
\n\"Der
\nDie Animation zeigt schichtweise die farbige Darstellung des Signals innerhalb einer Box mit Wasser in der MRT. Die Farbe steht f\u00fcr die Intensit\u00e4t der Signale von Wasserstoffkernen. In der oberen linken Ecke wird ein Segment einer Standardspule zum Scannen des R\u00fcckens als Empf\u00e4nger verwendet. Die untere linke Ecke zeigt, wenn die Box auf einem Resonator in Form einer Leiterplatte steht. Unten rechts empf\u00e4ngt ein gro\u00dfer Antenne, die im Tunnel des Tomographen eingebaut ist, das Signal. Ich habe die Homogenit\u00e4t des Signals in dem mit einem Rechteck umrandeten Bereich verglichen. In gewisser H\u00f6he funktioniert das Metamaterial besser als die Spule hinsichtlich der Homogenit\u00e4t des Signals. F\u00fcr 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. <\/p>\n

\nDie Aussage \u201ewir haben es verdoppelt\u201c zu Beginn des Artikels ist nat\u00fcrlich ein weiteres Produkt der einseitigen Liebe von Journalisten zu Wissenschaftlern, aber zu sagen, dass dies leere Forschungen sind, w\u00e4re 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 pers\u00f6nlichen Erfahrung eher die Ausnahme als die Regel ist. Es gibt noch viele ungel\u00f6ste 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 Erw\u00e4rmung der Gewebe f\u00fchren, 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. W\u00e4hrend Metamaterialien f\u00fcr die MRT weiterhin im Rahmen wissenschaftlicher Forschungen bleiben, sind die erzielten Ergebnisse bereits \u00e4u\u00dferst interessant und es ist m\u00f6glich, dass sich die MRT-Verfahren dank ihnen in Zukunft verbessern, schneller und sicherer werden.
\n
Quelle: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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