Alternative Spulentopologien für Magnetic-Particle-Imaging

Zielsetzung: Mit Magnetic-Particle-Imaging (MPI) ist 2005 eine neuartige Methode vorgestellt worden, die es ermöglicht, dreidimensionale funktionelle Bilder mit hoher Sensitivität in Echtzeit zu akquirieren. Abweichend von der ursprünglich beschriebenen Scannertopologie werden in diesem Beitrag Alternativen aufgezeigt.

Material und Methoden: Super-paramagnetische Eisenoxid-Nanopartikel bilden die Grundlage für MPI, bei der die nichtlinearen Magnetisierungseigenschaften der Partikel in veränderlichen Magnetfeldern genutzt werden. Beim Durchfahren des Raumes mit einem Gradientenfeld tragen nur die Partikel zum Messsignal bei, deren Magnetisierungsänderung nicht durch Sättigung unterdrückt wird. Diese Partikel befinden sich in der Umgebung eines Offset-freien Raumbereiches, dem Null-Durchgang des Gradientenfeldes.

Ergebnisse: Neben einer asymmetrischen Topologie, bei der alle felderzeugenden Spulen auf einer Seite des Patienten liegen, ist es gelungen, eine Spulenanordnung zu realisieren, die eine feldfreie Linie zur Raumkodierung verwendet. In experimentellen Validierungen zeigte sich, dass das Konzept der asymmetrischen Spulentopologie die in der Simulation vorhergesagten Bildqualitäten erreicht.

Diskussion: In Simulationen und Experimenten konnte gezeigt werden, dass die neuen Spulentopologien Vorteile gegenüber der symmetrischen Zylindergeometrie besitzen. Für das neue Konzept der feldfreien Linie ist zu erwarten, dass eine Sensitivitätserhöhung unter moderater Steigerung der elektrischen Leistung erzielt werden kann.

Schlussfolgerung: Alternative Spulentopologien für MPI können die geometrischen Beschränkungen des Messfeldes beseitigen bzw. die Sensitivität der Methode erheblich steigern.