Metamaterial für schärfere Bilder vom Gehirn

St. Petersburg/Leiden (pte001/29.05.2017/06:00) - Bilder vom Gehirn, die in einem Magnetresonanztomographen (MRT) gemacht werden, lassen künftig weit mehr Details erkennen als bisher. Möglich macht das ein kupferbasiertes Metamaterial, das Forscher an der Universität Leiden http://universiteitleiden.nl in den Niederlanden und der Technischen Universität St. Petersburg http://en.ifmo.ru entwickelt haben.

Kupferstreifen als Verstärker

Metamaterialien sind Werkstoffkompositionen, die sich in elektrischen und magnetischen Feldern anders verhalten, als es in der Natur üblich ist. In diesem Fall besteht es aus dünnen Streifen aus Kupfer, die periodisch angeordnet sind. Die Matte wird vor der MRT-Aufnahme unter den Kopf des Patienten gelegt. Sie verstärkt gewissermaßen die Signale, die Wasserstoffatome im Gehirn nach der Anregung durch ein hochfrequentes elektrisches Feld aussenden. Diese werden von Sensoren aufgefangen. Aus diesen Signalen wird ein dreidimensionales Bild des Gehirns errechnet.

Weniger lang in der Röhre

Die Verstärkung der Signale hat noch einen weiteren Vorteil. Die Verweilzeit in der relativ engen MRT-Röhre lässt sich verkürzen. Für viele Patienten mit Angstzuständen, die sie in enger Umgebung befallen, ist das ein echter Vorteil. Immerhin muss man bewegungslos für verhältnismäßig lange Zeit in der engen Röhre bleiben. Denn Computertomographien, die mit Röntgenstrahlen arbeiten sowie Ultraschallaufnahmen sind merklich schneller fertig. Sie bieten aber nicht alle Informationen, die sich per MRT ermitteln lassen. Bei bestimmten Krankheitsverdachten, etwa Krebs oder Demenzen, ist ein MRT unumgänglich.

Metamaterial erhöht die Wirtschaftlichkeit

"Häufig müssen die Messungen mehrmals wiederholt werden, weil es den Patienten nicht gelingt, über längere Zeit ruhig zu liegen", so die Erfahrung von Alexey Slobozhanyuk von der St. Petersburger Hochschule. "Wenn eine Untersuchung heute 20 Minuten dauert, genügen in Zukunft zehn", so der russische Wissenschaftler. Das bestätigt Rita Schmidt, Erstautorin der Studie, die in der Fachzeitschrift "Scientific Reports" veröffentlicht worden ist. "Die lokale Empfindlichkeit ließ sich bei Tests um 50 Prozent steigern", so die Radiologin an der Universität Leiden. Ganz nebenbei, so Slobozhanyuk, verbessere sich so auch die Auslastung der MRT, die einige Mio. Euro kosten. Künftig können doppelt so viele Patienten durchgeschleust werden.

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