Niederfeld MRT

Motivation

Im Laufe der Jahre hat sich die Technologie der Magnetresonanztomographie (MRT) erheblich verbessert, indem die Stärke der Magnetfelder erhöht wurde. Höhere Magnetfelder verbessern die Signalqualität, was zu klareren Bildern und besserer diagnostischer Genauigkeit führt. Diese so genannten Hochfeld-MRT-Systeme, die in der Regel mit 1,5 Tesla oder mehr arbeiten, sind jedoch kostspielig und erfordern eine spezielle Infrastruktur. Dies erschwert den Zugang zu ihnen, insbesondere in Gebieten mit begrenzten Ressourcen.

Im Gegensatz dazu wird die Niederfeld-MRT mit niedrigeren Feldstärken betrieben. Diese Systeme benötigen keine spezielle Infrastruktur und sind tragbar und kompakt. Damit werden die wichtigsten Herausforderungen der traditionellen Hochfeld-MRT angegangen, da das Niederfeldsystem erschwinglich, tragbar und zugänglich ist. Die bisherigen Einschränkungen, d. h. die geringe Signalqualität, der geringe Bildkontrast und die geringe Auflösung, werden durch Innovationen bei Magnetdesigns, Bildgebungsverfahren und KI-Methoden überwunden, so dass die Niederfeld-MRT immer effektiver wird und dennoch zuverlässige diagnostische Möglichkeiten bietet. Daher ebnet die Niederfeld-MRT mit Hilfe fortschrittlicher Methoden den Weg für eine umfassendere und leichter zugängliche medizinische Bildgebung in der Zukunft.

Forschungsthemen

Innovatives magnetisches Design

Dieser Forschungsbereich konzentriert sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Methoden für magnetische Designs sowohl für statische als auch für Gradientenfelder unter Verwendung von Widerstands- und Permanentmagneten. Durch die Optimierung magnetischer Konfigurationen, wie Halbach-Arrays und adaptive Abschirmung, sollen eine verbesserte Feldhomogenität, Stabilität und Kosteneffizienz erreicht werden, die für die Verbesserung der Leistung von MRT-Systemen mit niedrigem Feld entscheidend sind.

Verbesserte Bildgebungstechniken

Wir erforschen innovative Bildgebungsverfahren, einschließlich Pulssequenzdesigns, um das Potenzial der Niederfeld-MRT zu maximieren. Diese Techniken reduzieren Off-Resonanz-Effekte und spezifische Absorptionsraten (SAR) und ermöglichen eine flexiblere und präzisere Bildgebung. Eine verbesserte Visualisierung von Lungengewebe, Herzstrukturen und Regionen in der Nähe von Metallimplantaten ist somit möglich, wodurch die diagnostischen Möglichkeiten der Niederfeld-MRT erweitert werden. Wir konzentrieren uns insbesondere auf die Erforschung hochspezialisierter MRT-Sequenzen für Bildschirmanwendungen.

Signalmodellierung mit maschinellem Lernen und physikalischen Modellen

Durch die Integration von künstlicher Intelligenz und physikbasierten Modellen verbessert diese Forschungsrichtung die Signalverarbeitung in der Niederfeld-MRT. Algorithmen des maschinellen Lernens, wie z. B. die universelle Rauschunterdrückung, überwinden Herausforderungen wie ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und führen zu einer schnelleren, klareren und zuverlässigeren Bildgebung. Diese Methoden stellen sicher, dass die Niederfeld-MRT ein wettbewerbsfähiges und robustes Instrument für die medizinische Diagnostik bleibt.

DeLoRI-Projekt

Die LfB RWTH Aachen betreibt in Zusammenarbeit mit Fraunhofer MEVIS Spitzenforschung auf dem Gebiet der Niederfeld-MRT für neue Anwendungen. Im Rahmen des Projekts DeLoRI (Dedicated low-field MRI for breast) liegt unser Fokus auf der Entwicklung eines Systems, das speziell für die Krebsvorsorge zugeschnitten ist. Dieses Projekt soll das transformative Potenzial der Niederfeld-MRT bei der Verbesserung der Früherkennung und Diagnose, insbesondere für unterversorgte Bevölkerungsgruppen, aufzeigen. Durch die Integration fortschrittlicher Technologien und innovativer Methoden zielt das Projekt darauf ab, die medizinische Bildgebung neu zu definieren und den Weg für eine integrativere, zugänglichere und wirkungsvollere Zukunft im Gesundheitswesen zu ebnen.

Abschlussarbeiten

Wir bieten eine Vielzahl von Diplomarbeiten entlang der gesamten Entwicklungskette der Niederfeld-MRT an. Diese können je nach Kandidatenprofil in Richtung magnetische Systeme, Elektronik- und Firmware-Entwicklung, Charakterisierungsarbeiten oder mit Schwerpunkt auf Softwareentwicklung, Datenanalyse und Algorithmenentwicklung zugeschnitten sein.

Eine Liste aller aktueller Ausschreibungen ist hier aufgeführt.

 Design and Evaluation of whole FDM 3D-Printed RF Coils made of conductive Materials for use in low-field MRI Systems
Ansprechpartner: Marcel Ochsendorf
Mehr Informationen zum Forschungsprojekt

 Design and Implementation of an NMR Field Probe for Comprehensive Characterization of Low-Field MRI Magnet Systems
Ansprechpartner: Marcel Ochsendorf
Mehr Informationen zum Forschungsprojekt

 Development and Evaluation of a framework for real-time synchronization of microcontrollers in distributed Low-Field MRI control systems
Ansprechpartner: Marcel Ochsendorf
Mehr Informationen zum Forschungsprojekt

 

Kooperationspartner

 

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