Magnetresonanztomographie Open-Source ermöglicht preisgünstigere Produktion von transportablem MRT

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Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

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Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt entwickelt in einem EU-Projekt ein MRT-Gerät, das kleiner, leichter und kostengünstig ist. Es bietet dank Open-Source-Hard- und Software neue Möglichkeiten, sowohl für ärmere Länder als auch für Praxen hierzulande.

In dem europäischen Forschungsprojekt „Affordable, Accessible, Adjustable and Accurate MR Imaging“ (A4IM), das im Rahmen der European Partnership on Metrology (EPM) gefördert wird, haben Forscher in der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), in anderen Forschungsinstitutionen, Kliniken und der Industrie im Herbst 2023 begonnen, eine neue Art von MRT zu entwickeln. Sein Magnetfeld ist sechzigmal kleiner als bei einem herkömmlichen 3-Tesla-Scanner: Es beträgt nur 50 Millitesla. Somit benötigt man keine aufwändige Abschirmung und kein teures Flüssighelium. Permanentmagnete, die man im Internet bestellen kann, genügen. Zwar ist es nicht für den ganzen Körper geeignet, sondern nur für den Kopf oder die Extremitäten, dafür aber preiswerter und portabel.

KI erhöht die Bildqualität

Wegen des geringeren Magnetfeldes produziert ein solches MRT-Gerät allerdings schwächere Signale, außerdem ist es nicht so gut gegen externe Störungen oder Temperaturschwankungen abgeschirmt, was eine Herausforderung für die Bildqualität bedeutet. Dies können die Forscher jedoch zu einem guten Teil mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) ausgleichen. „Mit neuronalen Netzen, die den physikalischen Messprozess berücksichtigen, können wir eine schnelle und genaue Bildrekonstruktion bei Niedrigfeld-MRT durchführen, um beispielsweise örtliche Änderungen des Magnetfeldes auch bei geringem Signal-Rausch-Verhältnis auszugleichen“, sagt Christoph Kolbitsch, Leiter der Arbeitsgruppe für quantitative MRT.

Open-Source-Ansatz ermöglicht preiswertere Produktion

Das neue System hat eine weitere Eigenschaft: Alle Daten für den Nachbau und Betrieb sowie Teile der Dokumentation für eine mögliche Zulassung als Medizinprodukt werden offengelegt. „Man kennt und schätzt längst Open-Source-Software“, sagt Lukas Winter, MRT-Spezialist bei der PTB. „Dagegen ist Open-Source-Hardware wie bei uns schon weniger bekannt. Und auf dem Gebiet der Medizintechnik betreten wir damit völliges Neuland.“

MRT ist eine komplexe Technologie und hat lange Produktentwicklungszyklen bis in den Markt. Insbesondere kleinere Herstellerfirmen können auf dieser Basis offener Informationen vermeiden, dass redundante Entwicklungs- und Dokumentationsschritte immer wieder aufs Neue durchgeführt werden müssen. „Wir kommen sozusagen der Produktentwicklung entgegen und ermöglichen einen einfacheren Technologietransfer. Das senkt die Kosten, und gleichzeitig haben wir eine unabhängige Evaluierung und Weiterentwicklung der Technologie“, sagt Winter „Besonders im Bereich der KI-Anwendungen gibt es einen hohen Bedarf an einer unabhängigen Leistungsprüfung. Je genauer wir das Messgerät kennen, mit dem die Daten erzeugt werden, desto besser können wir die Robustheit von KI-Verfahren gegenüber möglichen Störungen und Einflüssen testen.“ Das verbessert die Technologie und macht es für das Gesundheitssystem preiswerter. Der Open-Source-Ansatz kommt so auch ärmeren Ländern zugute. Denn durch das preiswertere Verfahren können MRTs nun lokal produziert und eingesetzt werden.

Prototyp wird auf Hannover Messe vorgestellt

Die PTB-Mitarbeiter werden einen Prototypen des neuen Gerätes auf der Hannover Messe vorstellen. Sie hoffen darauf, dass die Idee des Open-Source-MRT noch weitaus mehr Interessenten findet, v. a. aus der Industrie. Außerdem hoffen die Forscher auch auf weitere Drittmittel. „Dann können wir unsere Ideen besser umsetzen und unsere Vision günstiger MRT-Geräte weiter vorantreiben“, stimmen die PTB-Wissenschaftler überein.

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