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Magnetic Particle Imaging

Chancen und Herausforderungen einer neuen Modalität

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Part of the Informatik aktuell book series (INFORMAT)

Kurzfassung

Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein neues Bildgebungsverfahren, mit dem sich die lokale Konzentration von magnetischen Nanopartikeln quantitativ sowohl mit hoher Empfindlichkeit, als auch mit hervorragender räumlicher Auflösung in Echtzeit darstellen lässt [1]. Diese Vorteile gegenüber etablierten Verfahren, die oft nur einen der Bereiche abdecken können oder nicht quantitativ sind, lassen ein hohes klinisches Potenzial in vielen Anwendungen erwarten. Die Grundidee besteht in der Nutzung der nichtlinearen Magnetisierungskurve der Partikel [2]. Das Verfahren nutzt dazu zwei überlagernde Magnetfelder, zum einen ein statisches Selektionsfeld, zum anderen ein dynamisches Wechselfeld. Werden die Nanopartikel in das Wechselfeld gebracht, erzeugen sie eine nichtlineare Magnetisierung, die mit einer Empfangsspule gemessen werden kann. Aufgrund der Nichtlinearität enthält das gemessene Signal neben der Grundfrequenz des Wechselfelds auch Harmonische, also Schwingungen mit einem Vielfachen der Grundfrequenz. Nach Separation der Harmonischen von dem eingespeisten Grundsignal, kann die Konzentration der Nanopartikel ermittelt werden. Eine örtliche Kodierung wird durch das statische Selektionsfeld erreicht. Als Tracer kommen nanopartikuläre Systeme aus Eisenoxid zum Einsatz. Die Rekonstruktion besteht beim Magnetic Particle Imaging in der Lösung des inversen Problems, bei dem zu den gemessenen induzierten Spannungen, die Konzentrationsverteilung der Nanopartikel bestimmt werden muss. Die Beziehung zwischen beiden Größen wird durch eine entsprechende Systemfunktion beschrieben. Aktuelle Entwicklungen in der Instrumentierung fokussieren insbesondere auf Spulenoptimierungen [4] (Abb. 1) sowie Konzepte für die Ganzkörpertomographie [5].

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Buzug, T. (2015). Magnetic Particle Imaging. In: Handels, H., Deserno, T., Meinzer, HP., Tolxdorff, T. (eds) Bildverarbeitung für die Medizin 2015. Informatik aktuell. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-46224-9_2

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  • Publisher Name: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

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