MRT-Scanner sind ein wichtiges Diagnosewerkzeug, aber sie sind groß, sehr schwer und benötigen flüssiges Helium, um sie zu kühlen. Neoscan Solutions erfand einen viel kleineren und leichteren MRT-Scanner, der direkt in der Kinderstation des Krankenhauses platziert werden konnte, um die Fahrten kurz zu halten und kranke Babys im Schlaf zu scannen. Der Schlüssel zu dem viel kleineren Design ist die Verwendung von Digitalisierern und AWGs durch Spectrum Instrumentation Subnanosekunde, Kohärenzgenauigkeit um die Scannersignale zu erzeugen und die Ergebnisse zu erfassen.
Aktuelle MRT-Scanner wiegen rund acht Tonnen und müssen daher auf Böden platziert werden, die dieses Gewicht tragen können, dh entweder speziell verstärkte Böden oder in einem Keller. Sie benötigen auch ca. 40 Quadratmeter für den Scanner und die gesamte Supportausrüstung. Schließlich müssen sie mit flüssigem Helium unterkühlt werden, was eine besondere Handhabung erfordert.
„Nachdem ich viele Jahre mit MRT-Scannern gearbeitet habe, habe ich das Problem erkannt“, erklärte Stefan Roell, Gründer von Neoscan Solutions in Deutschland. „Das Scannen eines kranken Kindes bedeutet normalerweise eine lange Reise von der Station zum Scanner, und Babys benötigen möglicherweise Hilfsmittel, die nicht leicht zu transportieren sind. Aus diesem Grund wird manchmal nicht einmal ein MRT-Scan durchgeführt. Wir haben einen MRT-Scanner speziell für Neugeborene und Säuglinge entwickelt. Das bedeutet, dass das Loch in der Mitte nur einen Durchmesser von 30 cm und keinen Durchmesser von 60 cm hat. Infolgedessen ist der Scanner viel kleiner (170 cm x 150 cm x 110 cm) und kann durch Standardtüren geführt werden. Mit einem Gewicht von nur 2000 kg kann es auf Standardböden aufgestellt und mit nur zehn Quadratmetern in einem Gästezimmer direkt auf der Kinderstation installiert werden. Es ist ein großer Vorteil, ein schlafendes Baby nur wenige Meter zur MRT zu tragen. Dies erspart eine lange Reise durch das Gebäude und die Notwendigkeit von Beruhigungsmitteln, um das Baby für den Scan bewegungslos zu halten. “
Innovationen erforderlich
Das Technologie Die Feldstärke des Neoscan-Geräts ist identisch mit aktuellen Scannern, sodass keine neuen klinischen Studien zur Validierung erforderlich sind. Um dies zu erreichen, waren mehrere Innovationen des Unternehmens erforderlich. Um die Größe zu verringern, musste das Team zunächst einen Trockenmagneten entwickeln, der das Standardfeld von 1.5 Tesla im Inneren des Lochs erzeugt, ohne dass flüssiges Helium erforderlich ist. Dies erfolgt durch einen inneren, zylindrischen Magneten, der 2.5 T erzeugt, und anschließend durch einen äußeren zylindrischen Magneten, der dem inneren Feld entgegenwirkt, um eine starke, aktive Magnetabschirmung zu gewährleisten, sodass keine magnetischen Streufelder mehr als etwa 1 m von der Geräteabdeckung entfernt zurückbleiben.
Die zweite Innovation betraf die Steuerelektronik. Gegenwärtige MRT-Scanner erfordern normalerweise drei große Racks mit speziell entwickelter Elektronik, die vom MRT-Hersteller kundenspezifisch entworfen und gebaut wurden. Neoscan Solutions hat einen anderen Ansatz gewählt. Das Team verwendet einen PC, auf dem die von Neoscan erstellte Software ausgeführt wird, sowie High-End-Mess-PC-Karten von Spectrum Instrumentation. Die Signale für die MRT werden von den AWGs M4i.6620-x8 und M2p.6546-x4 (Arbitrary Waveform Generators) erzeugt und dann mit einem Digitalisierer M2p.5968-x4 analysiert. Das System verwendet die SCAPP-Softwaretreiber von Spectrum, mit denen ein Grafikprozessor mit 5000 Kernen die Parallelverarbeitung durchführen kann, anstatt nur 8 oder 16 Kerne einer normalen CPU zu verwenden.
Sub-Nano-Sekunden-Präzision von Spectrum-Karten
"Als Start-up konnten wir es uns nicht leisten, spezielle Hardware zu entwickeln. Deshalb haben wir diesen Weg hochwertiger Standardkarten genutzt, um eine Plattform für die Ausführung unserer Software zu schaffen", fügte Dr. Roell hinzu. „Dies bedeutete, dass wir unsere Fähigkeiten auf die Softwareentwicklung mit sehr schnellen Entwicklungszyklen konzentrieren konnten, in dem Wissen, dass die Hardware bereits erprobt und getestet wurde. Dies war nur aufgrund der Designqualität der Spectrum-Karten möglich. Für die MRT ist es wichtig, dass die 64-MHz-Signale eine Phasenkohärenz aufweisen. Andernfalls treten Aufhebungseffekte auf. In der Praxis bedeutet dies, dass das AWG und der passende Digitalisierer eine Kohärenzgenauigkeit von weniger als einer Nanosekunde aufweisen müssen, die die Spectrum-Karten erreichen. Während der Forschungsphase war es schwierig, dies anhand der Spezifikationen der Karten zu bestimmen, die von den verschiedenen Lieferanten bereitgestellt wurden, mit denen wir Kontakt aufgenommen haben, da dies ein eher ungewöhnlicher Detaillierungsgrad ist. Spectrum hat uns jedoch hervorragend bei der technischen Unterstützung geholfen, sowohl bei der Festlegung der besten zu verwendenden Karten als auch bei der Implementierung. Es dauerte Wochen, bis ein konkurrierender Vorschlag eintraf, und er war stark überbestimmt und überteuert, da sie sich nicht bemüht hatten, die Details unseres Projekts zu verstehen. “
Neoscan wird in Kürze seine ersten Geräte in deutschen Krankenhäusern installieren, wo sie von potenziellen Kunden beim Aufnehmen von Babybildern in Betrieb gesehen werden können. Der Zertifizierungsprozess mit CE-Kennzeichnung wird voraussichtlich vor Ende 2021 abgeschlossen sein. Weitere Informationen finden Sie auf der Neoscan-Website unter:
Dr. Roell schloss mit den Worten: „Dieser Ansatz einer leicht verfügbaren Hardwareplattform mit speziell entwickelter Software hat für uns sehr gut funktioniert, da wir so ein Produkt viel schneller erstellen konnten. Ich denke, es ist eine sehr elegante Lösung, die für viele andere komplexe Geräte wie CT-Scanner und Ultraschallgeräte verwendet werden kann, zumal es ermöglicht, innovative neue Ansätze einfach durchzuarbeiten und zu bewerten Software. Änderungen."
Für weitere Informationen besuchen Sie Spektrum-Instrumentation.com