Feldkompensation für Magnetoenzephalographie basierend auf optisch gepumpten Magnetometern

• Antragsteller: Dr.-Ing. Hermann Kutschka
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541620223

Optisch gepumpte Magnetometer (OPMs) können zwar am Kopf einer Person platziert werden und ermöglichen hochempfindliche Aufzeichnungen des menschlichen Magnetoenzephalogramms (MEG), sind aber meist auf einen Betriebsbereich von etwa +-5 nT beschränkt. Folglich werden die OPMs selbst innerhalb eines magnetisch abgeschirmten Raums (MSR) durch Bewegungen im magnetischen Restfeld außer Betrieb gesetzt. Eine aktive Unterdrückung des Restfeldes mit Hilfe von Kompensationsspulen ist daher unerlässlich. Jüngste Errungenschaften in unserem MEG-Labor und in anderen Laboren führten zu hochentwickelten Kompensationsspulen und entsprechenden Spulensteuerungssystemen. In der Praxis bleibt es jedoch eine Herausforderung, eine ausreichend niedrige absolute Magnetfeldumgebung für qualitativ hochwertige Hirnaufzeichnungen zu schaffen. Wir schlagen eine neuartige Methode für die Konstruktion von Kompensationsspulen vor, die auf einer orthogonalen Zerlegung von Magnetfeldvektoren und Oberflächenströmen basiert. Zusätzlich und im Gegensatz zu bisher gebauten MEG-Kompensationsspulen wird eine gleichzeitige Kompensation durch Spulen innerhalb und außerhalb des MSR vorgeschlagen. Die vorgeschlagenen Spulen ermöglichen die Kompensation einer größeren Anzahl von Feldkomponenten und damit die Reduzierung höherer räumlicher Ordnungen im magnetischen Restfeld. Folglich werden die vorgeschlagenen Spulen in zukünftigen MEG-Experimenten im Vergleich zu den bestehenden Spulen größere Kopfbewegungen zulassen oder geringere Bewegungsartefakte produzieren. Wir stellen die Hypothese auf, dass das vorgeschlagene Spulendesign das Signal-Rausch-Verhältnis der gewonnenen MEG-Daten im Vergleich zu Aufzeichnungen mit aktuellen Spulendesigns verbessern wird. Für den Betrieb unserer Spulen wird ein mehrkanaliges, rauscharmes Kontrollsystem vorgeschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Jens Haueisen; Dr. Burkhard Maess