Entwicklung von Antennanarrays für die Körperbildgebung bei 14 Tesla MRT

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Fiedler
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548207329

Seit der Einführung der Magnetresonanztomographie (MRT) für die medizinische Bildgebung gibt es einen anhaltenden Trend zu höheren Magnetfeldstärken, um das Signal-Rausch-Verhältnis und das Kontrast-Rausch-Verhältnis zu verbessern, wobei der nächste Schritt zu einer Feldstärke von 14 T führt. Mehrere Standorte haben Forschungsanträge zur Einrichtung eines 14-T-MRT eingereicht oder bereiten sich darauf vor. Die Finanzierung des ersten 14-T-MRT für Menschen wurde kürzlich in den Niederlanden genehmigt (Dutch National 14 Tesla MRI Initiative in Medical Science, DYNAMIC). Die Inbetriebnahme des Systems wird derzeit für 2028 erwartet. Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung und Entwicklung von HF-Sendeantennengruppen für die Bildgebung des menschlichen Körpers bei 14 Tesla (T) MRI (600 MHz). Dieser Antrag, der von Projektpartnern aus dem niederländischen 14-T-Konsortium unterstützt wird, wird zur Entwicklung von HF-Antennenarrays für die Körperbildgebung beitragen. Da es bislang kein 14-T-MRT gibt, wird in diesem Initialprojekt eine simulationsbasierte Studie durchgeführt, um ein Körperarray auf der Grundlage der für die Körperbildgebung bei niedrigeren Feldstärken entwickelten Technologie zu entwerfen und die Methoden auf die Resonanzfrequenz bei 14 T zu übertragen. Der erste Schritt in diesem Projekt besteht darin, einen grundlegenden Simulationsrahmen für Antennensimulationen bei der Larmor-Frequenz von 14 T (~596 MHz) zu schaffen, wobei der Schwerpunkt auf der Gitterauflösung, anatomischen Körpermodellen und der MR-Umgebung liegen wird. Der zweite Schritt beginnt mit einem Mikrostreifen-Antennenelement, das sich bei 7 T als leistungsfähig erwiesen hat und für die Anforderungen bei 14 T in homogenen Phantomen optimiert werden soll. Die Ziele bei der Antennenentwicklung sind eine hohe SAR-Effizienz in der Mitte eines körpergroßen Phantoms und eine geringe Kopplung zwischen den Elementen. Schließlich wird die entwickelte Antennengeometrie in Mehrkanal-Array-Konfigurationen mit anatomischen Körpermodellen im Hinblick auf die Bildgebungsperformance, sowie Anforderungen an die HF-Leistung und die HF-Exposition untersucht. Es werden Optimierungen durchgeführt, um das Sendefeld in verschiedenen ROIs zu homogenisieren. Die Auswertung gibt Aufschluss über die erforderliche Anzahl von Elementen und die Position in Bezug auf den menschlichen Körper. Der Zeitplan dieses Antrags ist so ausgelegt, dass die Ergebnisse rechtzeitig vorliegen, um eine experimentelle Validierung durchzuführen, wenn das 14-T-System in den Niederlanden in Betrieb genommen wird. Darüber hinaus werden die Ergebnisse wesentliche Informationen über die Hardware-Anforderungen liefern, die während der Implementierungsphase des MR-Systems berücksichtigt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Kooperationspartner: Professor Dr. Dennis Klomp; Professor Dr. Andrew Webb