Effiziente Rekonstruktion und alternative Spulentopologien für Magnetic-Particle-Imaging: Aktuelle Forschung Medizintechnik – Latest Research in Medical Engineering

Dr. Tobias Knopp promovierte bei Prof. Dr. Thorsten M. Buzug am Institut für Medizintechnik der Universität zu Lübeck und arbeitet dort als Projektleiter für das MAPIT-Projekt.

Das bildgebende Verfahren Magnetic-Particle-Imaging (MPI) ermöglicht es, die örtliche Verteilung super-paramagnetischer Eisenoxid-Nanopartikel mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu bestimmen.
Tobias Knopp erläutert zunächst die Rekonstruktion von MPI-Daten und entwickelt auf Grundlage eines Modells der MPI-Signalkette eine effiziente Methode zur Bestimmung der Systemmatrix. Für die Rekonstruktion der örtlichen Partikelverteilung nutzt er einen gewichteten, regularisierten Kleinste-Quadrate-Ansatz. Er zeigt, dass durch die Verwendung iterativer Verfahren mit einer speziellen Zeilengewichtung die Rekonstruktionszeit gegenüber direkten Verfahren deutlich verkürzt werden kann. Im zweiten Teil der Arbeit stellt der Autor verschiedene neuartige Spulentopologien vor: Zum einen eine Spulenanordnung, bei der alle felderzeugenden Elemente von nur einer Seite an das Messobjekt herangeführt werden, sodass ein offener Patientenzugang entsteht. Zum anderen eine effiziente Spulentopologie für die Generierung einer rotierenden feldfreien Linie, mit der eine vollkommen neue Form der Bildkodierung mit deutlich höherer Sensitivität realisiert werden kann.