Zwei Forscher der Rice University haben eine entwickelt neue „Compressed Sensing“-Technologie Dies kommt Patienten zugute, die sich zur Diagnose ihrer Erkrankungen einer Magnetresonanztomographie (MRT) unterziehen müssen.
MRT ist ein Nichtinvasiver Test, bei dem ein starkes Magnetfeld, Hochfrequenzimpulse und ein Computer verwendet werden, um detaillierte Bilder des Körperinneren, einschließlich Organe, Weichteile und Knochen, zu erstellen.
MRT-Scans können mühsam sein und erfordern, dass Patienten bis zu 45 Minuten lang liegen, ohne einen Muskel zu bewegen, um ein Verwackeln der Bilder zu vermeiden. In manchen Fällen müssen die Patienten während des Eingriffs sogar mehrmals die Luft anhalten.
Aber MRTs wären mit der von den Forschern entwickelten „Compressed Sensing“-Technologie weniger eine Tortur – Richard Baraniuk, Rices Victor E. Cameron Professor für Elektrotechnik und Informationstechnik, und Kevin Kelly, ein Rice-Associate-Professor für Elektro- und Computertechnik – an helfen, eine Lösung für ein klinisches Problem im Bereich der Medizintechnik zu finden, bei dem es darum ging, die lange Zeit von MRT-Scans zu verkürzen und gleichzeitig die bestmögliche Qualität für die Diagnosen eines Patienten aufrechtzuerhalten.
Diese neue Technologie erfordert weniger Daten, um eine qualitativ hochwertige Diagnose zu liefern, und ermöglicht so einen schnelleren und effizienteren Prozess. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass Ärzte die Informationen, die sie benötigen, aus deutlich weniger Datenproben gewinnen werden.
„MRT-Geräte verwenden derzeit mathematische Technologien, die in den 1930er Jahren entwickelt wurden, und Scans können bis zu 45 Minuten dauern und erfordern, dass sich die Patienten während dieser Zeit völlig still halten, was besonders für sehr kranke oder sehr junge Patienten schwierig ist“, sagte Baraniuk in einer Erklärung . „Diese Technologie wird für MRT-Scanner von entscheidender Bedeutung sein, insbesondere wenn es darum geht, Patienten zu versorgen, deren Alter oder Gesundheitszustand es ihnen unmöglich macht, den Atem anzuhalten oder über längere Zeiträume völlig still zu bleiben. Die Technologie kommt auch Herzpatienten zugute. Früher konnten diese Patientengruppen aufgrund der geringen diagnostischen Qualität keinen Nutzen aus der Herz-MRT ziehen, aber die Technologie ermöglicht die Aufzeichnung des gesamten Herzzyklus in Echtzeit mit nur einem Atemanhalten.“
Die Technologie wurde an das deutsche Medizintechnikunternehmen Siemens Healthineers für den Einsatz in der kardiovaskulären Bildgebung lizenziert, das im vergangenen Jahr neue MRT-Scanner mit der „Compressed Sensing“-Technologie auf den Markt brachte und im Februar die Genehmigung für klinische Tests erhielt.
Diese neuen MRT-Scanner können die Untersuchung eines schlagenden Herzens in nur 25 Sekunden durchführen, wobei die Patienten normal atmen und den Atem nur einmal anhalten. Im Vergleich dazu benötigten MRT-Scanner mit aktueller Technologie vier Minuten oder mehr, um einen Scan eines schlagenden Herzens durchzuführen, wobei die Patienten während des Vorgangs still liegen und den Atem sieben bis zwölf Mal anhalten mussten.
Die Forscher glauben, dass die Technologie MRTs des Abdomens, die „lange, aufeinanderfolgende und anstrengende Atemanhalten“ erfordern, für Patienten zugänglicher machen würde, die derzeit ausgeschlossen sind, weil sie entweder zu jung sind, um die anstrengende Anforderung an das Anhalten des Atems zu erfüllen Atembeschwerden haben.
Die Forscher glauben auch, dass ihre Technologie andere potenzielle kommerzielle Nutzungsmöglichkeiten hat.
„Wir können damit rechnen, dass Anwendungen der Drucksensorik über die medizinische Bildgebung (z. B. MRT und CT) hinaus und in andere Bereiche ausgeweitet werden, in denen die Datenerfassung entweder in Bezug auf Hardware oder Zeit teuer ist, einschließlich Kameras für Infrarot- und Hyperspektralbildgebung sowie Radar und Sonar.“ genannt Amy McCaigs, leitender Spezialist für Medienbeziehungen bei Rice. „In all diesen Bereichen wurden bereits gute Fortschritte erzielt; In einigen stehen kommerzielle Systeme kurz vor der Tür. Im Gegensatz zu Digitalkameras, die im sichtbaren Wellenlängenbereich sehen, sind Infrarotkamerasysteme recht teuer, und daher könnte die Kompressionsbildgebung die Kosten solcher Systeme erheblich senken.“
„Für uns ist es großartig zu sehen, wie sich etwas von der Grundlagenforschung zu realen Anwendungen entwickelt. Darüber hinaus verbessert dieses Forschungsfeld als Ganzes täglich sowohl die Hardware-Implementierungen als auch die Rekonstruktionsalgorithmen, um seinen potenziellen Nutzen weiter zu steigern.“
