Magnetic Particle Imaging (MPI) ist ein bildgebendes Verfahren mit vielversprechenden medizinischen Anwendungen, welches auf dem Verhalten superparamagnetischer Eisenoxid-Nanopartikeln basiert. Die nichtlineare Reaktion der Partikel auf ein hochdynamisches angelegtes Magnetfeld induziert eine Spannung in 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育eren Empfangsspulen, aus der ein ?rtliches Bild der Nanopartikelkonzentration rekonstruiert werden kann. Aufgrund der hohen zeitlichen und potenziell hohen r?umlichen Aufl?sung ist MPI für verschiedenste in-vivo-Anwendungen geeignet und kommt dabei ohne sch?dliche Strahlung aus. MPI befindet sich derzeit in der pr?klinischen Phase. Um Modellierung, Datenerfassung und Rekonstruktion zu vereinfachen, wurden bisher allerdings einige entscheidende dynamische Aspekte vernachl?ssigt.
In diesem Verbundprojekt behandeln wir drei dieser Aspekte, welche auf eine Vielzahl dynamischer inverser Probleme führen: (i) Konzentrationsdynamik, (ii) Magnetfelddynamik und (iii) Dynamik der Partikelmagnetisierung. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass zeitliche Ver?nderungen der Konzentration (i) aufgrund des Zusammenspiels von dynamischen Prozessen (wie dem Herzschlag) und einer notwendigen Wiederholung von sequentiellen Messungen, um eine ausreichende Signalqualit?t sicher zu stellen, im Rekonstruktionsschritt berücksichtigt werden müssen. Daher ist es unser Ziel, Rekonstruktionsmethoden zu entwickeln, welche das dynamische Verhalten der Konzentration explizit einbeziehen, um die Rekonstruktionsergebnisse in Anwendungen wie z.B. der Str?mungssch?tzung oder dem Tracking von Instrumenten zu verbessern. Sicherheitsanforderungen begrenzen die Amplituden des dynamischen Teils des angelegten Magnetfeldes, was zu einem begrenzten Sichtbereich (FOV) w?hrend eines Messzyklus führt. Die Vergr??erung des FOV und die Entwicklung dynamischer Messstrategien, die im angelegten Magnetfeld (ii) kodiert sind, sind insbesondere für zukünftige Anwendungen in menschlicher Gr??enordnung von gro?em Interesse. In diesem Projekt wollen wir eine Strategie zur Reduzierung der Kalibrierungskosten, adaptive Abtastmethoden zur effizienten Erfassung der gewünschten Objektmerkmale und entsprechende dynamische Rekonstruktionsverfahren entwickeln. Wir gehen weiter auf das noch ungel?ste Problem der korrekten Modellierung der Systemfunktion in MPI ein. Dieses h?ngt mit dem Magnetisierungsverhalten der Partikel (iii) in dem sich schnell ?ndernden angelegten Magnetfeld zusammen. Das Verhalten wird haupts?chlich durch Neél Rotations-Mechanismen gro?er Nanopartikel-Ensembles bestimmt. Wir betrachten dynamische Parameteridentifikationsprobleme in erweiterten Modellen für gro?e Partikelensembles, um eine modellbasierte Rekonstruktion in MPI zu erm?glichen.
Die L?sung dieser verschiedenen, untereinander zusammenh?ngenden dynamischen Probleme sind für die Weiterentwicklung der MPI-Methodik von gro?er Bedeutung, um einen Eintritt in die klinische Phase zu erm?glichen.
