Mini-Sensor misst Magnetfelder des Gehirns - Medizin-EDV
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Ausgabe 5/2012 Forschung Mini-Sensor misst Magnetfelder des Gehirns Anwendung in der neurologischen Diagnostik Ein neues optisches Magnetometer besteht den Praxistest in der PTB und beweist sein Potenzial für preisgünstigere Gehirnstromuntersuchungen für die neurologische Diagnostik und die Grundlagenforschung. Ein neuer Magnetfeldsensor in Würfelzuckergröße soll in Zukunft die Messung von Hirnaktivität erleichtern. Im „magnetisch stillsten Raum der Welt“ der PhysikalischTechnischen Bundesanstalt (PTB) in Berlin hat der Sensor eine wichtige technische Prüfung bestanden: Mit ihm konnten erfolgreich sowohl spontane als auch gezielt hervorgerufene Magnetfelder des Gehirns gemessen werden. Damit beweist der Magnetfeldsensor sein Potenzial für medizinische Anwendungen, wie z. B. die Untersuchung der Gehirnströme beim Lösen kognitiver Aufgaben als Basis einer neurologischen Diagnostik. Der entscheidende Unterschied zur bisher genutzten Kryoelektronik ist das Wegfallen einer aufwendigen Kühlung, da die vom US-amerikanischen Institut NIST gefertigten optischen Magnetometer bei Raumtemperatur arbeiten. Bisher werden für die Messung extrem schwacher Magnetfelder kryoelektrische Sensoren, so genannte supraleitende Quanteninterferometer, kurz SQUIDs, verwendet. Zwar ist ihre Empfindlichkeit noch etwas geringer als die der SQUIDs, doch haben sie das Potenzial für vergleichbar genaue Messungen 60 Kopf gesunder Testpersonen in Position gebei verringerten Kosten. Während SQUIDs bracht. Am Hinterkopf konnten bei wachen wegen der kryogenen Kühlung immer einige Personen sogenannte Alphawellen gemessen Zentimeter von Körper entfernt bleiben müswerden – ein Grundrhythmus der elektrisen, können CSAMs direkt am Körper platziert schen Hirnaktivität, der sich spontan bei werden. Das magnetische Feld der physioloEntspannung einstellt. In einer weiteren Vergischen Körperströme nimmt stark mit dem suchsreihe konnte mit den CSAM-Sensoren Abstand ab, sodass jeder Zentimeter einen sogar die Verarbeitung von Berührungsreigroßen Gewinn an Signalstärke bringt. zen im Gehirn durch das damit verbundene, Eine wichtige Anwendung ist die Messehr schwache Magnetfeld aufgezeichnet sung der Magnetfeldverteilung um das Gehirn herum, das so genannte Magnetenzephalowerden. Zur eindeutigen Validierung der Messergebnisse wurden zu allen CSAMgramm (MEG). Es ermöglicht es, die elektriMessungen parallel MEG-Aufzeichnungen sche Aktivität von Neuronen zu charakterisieren. Derartige funktionale Untersuchungen spielen heute eine immer größere Bedeutung in der Neurologie und der Neurowissenschaft. Sowohl bei psychischen Erkrankungen aller Altersgruppen wie auch bei altersbedingten Erkrankungen besteht ein dringender Bedarf an objektivierbaren elektrophysiologischen Messgrößen, die die klinische Diagnostik unterstützen. Die Wissenschaftler von NIST und PTB hatten bereits 2010 einen Vorläufer des jetzigen CSAM für Magnetfeldmessung am menschlichen Herzen erfolgreich getestet. Diesmal wurden die CSAM-Sensoren in Magnetfeldsensoren von der Größe eines Stückes Zucker mit elektrischen und optischen Zuleitungen. Foto: PTB/NIST vier Millimeter Abstand vom
