Multifrequency InductionTomography (MFIT)

Problem: Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit von biologischem Gewebe wurde schon früh als diagnostisches Werkzeug für die nichtinvasive Bewertung des Gewebezustandes (z.B. Flüssigkeitshaushalt, Veränderungen an den Zellmembranen) erkannt. Etablierte Meßverfahren beruhen auf der Einspeisung von Strom und Potentialmessungen über Elektroden. Letztere verursachen aufgrund des schlecht definierten Haut-Elektroden- Übergangswiderstandes signifikante Meßfehler, weiters sind Messungen des Gehirngewebes (z. B. für das Monitoring von Hirnödemen) praktisch unmöglich. Dieses Projekt zielt auf die Entwicklung einer berührungslosen (induktiven) Multifrequenzmethode ab, welche die genannten Nachteile nicht aufweist. Der Frequenzbereich wird dabei so gewählt, daß möglichst viel diagnostische Information gewonnen werden kann. Für die geplante Methode erscheint der Bereich 10 kHz bis einige MHz sinnvoll. Um eine ausreichende Sensitivität für pathophysiologisch interessante Prozesse zu erhalten, muß eine Auflösung von Leitfähigkeitsänderungen von ca. 1 mS/m möglich sein. Methode: Das Meßobjekt (Gewebe) wird über Spulen induktiv an das Meßsystem gekoppelt, wobei durch ein Wechselmagnetfeld schwache Wirbelströme induziert werden. Die daraus resultierenden Feldstörungen werden mittels spezieller Spulen (z.B. planarer Gradiometer) empfangen und mit phasensensitiven Demodulatoren ausgewertet. Nachdem die Meßsignale viel schwächer sind als das Erregerfeld, müssen spezielle Kompensationstechniken entwickelt werden. Um örtliche Auflösung und relative Unempfindlichkeit gegen Systemdriften zu erhalten, soll ein Multikanal-System entwickelt werden. Spezielle zu lösende Probleme sind: 1. Definition der Sensitivitätsanforderungen für spezielle Fragestellungen und entsprechende Optimierung der Spulenkonfiguration 2. Design hochstabiler Breitband-Leistungsstromquellen für die Erregerspulen 3. Anpassung eines bereits entwickelten Empfängersystems an Multikanalbetrieb 4. Entwicklung von Kalibriereinheiten 5. Testmessungen an Phantomen, erste Rekonstruktion von Leitfähigkeitsverteilungen