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MRI – kompatible Positionsmessung

Maik Giger

Titel

MRI – kompatible Positionsmessung

Autor/in

Datierung

07.01.2019

Beschreibung

Zusammen mit der Universitätsklinik Balgrist in Zürich soll die Hochschule Luzern ein pneumatisches
MRI-kompatibles Drückersystem entwickeln. Dieses System soll unter einem vorgegeben
Protokoll Kräfte selektiv auf die Wirbelkörper/Wirbelsäule einwirken lassen.
Neben der einwirkenden Kraft muss auch die Verschiebung der Wirbelkörper gemessen werden
um dabei die Steifigkeit des Rückens charakterisieren zu können.
Für das Drückersystem soll eine Positionsmessung mittels Wegaufnehmer entwickelt werden,
die es erlaubt, die Position des Drückers zeitaufgelöst während der Messung zu bestimmen.
Wie kann die Position des Drückers bestimmt werden? Und wie kann dieser Prototyp im Iso
Zentrum eines MRI eine Messung durchführen?
Bei der Technologie des Wegaufnehmers handelt es sich um einen kontaktlosen, kapazitiven
Wegaufnehmer. Die verschiedenen Prototypen des Drückers werden mittels 3D Druck oder
einer CNC-Fräsmaschine hergestellt. Dabei weist der Drücker vergleichbare Funktion auf wie
ein Plattenkondensator. Die Konstruktion des Drückers besteht aus zwei metallischen Flächen
und dazwischen liegt eine Isolationsschicht, das sogenannte Dielektrikum. Die Kapazität ist
von der Fläche der Kappe abhängig. Beim Anheben der Kappe wird die Fläche verkleinert und
somit auch die Kapazität des Drückers.
Die gemessene Kapazität des Drückers bewegt sich zwischen 0.3 – 4 Nanofarad. In diesem
Messbereich ist es möglich, die Position des Drückers auf einen Millimeter genau zu bestimmen.
Anhand der gemessenen Kapazität wird die Position am Monitor angezeigt. Die dabei
gemessene Kapazität kann mittels definierten Werten den Abstand der Kappe des Drückers
bestimmen. Dem kontaktlosen Wegaufnehmer mit dieser Technologie ist es möglich, die Position des Drückers
zu bestimmen. Starke Abnützungsspuren am Dielektrikum führen bei späteren Messungen
zu Abweichungen. Mit einer stärkeren Beschichtung könnte man dieser Abnützung entgegenwirken.

In collaboration with the University Hospital Balgrist in Zurich, the Lucerne University of Applied
Sciences is developing a pneumatic MRI-compatible pusher system. This system underlies
a specific protocol.
Next to the applied force, the displacement of the vertebral bodies must be measured in order
to characterize the rigidity of the back can.
For the pusher system, a position measurement by means of a displacement transducer is to
be developed, which makes it possible to determine the position of the pusher in time.
How can the position of the pusher be determined? How can this prototype be making measurements
in the iso center of an MRI?
The technology of the transducer is a contactless capacitive transducer. The various prototypes
of the pusher are made by means of a 3D printer or a CNC milling machine. The finalized
result is similar in function to a plate capacitor. The construction of the pusher consists of two
metallic surfaces and an intermediary insulating layer, the so-called dielectric. The capacity is
contingent upon the area of the cap. When lifting the cap, it reduces the area and thus the
capacity of the pusher.
The measured capacity of the pusher ranges between 0.3 - 4 Nanofarad. Within this measuring
range it is possible to determine the position of the pusher. Based on the measured capacity,
the position can be deduced. The measured capacity can determine the distance of the cap of
the pusher.
Therefore, a contactless transducer using this technology can determine the position of the
pusher. Due to the traces of wear and tear on the dielectric, later measurements lead to deviations.
Stronger coating could counteract the abrasion.

Urheberrechtshinweis