Manufacturing Methods for Magnetic Resonance Microscopy Tools with Application to Neuroscience
Creators: name: Kamberger, Robert
Publisher: name: Karlsruhe
Year: 2017
Subjects: magnetic resonance
magnetic resonance microscopy
magnetic resonance imaging
nuclear magnetic resonance
probe head
signal enhancement
Lenz lens
micro coil
manufacturing
micro technology
wire bonding
brain slice
organotypic hippocampal slice culture
magnetic resonance force microscopy

description: Magnetresonanztomographie (MR) ist ein unverzichtbares nicht-invases und hochselektives bildgebendes Verfahren in der Medizin. MR Tomographie wird kommerziell in der klinischen Diagnostik und der Forschung für Gehirnkrankheit, z.B. Epilepsie, Alzheimer und Parkinson, angewandt. In den Neurowissenschaften haben sich Kleintiere als biologische Modelle für die grundlegenden Studien zur diesen Gehirnkrankheiten etabliert. MR Methoden sind ein wertvolles Werkzeug um die Morphologie und den Metabolismus von Kleintieren zu untersuchen. Die Modelle für die Untersuchung von Gehirnkrankheiten schließen Zellen/Zellkulturen und organotypische hippocampale Schnittkulturen (OHSC) mit ein. Obwohl die MR Mikroskopie für die Untersuchung von OHSC schon angewandt wurde fehlt eine effektive Plattform für umfangreiche longitudinale Studien an OHSC wie sie in den Neurowissenschaften üblich sind.
Zwei Detektorkonzepte für die MR Mikroskopie inklusive ihrer Auslegung, der Herstellung und der Charakterisierung, werden in dieser Arbeit beschrieben. Beide Konzepte basieren auf Herstellungsmethoden welche hohe Fertigungsgenauigkeiten zulassen und in ihrem Herstellungsvolumen skalierbar sind. Hohle solenoide Mikrospulen welche für hochauflösende Untersuchung von Zell und Zellanhäufungen geeignet sind werden eingeführt. Die Herstellung basiert auf dem automatisierten wickeln von Mikrospulen, eine skalierbare und hochpräzise Fertigungsmethode der Mikrotechnologie. Zudem werde induktiv gekoppelte Ober ächenspulen eingeführt. Diese Oberflächenspulen fokussieren den magnetischen Fluss und werden deshalb Lenz Linsen genannt. Die Lenz Linsen werden mit kabelgebundenen und induktiv gekoppelten Spulen verglichen. Ihre Breitband-Fähigkeit machen sie zu einem idealen Kandidaten für die Nutzung in verschiedensten MR Tomographie Systemen.
Die Lenz Linsen wurden für den Einsatz in einer MR kompatiblen Inkubationsplattform ausgelegt, welche in dieser Arbeit entwickelt wurde. Der MR Inkubator erweitert die Funktionalität eines MR Tomographen um neurologische Gewebe (z.B. OHSC) über mehrere Stunden andauernde MR Messungen am Leben zu erhalten. Der MR Inkubator erlaubt longitudinale Studien an OHSC und bietet damit eine Plattform für umfangreiche Studien in den Neurowissenschaften.
Die Lenz Linsen wurden zusammen mit dem MR Inkubator für MR Mikroskopie Mes- sung von akuten/ xierten hippocampalen Schnitten und OHSC genutzt. Die Resultate dieser MR Mikoskopie Messungen zeigen dass in OHSC die grobe Zytoarchitektur sicht- bar ist, ohne dass die OHSC während der Messungen sterben. Somit ist das eingeführte System bereit für longitudinale Studien an OHSC, welche bereits für die Aufklärung der Epilepsieprogression begonnen wurden.