EP2280643A1 - Mikrowellenuntersuchung mit einem kontrastmittel - Google Patents

Mikrowellenuntersuchung mit einem kontrastmittel

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EP2280643A1
EP2280643A1 EP09757265A EP09757265A EP2280643A1 EP 2280643 A1 EP2280643 A1 EP 2280643A1 EP 09757265 A EP09757265 A EP 09757265A EP 09757265 A EP09757265 A EP 09757265A EP 2280643 A1 EP2280643 A1 EP 2280643A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contrast agent
microwave
examined
ion
gadolinium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09757265A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Leibfritz
Gerd Hechtfischer
René KRUPKA
Jan Prochnow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Publication of EP2280643A1 publication Critical patent/EP2280643A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
    • A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves using microwaves or terahertz waves

Definitions

  • the invention relates to a method, a
  • Measuring device a contrast agent and the use of a contrast agent for microwave-based examination.
  • Dielectric constants of objects to be examined, in particular living tissue are in part very homogeneous. Reliable results, which can be displayed in high contrast, are not always achievable with conventional microwave-based investigations.
  • magnetic resonance tomographies are prepared. With the help of contrast agents, more accurate results are achieved.
  • the preparation of magnetic resonance tomography requires a lot of effort. Furthermore, such an examination in intensive care patients is only possible with difficulty.
  • DE 44 33 572 A1 shows the use of gadolinium diethylenetriamine pentaacetate (Gd-DTPA) as a contrast agent in magnetic resonance examinations.
  • Gd-DTPA gadolinium diethylenetriamine pentaacetate
  • the invention is based on the object to provide a measuring device, a use, a contrast agent and a method for the examination of objects, which allow a low-load, accurate examination, and only require little effort.
  • the object is achieved according to the invention for the device by the features of independent claim 1, for use by the features of independent claim 4, for the contrast agent by the features of independent claim 10 and for the method by the features of independent claim 15.
  • Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
  • a measuring device includes a microwave transmitter, a microwave receiver, a control device, a contrast agent, and an electromagnet.
  • the controller controls the microwave transmitter, the microwave receiver and the electromagnet.
  • the contrast agent is incorporated in an object to be examined.
  • the electromagnet acts on the object to be examined with a magnetic field.
  • the contrast agent changes its polarization properties as a function of the field strength of the magnetic field.
  • the microwave transmitter sends a microwave signal into the object to be examined.
  • the object to be examined and the contrast agent scatter the microwave signal.
  • the contrast agent changes a polarization of the microwave signal.
  • the microwave receiver receives the scattered and polarized microwave signal. Thus, with little effort, a low-load examination of the object can be performed.
  • the microwave transmitter and / or the microwave receiver preferably focus successively on a plurality of locations within the object to be examined. So a high spatial resolution is achievable.
  • the control device preferably determines a microwave tomography from the received microwave signal. This achieves a detailed three-dimensional image.
  • a contrast agent is used in the microwave-based examination of an object.
  • the contrast agent is introduced into the object to be examined.
  • the contrast agent has a different permittivity and / or conductivity and / or polarization effect compared to its surroundings in the object to be examined. This achieves an increase in the accuracy of the microwave-based examination.
  • the contrast agent preferably contains a paramagnetic metal ion, preferably a gadolinium ion (Gd 3+ ) or an iron ion (Fe 3+ ) or an aluminum ion (Al 3+ ) or a technetium ion (Tc 3+ ) , So a particularly strong increase in accuracy can be achieved.
  • a paramagnetic metal ion preferably a gadolinium ion (Gd 3+ ) or an iron ion (Fe 3+ ) or an aluminum ion (Al 3+ ) or a technetium ion (Tc 3+ )
  • a paramagnetic metal ion preferably a gadolinium ion (Gd 3+ ) or an iron ion (Fe 3+ ) or an aluminum ion (Al 3+ ) or a technetium ion (Tc 3+ )
  • technetium ions brings a great increase in accuracy, it is disadvantageous
  • the contrast agent preferably contains a complex bond.
  • a very stable structure of the contrast agent can be achieved.
  • a high biocompatibility is achieved.
  • the contrast agent includes gadolinium and / or a gadolinium compound and / or Gadolinium diethylenetriamine pentaacetate (Gd-DTPA).
  • Gd-DTPA Gadolinium diethylenetriamine pentaacetate
  • the polarizing effect of the contrast agent is preferably enhanced or attenuated by an applied magnetic field.
  • polarizing effects of the object to be examined can be compensated.
  • An inventive method for examining an object uses a microwave transmitter, a
  • Microwave receiver a controller and a contrast agent.
  • the microwave transmitter and the microwave receiver are controlled by the controller.
  • the following steps are performed. - introducing the contrast agent into the object to be examined;
  • the object to be examined is preferably a tissue of a patient.
  • the contrast agent is preferably injected or swallowed.
  • the contrast agent preferably accumulates in certain areas of the tissue.
  • the particular areas of the tissue are preferably tumors.
  • an external magnetic field is applied.
  • the external magnetic field enhances or weakens a polarizing effect of the contrast agent.
  • a further increase of the contrast and thus the measurement accuracy is possible.
  • the external magnetic field preferably assumes at least two different field strengths in succession during the examination.
  • a comparison measurement can be performed. Polarizing effects of the tissue can thus be eliminated.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is the structural formula of an exemplary
  • FIG. 3 shows a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the measuring device according to the invention.
  • a patient 1 lies on a patient support 7.
  • electromagnets 8 are arranged below the patient 1, a housing 5 is arranged below the patient 1, a housing 5 is arranged.
  • the housing 5 includes a microwave transmitter 2, a microwave receiver 3, an antenna array 6, and a controller 4.
  • the microwave transmitter 2 and the microwave receiver 3 are connected to the antenna array 6 and the controller 4, respectively.
  • Control device 4 controls the microwave transmitter 2, the microwave receiver 3 and the electromagnets 8.
  • the object to be examined is a tissue of the patient 1.
  • a contrast agent is first introduced into the object to be examined.
  • the contrast agent is introduced by injecting into the tissue or a blood vessel.
  • the microwave transmitter 2 sends a microwave signal into the tissue of the patient 1 by means of the antenna array 6.
  • the microwave signal is scattered by the tissue and / or the contrast agent.
  • a change in the polarization of the microwave signal by the contrast agent can take place.
  • the scattered and possibly in its polarization changed microwave signal is received by the microwave receiver 3 by means of the antenna array 6.
  • Alignment of the contrast agent in the magnetic field achieved. This alignment changes the polarization properties of the contrast agent.
  • the procedure described above is for at least one field strength of the magnetic field repeated. By additional repetitions at different field strengths of the magnetic field, the accuracy can be further increased.
  • the control device 4 determines a microwave tomography from the received microwave signals. Since the contrast agent is not distributed homogeneously in the object to be examined, but rather accumulates in certain areas, an improvement in accuracy is achieved, in particular in these areas. In this embodiment, these areas are particularly heavily perfused areas, which suggest the presence of tumors. The detection of other pathologically altered tissue changes is also possible.
  • the contrast agent is a substance which has a different conductivity and / or dielectric constant and / or polarization effect compared to the object to be examined, in this case the human tissue.
  • biocompatibility is necessary in this embodiment.
  • the contrast agent is gadolinium diethylenetriamine pentaacetate (Gd-DTPA). That is, a triply positively charged gadolinium ion (Gd 3+ ) is in a complex bond with Diethylene triamine pentaacetate (DTPA). It is a very stable biocompatible contrast agent. Complex binding of diethylenetriamine pentaacetate (DTPA) with another paramagnetic metal ion is also possible.
  • Gd-DTPA gadolinium diethylenetriamine pentaacetate
  • DTPA Diethylene triamine pentaacetate
  • a first carbon atom is attached to a central nitrogen atom via a single bond.
  • two hydrogen atoms and a second carbon atom are bonded.
  • Carbon atom is bound by means of a double bond, a first oxygen atom.
  • a second oxygen atom is also bound to the second carbon atom by means of a single bond.
  • the second oxygen atom thus has a negative charge.
  • a third carbon atom is connected to the central nitrogen atom.
  • the third carbon atom is linked to two hydrogen atoms and to a fourth carbon atom via a single bond.
  • the fourth carbon atom is linked to two hydrogen atoms and to a second nitrogen atom via a single bond.
  • the second nitrogen atom is linked to a fifth carbon atom by a single bond.
  • the fifth carbon atom is linked to two hydrogen atoms and to a sixth carbon atom by a single bond.
  • the sixth carbon atom is linked by a double bond to a third oxygen atom.
  • the sixth carbon atom is still connected by a single bond to a fourth oxygen atom.
  • the fourth oxygen atom thus has a negative charge.
  • the second nitrogen atom is further connected to a seventh carbon atom.
  • the seventh carbon atom is connected to two hydrogen atoms and one eighth carbon atom.
  • the eighth carbon atom is connected to a fifth oxygen atom by a single bond.
  • the fifth oxygen atom is linked to a hydrogen atom.
  • the eighth carbon atom is linked to a sixth oxygen atom by means of a double bond.
  • the negative charges of the oxygen atoms form a complex bond with a triply positively charged gadolinium ion.
  • other triply positively charged paramagnetic ions may be substituted for the gadolinium ion.
  • iron ions, aluminum ions or technetium ions can be used.
  • technetium is disadvantageous to the extent that technetium is easily radioactive and thus causes a radiation exposure of the object to be examined.
  • a first step 30 the contrast agent is introduced into the object to be examined. If, for example, the object to be examined is human tissue, as shown in FIG. 1, the introduction takes place by injecting or orally by swallowing.
  • the object to be examined is positioned opposite an antenna. Different places within the object to be examined can thus be examined. Alternatively, different locations within the object to be examined may be examined by using an antenna array as shown in FIG.
  • the object to be examined or certain locations within the object to be examined are subjected to microwave signals.
  • a microwave signal is scattered by the object to be examined or by the contrast agent and possibly changed in its polarization.
  • a fifth step 34 the scattered and possibly changed in its polarization microwave signal is received.
  • the optional second step 31 to step 34 is repeated for different locations within the object to be examined.
  • a microwave tomography is determined from the received microwave signal or the received microwave signals.
  • a further increase in accuracy can be achieved by applying a magnetic field using a corresponding contrast agent. This is shown in more detail with reference to FIG. 1.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Objekts nutzt einen Mikrowellensender (2), einen Mikrowellenempfänger (3), eine Steuerungseinrichtung (4) und ein Kontrastmittel. Der Mikrowellensender (2) und der Mikrowellenempfänger (3) werden von der Steuerungseinrichtung (4) gesteuert. Die folgenden Schritte werden durchgeführt: - Einbringen des Kontrastmittels in das zu untersuchende Objekt; - Senden eines Mikrowellensignals in das zu untersuchende Objekt durch den Mikrowellensender (3); - Streuen des Mikrowellensignals durch das zu untersuchende Objekt und durch das Kontrastmittel; und - Empfangen des gestreuten Mikrowellensignals durch den Mikrowellenempfänger.

Description

Mikrowellenuntersuchung mit einem Kontrastmittel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine
Messvorrichtung, ein Kontrastmittel und die Verwendung eines Kontrastmittels zur mikrowellenbasierten Untersuchung .
Dielektrizitätskonstanten von zu untersuchenden Objekten, insbesondere lebendigem Gewebe, sind zum Teil sehr homogen. Zuverlässige Ergebnisse, welche kontrastreich dargestellt werden können, sind mit herkömmlichen mikrowellenbasierten Untersuchungen nicht immer erreichbar.
Alternativ werden Magnetresonanztomographien angefertigt. Mit Hilfe von Kontrastmitteln werden genauere Ergebnisse erzielt. Die Anfertigung von Magnetresonanztomographien erfordert jedoch einen hohen Aufwand. Weiterhin ist eine solche Untersuchung bei Intensivstationspatienten nur erschwert möglich.
So zeigt die DE 44 33 572 Al die Anwendung von Gadolinium- Diethylentriaminopentaacetat (Gd-DTPA) als Kontrastmittel bei Magnetresonanzuntersuchungen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Messvorrichtung, eine Verwendung, ein Kontrastmittel und ein Verfahren zur Untersuchung von Objekten zu schaffen, welche eine belastungsarme, genaue Untersuchung ermöglichen, und lediglich geringen Aufwand erfordern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1, für die Verwendung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 4, für das Kontrastmittel durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 10 und für das Verfahren durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung beinhaltet einen Mikrowellensender, einen Mikrowellenempfänger, eine Steuerungseinrichtung, ein Kontrastmittel, und einen Elektromagneten. Die Steuerungseinrichtung steuert den Mikrowellensender, den Mikrowellenempfänger und den Elektromagneten. Das Kontrastmittel ist in ein zu untersuchendes Objekt eingebracht. Der Elektromagnet beaufschlagt das zu untersuchende Objekt mit einem Magnetfeld. Das Kontrastmittel ändert in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfelds seine Polarisationseigenschaften. Der Mikrowellensender sendet ein Mikrowellensignal in das zu untersuchende Objekt. Das zu untersuchende Objekt und das Kontrastmittel streuen das Mikrowellensignal. Das Kontrastmittel verändert eine Polarisation des Mikrowellensignals. Der Mikrowellenempfänger empfängt das gestreute und in seiner Polarisation veränderte Mikrowellensignal. So kann mit geringem Aufwand eine belastungsarme Untersuchung des Objekts durchgeführt werden.
Der Mikrowellensender und/oder der Mikrowellenempfänger fokussieren bevorzugt nacheinander auf mehrere Orte innerhalb des zu untersuchenden Objekts. So ist eine hohe Ortsauflösung erreichbar. Die Steuerungseinrichtung bestimmt bevorzugt aus dem empfangenen Mikrowellensignal eine Mikrowellentomographie. So wird eine detaillierte dreidimensionale Abbildung erzielt .
Erfindungsgemäß wird ein Kontrastmittel in der mikrowellenbasierten Untersuchung eines Objekts verwendet. Das Kontrastmittel wird in das zu untersuchende Objekt eingebracht. Das Kontrastmittel weist gegenüber seiner Umgebung in dem zu untersuchenden Objekt eine abweichende Permittivität und/oder Leitfähigkeit und/oder Polarisationswirkung auf. So wird eine Erhöhung der Genauigkeit der mikrowellenbasierten Untersuchung erreicht .
Das Kontrastmittel beinhaltet bevorzugt ein paramagnetisches Metall-Ion, bevorzugt ein Gadolinium-Ion (Gd3+) oder ein Eisen-Ion (Fe3+) oder ein Aluminium-Ion (Al3+) oder ein Technetium-Ion (Tc3+) . So kann eine besonders starke Erhöhung der Genauigkeit erreicht werden. Obwohl der Einsatz von Technetium-Ionen eine starke Erhöhung der Genauigkeit erbringt, ist nachteilhaft, dass Technetium leicht radioaktiv ist und somit eine Strahlenbelastung in dem zu untersuchenden Objekt hervorruft. Vor einem Einsatz von Technetium ist somit eine Kosten-Nutzen-Abwägung durchzuführen.
Das Kontrastmittel enthält bevorzugt eine Komplexbindung. So kann eine sehr stabile Struktur des Kontrastmittels erreicht werden. Insbesondere eine hohe Biokompatibilität wird so erreicht.
Vorteilhafterweise beinhaltet das Kontrastmittel Gadolinium und/oder eine Gadolinium-Verbindung und/oder Gadolinium-Diethylentriaminopentaacetat (Gd-DTPA) . So sind einfach verfügbare Kontrastmittel einsetzbar.
Die polarisierende Wirkung des Kontrastmittels wird bevorzugt von einem angelegten Magnetfeld verstärkt oder abgeschwächt. So können polarisierende Wirkungen des zu untersuchenden Objekts ausgeglichen werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Untersuchung eines Objekts nutzt einen Mikrowellensender, einen
Mikrowellenempfänger, eine Steuerungseinrichtung und ein Kontrastmittel. Der Mikrowellensender und der Mikrowellenempfänger werden von der Steuerungseinrichtung gesteuert. Die folgenden Schritte werden durchgeführt. - Einbringen des Kontrastmittels in das zu untersuchende Objekt;
- Senden eines Mikrowellensignals in das zu untersuchende Objekt;
- Streuen des Mikrowellensignals durch das zu untersuchende Objekt und durch das Kontrastmittel, und
- Empfangen des gestreuten Mikrowellensignals durch den Mikrowellenempfänger. So ist eine hohe Genauigkeit der Untersuchung bei geringer Belastung des Untersuchungsobjekts möglich.
Das zu untersuchende Objekt ist bevorzugt ein Gewebe eines Patienten. Das Kontrastmittel wird bevorzugt injiziert oder geschluckt. Das Kontrastmittel reichert sich bevorzugt in bestimmten Bereichen des Gewebes an. Die bestimmten Bereiche des Gewebes sind bevorzugt Tumoren. So ist eine hochgenaue Untersuchung und Detektion von Tumoren möglich. Bevorzugt wird ein externes Magnetfeld angelegt. Das externe Magnetfeld verstärkt oder schwächt eine polarisierende Wirkung des Kontrastmittels. So ist eine weitere Erhöhung des Kontrasts und damit der Messgenauigkeit möglich.
Das externe Magnetfeld nimmt bevorzugt während der Untersuchung nacheinander zumindest zwei unterschiedliche Feldstärken an. So kann eine Vergleichsmessung durchgeführt werden. Polarisierende Effekte des Gewebes können so eliminiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Messvorriehtung;
Fig. 2 die Strukturformel eines beispielhaften
Kontrastmittels, und
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst wird anhand der Fig. 1 der Aufbau und die Funktionsweise der Messvorrichtung erläutert. Mittels Fig. 2 wird der Aufbau eines beispielhaften Kontrastmittels dargestellt. Abschließend wird anhand der Fig. 3 die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Ausfϋhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Ein Patient 1 liegt auf einer Patientenauflage 7. Neben dem Patienten 1 sind Elektromagneten 8 angeordnet. Unterhalb des Patienten 1 ist ein Gehäuse 5 angeordnet. Das Gehäuse 5 beinhaltet einen Mikrowellensender 2, einen Mikrowellenempfänger 3, ein Antennenarray 6 und eine Steuerungseinrichtung 4. Der Mikrowellensender 2 und den Mikrowellenempfänger 3 sind dabei jeweils mit dem Antennenarray 6 und der Steuerungseinrichtung 4 verbunden. Die
Steuerungseinrichtung 4 steuert den Mikrowellensender 2, den Mikrowellenempfänger 3 und die Elektromagneten 8.
Das zu untersuchende Objekt ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Gewebe des Patienten 1. Um eine Untersuchung durchzuführen, wird zunächst ein Kontrastmittel in das zu untersuchende Objekt eingebracht. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Kontrastmittel durch Injizieren in das Gewebe oder ein Blutgefäß eingebracht. Der Mikrowellensender 2 sendet mittels des Antennenarrays 6 ein Mikrowellensignal in das Gewebe des Patienten 1. Das Mikrowellensignal wird von dem Gewebe und/oder von dem Kontrastmittel gestreut. Zusätzlich kann eine Änderung der Polarisation des Mikrowellensignals durch das Kontrastmittel erfolgen. Das gestreute und evtl. in seiner Polarisation veränderte Mikrowellensignal wird von dem Mikrowellenempfänger 3 mittels des Antennenarrays 6 empfangen.
Durch Aktivierung der Elektromagneten 8 wird eine
Ausrichtung des Kontrastmittels im Magnetfeld erreicht. Durch diese Ausrichtung verändern sich die Polarisationseigenschaften des Kontrastmittels. Das zuvor dargestellte Vorgehen wird für zumindest eine Feldstärke des Magnetfelds wiederholt. Durch zusätzliche Wiederholungen bei unterschiedlichen Feldstärken des Magnetfelds kann die Genauigkeit weiter erhöht werden.
Die Steuerungseinrichtung 4 bestimmt aus den empfangenen Mikrowellensignalen eine Mikrowellentomographie. Da sich das Kontrastmittel nicht homogen in dem zu untersuchenden Objekt verteilt, sondern sich verstärkt in bestimmten Bereichen einlagert, wird eine Verbesserung der Genauigkeit insbesondere in diesen Bereichen erreicht. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Bereichen um besonders stark durchblutete Bereiche, welche auf die Anwesenheit von Tumoren schließen lassen. Auch die Detektion von anderen krankhaft veränderten Gewebeveränderungen ist so möglich.
Bei dem Kontrastmittel handelt es sich um eine Substanz, welche gegenüber dem zu untersuchenden Objekt, hier dem menschlichen Gewebe, eine abweichende Leitfähigkeit und/oder Dielektrizitätskonstante und/oder Polarisationswirkung aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist insbesondere eine Biokompatibilität notwendig.
Die Verwendung des Kontrastmittels zur Erhöhung der
Messgenauigkeit bei mikrowellenbasierten Untersuchungen ist auch ohne ein beteiligtes Magnetfeld möglich. Eine Polarisationsänderung findet dann nicht statt.
In Fig. 2 wird die Strukturformel eines Beispiel- Kontrastmittels dargestellt. Bei dem Kontrastmittel handelt es sich um Gadolinium-Diethylentriaminopentaacetat (Gd-DTPA) . D.h. ein dreifach positiv geladenes Gadolinium- Ion (Gd3+) befindet sich in einer Komplexbindung mit Diethylentriaminopentaacetat (DTPA) . Es handelt sich dabei um ein sehr stabiles biokompatibles Kontrastmittel. Eine Komplexbindung von Diethylentriaminopentaacetat (DTPA) mit einem anderen paramagnetischen Metall-Ion ist ebenso möglich.
Dabei ist an ein zentrales Stickstoffatom über eine Einfachbindung ein erstes Kohlenstoffatom gebunden. An das erste Kohlenstoffatom sind zwei Wasserstoffatome und ein zweites Kohlenstoffatom gebunden. An das zweite
Kohlenstoffatom ist mittels einer Zweifachbindung ein erstes Sauerstoffatom gebunden. An das zweite Kohlenstoffatom ist weiterhin ein zweites Sauerstoffatom mittels einer Einfachbindung gebunden. Das zweite Sauerstoffatom weist somit eine negative Ladung auf.
An das zentrale Stickstoffatom sind weiterhin zwei identische Strukturen gebunden. Im Folgenden wird eine dieser Strukturen beschrieben. Mittels einer Einfachbindung ist ein drittes Kohlenstoffatom mit dem zentralen Stickstoffatom verbunden. Das dritte Kohlenstoffatom ist mit zwei Wasserstoffatomen und mittels einer Einfachbindung mit einem vierten Kohlenstoffatom verbunden. Das vierte Kohlenstoffatom ist mit zwei Wasserstoffatomen und mittels einer Einfachbindung mit einem zweiten Stickstoffatom verbunden.
Das zweite Stickstoffatom ist mittels einer Einfachbindung mit einem fünften Kohlenstoffatom verbunden. Das fünfte Kohlenstoffatom ist mit zwei Wasserstoffatomen und mittels einer Einfachbindung mit einem sechsten Kohlenstoffatom verbunden. Das sechste Kohlenstoffatom ist mittels einer Zweifachbindung mit einem dritten Sauerstoffatom verbunden. Das sechste Kohlenstoffatom ist weiterhin mittels einer Einfachbindung mit einem vierten Sauerstoffatom verbunden. Das vierte Sauerstoffatom weist somit eine negative Ladung auf.
Das zweite Stickstoffatom ist weiterhin mit einem siebten Kohlenstoffatom verbunden. Das siebte Kohlenstoffatom ist mit zwei Wasserstoffatomen und einem achten Kohlenstoffatom verbunden. Das achte Kohlenstoffatom ist mittels einer Einfachbindung mit einem fünften Sauerstoffatom verbunden. Das fünfte Sauerstoffatom ist mit einem Wasserstoffatom verbunden. Weiterhin ist das achte Kohlenstoffatom mittels einer Zweifachbindung mit einem sechsten Sauerstoffatom verbunden.
Die negativen Ladungen der Sauerstoffatome bilden mit einem dreifach positiv geladenen Gadolinium-Ion eine Komplexbindung. Alternativ können andere dreifach positiv geladene paramagnetische Ionen anstatt des Gadolinium-Ions eingesetzt werden. Beispielsweise können Eisen-Ionen, Aluminium-Ionen oder Technetium-Ionen eingesetzt werden. Der Einsatz von Technetium ist jedoch insoweit nachteilhaft, dass Technetium leicht radioaktiv ist und damit eine Strahlenbelastung des zu untersuchenden Objekts hervorruft .
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt 30 wird das Kontrastmittel in das zu untersuchende Objekt eingebracht. Handelt es sich beispielsweise bei dem zu untersuchenden Objekt um menschliches Gewebe, wie in Fig. 1 dargestellt, so erfolgt das Einbringen durch Injizieren oder oral durch Schlucken. In einem optionalen zweiten Schritt 31 wird das zu untersuchende Objekt gegenüber einer Antenne positioniert. Unterschiedliche Orte innerhalb des zu untersuchenden Objekts können so untersucht werden. Alternativ können unterschiedliche Orte innerhalb des zu untersuchenden Objekts durch den Einsatz eines Antennenarrays, wie in Fig. 1 dargestellt, untersucht werden. In einem dritten Schritt 32 wird das zu untersuchende Objekt, bzw. werden bestimmte Orte innerhalb des zu untersuchenden Objekts mit Mikrowellensignalen beaufschlagt .
In einem vierten Schritt 33 wird das Mikrowellensignal durch das zu untersuchende Objekt bzw. durch das Kontrastmittel gestreut und evtl. in seiner Polarisation verändert. In einem fünften Schritt 34 wird das gestreute und evtl. in seiner Polarisation veränderte Mikrowellensignal empfangen. Der optionale zweite Schritt 31 bis zu dem Schritt 34 wird für unterschiedliche Orte innerhalb des zu untersuchenden Objekts wiederholt. In einem sechsten Schritt 35 wird aus dem empfangenen Mikrowellensignal bzw. den empfangenen Mikrowellensignalen eine Mikrowellentomographie bestimmt.
Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit kann durch das Anlegen eines Magnetfeldes bei Verwendung eines entsprechenden Kontrastmittels erreicht werden. Dies ist anhand von Fig. 1 näher dargestellt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, können unterschiedliche Kontrastmittel eingesetzt werden. Auch eine Untersuchung unterschiedlichster Objekte ist möglich. So ist auch die Materialprüfung ein denkbares Anwendungsfeld. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Messvorrichtung mit einem Mikrowellensender (2), einem Mikrowellenempfänger (3), einer Steuerungseinrichtung (4), einem Kontrastmittel, und einem Elektromagneten (8), wobei die Steuerungseinrichtung (4) den Mikrowellensender
(2), den Mikrowellenempfänger (3) und den Elektromagneten
(8) steuert, wobei das Kontrastmittel in ein zu untersuchendes Objekt eingebracht ist, wobei der Elektromagnet (8) das zu untersuchende Objekt mit einem Magnetfeld beaufschlagt, wobei das Kontrastmittel in Abhängigkeit der Stärke des
Magnetfelds seine Polarisationseigenschaften ändert, wobei der Mikrowellensender (2) ein Mikrowellensignal in das zu untersuchende Objekt sendet, wobei das zu untersuchende Objekt und das Kontrastmittel das Mikrowellensignal streuen, wobei das Kontrastmittel eine Polarisation des Mikrowellensignals verändert, wobei der Mikrowellenempfänger (3) das gestreute und in seiner Polarisation veränderte Mikrowellensignal empfängt.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender (2) und/oder der Mikrowellenempfänger (3) nacheinander auf mehrere Orte innerhalb des zu untersuchenden Objekts fokussieren.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (4) aus dem empfangenen Mikrowellensignal eine Mikrowellentomographie bestimmt.
4. Verwendung eines Kontrastmittels in der mikrowellenbasierten Untersuchung eines Objekts, wobei das Kontrastmittel in das zu untersuchende Objekt eingebracht wird, und wobei das Kontrastmittel gegenüber seiner Umgebung in dem zu untersuchenden Objekt eine abweichende Permittivität und/oder Leitfähigkeit und/oder Polarisationswirkung aufweist .
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel ein paramagnetisches Metall-Ion, bevorzugt ein Gadolinium-Ion (Gd3+) oder ein Eisen-Ion (Fe3+) oder ein Aluminium-Ion (Al3+) oder ein Technetium- Ion (Tc3+) beinhaltet.
6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel eine Komplexbindung enthält.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel Gadolinium und/oder eine Gadolinium-Verbindung und/oder Gadolinium- Diethylentriaminopentaacetat (Gd-DTPA) enthält.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisierende Wirkung des Kontrastmittels von einem angelegten Magnetfeld verstärkt oder abgeschwächt wird.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel die folgende Struktur aufweist:
wobei
N ein Stickstoffatom,
0 ein Sauerstoffatom,
H ein Wasserstoffatom und
Gd3+ ein dreifach geladenes Kation von Gadolinium bezeichnen.
10. Kontrastmittel zur Verwendung zur mikrowellenbasierten Diagnostik von Veränderungen in Gewebe, wobei das Kontrastmittel die folgende Strukturformel aufweist :
wobei
N ein Stickstoffatom,
O ein Sauerstoffatom,
H ein Wasserstoffatom und X3+ ein dreifach geladenes Kation bezeichnen.
11. Kontrastmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet:, dass X3+ ein paramagnetisches Metall-Ion, bevorzugt ein Gadolinium-Ion (Gd3+) oder ein Eisen-Ion (Fe3+) oder ein Aluminium-Ion (Al3+) oder ein Technetium-Ion (Tc3+) ist.
12. Kontrastmittel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass X3+ mittels einer Komplexbindung gebunden ist.
13. Kontrastmittel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass das Kontrastmittel gegenüber dem Gewebe eine abweichende Permittivität und/oder Leitfähigkeit und/oder Polarisationswirkung aufweist.
14. Kontrastmittel nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisierende Wirkung des Kontrastmittels von einem angelegten Magnetfeld verstärkt oder abgeschwächt wird.
15. Verfahren zur Untersuchung eines Objekts mit einem Mikrowellensender (2), einem Mikrowellenempfänger (3), einer Steuerungseinrichtung (4) und einem Kontrastmittel, wobei der Mikrowellensender (2) und der Mikrowellenempfänger (3) von der Steuerungseinrichtung (4) gesteuert werden, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Einbringen des Kontrastmittels in das zu untersuchende
Objekt; - Senden eines Mikrowellensignals in das zu untersuchende Objekt durch den Mikrowellensender;
- Streuen des Mikrowellensignals durch das zu untersuchende Objekt und durch das Kontrastmittel, und - Empfangen des gestreuten Mikrowellensignals durch den Mikrowellenempfänger (3) .
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zu untersuchende Objekt ein Gewebe eines Patienten (1) ist, dass das Kontrastmittel injiziert oder geschluckt wird, dass sich das Kontrastmittel in bestimmten Bereichen des Gewebes anreichert, und dass die bestimmten Bereiche Tumoren sind.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel ein paramagnetisches Metall-Ion, bevorzugt ein Gadolinium-Ion (Gd3+) oder ein Eisen-Ion
(Fe3+) oder ein Aluminium-Ion (Al3+) oder ein Technetium- Ion (Tc3+) beinhaltet.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel Gadolinium und/oder eine Gadolinium-Verbindung und/oder Gadolinium- Diethylentriaminopentaacetat (Gd-DTPA) enthält.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel gegenüber seiner Umgebung in dem zu untersuchenden Objekt eine abweichende Permittivität und/oder Leitfähigkeit und/oder Polarisationswirkung aufweist.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein externes Magnetfeld angelegt wird, und dass das externe Magnetfeld eine polarisierende Wirkung des Kontrastmittels verstärkt oder abschwächt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Magnetfeld während der Untersuchung nacheinander zumindest zwei unterschiedliche Stärken annimmt .
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