Jeder kennt die Gefahr, wenn Metalle in die Nähe eines MRT geraten. Die teils schrecklichen Bilder von Unfällen brennen sich ein, wenn man sie gesehen hat. Doch manchmal geht es nicht ohne entsprechende Anschlüsse der Patienten an Kabel oder ähnliches. Zum Beispiel erfolgt eine Untersuchung des Herzens mit EKG oder des Gehirns mit EEG oder eine Stimulation von tiefliegenden Hirnstrukturen mittels temporaler Interferenz-Stimulation (TI). Dafür muss der Patient oder die Patientin im MRT zusätzliche Elektroden am Brustkorb oder am Kopf tragen. Und genau hier stößt die kombinierte Methode an ihre Grenzen: Die Elektroden müssen per Kabel an ein Messgerät angeschlossen sein, und Kabel bestehen meistens aus Kupfer. Innerhalb des MRT können sie sich erhitzen – und obendrauf können sie die Bildgebung im MRT stören.
Neue Lösung aus der Schweiz
Forschende aus dem Empa-Labor „Advanced Fibers“ in St. Gallen haben im Rahmen eines Innosuisse-Projekts gemeinsam mit ihrem Industriepartner TI Solutions AG eine überraschende Lösung entwickelt. Ihre Elektrodenkabel bestehen nicht aus Kupfer, sondern aus Kunststoff – zumindest mehrheitlich. Anstelle von Metalldrähten wurden Bündel aus Polymerfasern eingesetzt, die mit einer hauchdünnen Metallschicht ummantelt sind. „Unser Ziel war es, ein Kabel mit einer sehr geringen, aber genau definierten metallischen Leitfähigkeit zu entwickeln“, sagt Dirk Hegemann. Die Leitfähigkeit müsse genug groß sein, damit das Signal übertragen werden könne, aber nicht so groß, dass es zu einer Interaktion mit dem MRT komme. Das Unternehmen TI Solutions, das Elektroden für Stimulation und Messung von Hirnströmen entwickelt, ist auf Hirnstimulation mittels TI und EEG spezialisiert. „Mit den ‚MRIComplead‘, den im Empa-Labor entwickelten MRT-kompatiblen Kabeln, haben unsere medizinischen Forschungspartner zum ersten Mal die Möglichkeit, die Wirkung von TI im Hirn mittels MRT sicher und störungsfrei sichtbar zu machen“, betont Sven Kühn, Forschungsleiter seitens des Industriepartners.
Beschichtung aus Silber und Titan
Die vordefinierte elektrische Leitfähigkeit ist nur einer der Ansprüche, denen die Kunststoffkabel genügen mussten. Um in der Medizin und der Forschung nutzbar zu sein, mussten sie auch über längere Zeit stabil und widerstandsfähig sein, sowohl gegen Korrosion der Beschichtung als auch gegen die mechanischen Belastungen, die etwa beim Ein- und Ausstecken der Kabel entstehen. Die Forschenden probierten rund ein Dutzend Beschichtungen mit unterschiedlichen Materialien und Beschichtungstechniken aus. Als Gewinner erwies sich eine Beschichtung aus Silber und Titan. „Silber hat eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit“, erklärt Hegemann. „Das Titan setzt die Leitfähigkeit wieder etwas herunter, damit wir unseren vorgeschriebenen Bereich erreichen können.“ Die beiden Metalle stabilisieren sich zudem gegenseitig gegen Korrosion. Erste beschichtete Kunststoffkabel haben die Forschenden bereits während eines Jahres getestet und gezeigt, dass sich ihre Leitfähigkeit über diese Zeit kaum verändert hat.
Nach Bewährung soll Industrieproduktion folgen
Die hauchdünne Beschichtung, die weniger als einen halben Mikrometer dick ist, brachten die Forschenden mittels Magnetronsputtern auf die Faser auf: ein etabliertes Verfahren, das sich in einem industriell skalierbaren Rolle-zu-Rolle-Prozess anwenden lässt. Für die ersten Kabel haben die Empa-Forschenden bereits rund einen Kilometer an beschichteten Fasern hergestellt. Das Innosuisse-Projekt wurde 2025 erfolgreich abgeschlossen. Trotzdem bleiben die Partner in Kontakt. „Wir unterstützen unseren Industriepartner weiterhin, wenn es um Demonstratoren und erste Bemusterungen geht“, sagt Hegemann. Bewähren sich die Kunststoffkabel in diesen ersten Einsätzen, werden sie in die industrielle Produktion übergehen.
Quelle: Empa
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