Interview zur Lehre: MR Systems Engineering

Interviewer: Julian Rudat

Gesprächspartner: Marcus Prier und Bodo Gambal

Datum: 24.06.2021

Das Interview rund um die Lehrveranstaltung “Magnetic Resonance (MR) System Engineering” fand mit dem Betreuer des Kurses Marcus Prier und dem teilnehmenden Studenten Bodo Gambal statt. Während Marcus als Forschungsgruppenleiter am Forschungscampus STIMULATE ein Kooperationsprojekt mit dem Partner Neoscan Solutions GmbH sowie das Tabletop-Projekt betreut, bringt sich Bodo als HiWi und Student im dritten Semester des Studiengangs Medical Systems Engineering ebenfalls tatkräftig am Forschungscampus ein.

Wie ist der Kurs „MR System Engineering“ entstanden?

Marcus: Das „MR System Engineering“ bezieht sich darauf, dass wir in STIMULATE mittlerweile sowohl über die Firma Neoscan als auch über das Tabletop-Projekt komplette MRT-Systeme entwickeln. Um bestmögliche Forschung zu betreiben, ist es sinnvoll, Student:innen frühzeitig mit dem MRT vertraut zu machen. Dabei ist es jedoch grundsätzlich schwierig, Studierenden dieses Thema praktisch an den Großgeräten nahezulegen. Den Studierenden soll zunächst vor allem Grundwissen vermittelt werden, sodass sie zukünftig eigenständig Systeme entwickeln und diese verbessern können. Darum haben wir den Kurs im Masterstudiengang Medical Systems Engineering geschaffen. Dieser steht Ingenieursstudiengängen als Wahlfach, z.B. der Fachrichtungen Elektrotechnik und Informatik, aber auch der Physik, zur Verfügung. Hier können wir über das Tabletop-System - ein MRT im Tischformat - den Studierenden im hauseigenen FLEXtronic-Labor praktische Grundlagen der gesamten MRT-Hard- und Software lehren. Der Kurs findet immer im Sommersemester, abwechselnd zu der Theorie des Kurses „Methods of MRI“ durch den Lehrenden Prof. Oliver Speck, statt.

Soviel zur Theorie, was man lernen sollte. Was lernen Studierende tatsächlich in dem Kurs?

Bodo: Man lernt, die einzelnen MR-Komponenten zu analysieren, bzw. welche besonderen Spezifikationen für MR Anwendungen diese benötigen. Deren Aufbau und Verschaltung im System, welche Funktionen die Komponenten haben und die Wirkungsweise der Komponenten untereinander im System werden einem praktisch beigebracht.  

Das heißt ihr habt ein großes klinisches MRT auseinander gebaut?

Bodo: Nein, wir nutzen dazu kleine, selbstentwickelte Tabletop-Systeme im Forschungscampus STIMULATE. Interessant dabei zu sehen war, mit welchen einfachen Komponenten so ein „komplexes“ MRT-System gestaltet werden kann.

Habt ihr die Komponenten selber gebaut? Wie kann man sich die Arbeitsweise am Tabletop vorstellen?

Bodo: Man konnte sich innerhalb des Kurses zwei Projekte aus vier Aufgabenstellungen aussuchen. Diese wurden in zweier Gruppen durchgeführt. Wir wählten die Aufgabe, Gradienten-Spulen zu verkabeln und eine Testplatine für einen Low-Noise-Pre-Amplifier zu entwerfen. Dabei bekamen wir genaue Instruktionen und Hilfestellungen durch den Kursleiter, um die Komponenten dann eigenständig bauen zu können.

Wie ist der Kurs im Einzelnen aufgebaut?

Marcus: Formal ist es ein klassischer Vorlesungs- und Übungskurs, in dem in den ersten drei Vorlesungen Präsentationen über den kompletten Aufbau und die Funktionsweise des Tabletop-MRT angeboten wird. Nebenbei werden die Student:innen in Gruppen aufgeteilt und müssen sich in das erste Projekt einarbeiten sowie ein kurzes Protokoll anfertigen. Danach arbeiten die Studierenden im Labor. Zum Projektbeginn wird ein Testat abgelegt, in dem wir die Qualifikation zur Laborarbeit prüfen. Im Anschluss wird innerhalb von zwei Wochen verkabelt, gelötet und konstruiert. Anschließend folgt ein Funktionstest der gebauten Komponenten, in welchem alle Bauteilspezifikationen geprüft werden. Im FLEXtronic-Labor haben wir, dank der umfangreichen Ausstattung an Messgeräten, die Möglichkeit, Elektronik bis ins Kleinste zu testen. Die Parameter aus den Datenblättern der Komponenten können im Labor verglichen und selbst gemessen werden. Ich denke, diese anschauliche Arbeitsweise ist für Studierende faszinierend. Wenn alle Gruppen präzise gearbeitet haben, bauen wir die gefertigten Komponenten in ein Tabletop-MRT ein, womit dann MR-Signale gemessen und eigene MR-Bilder aufgenommen werden können.

Zu sehen, mit welchen doch einfachen, schnellen und arbeitsteiligen Schritten ein MRT-Bild praktisch erzeugt werden kann, fesselt die Studierenden sehr. Notwendige handwerkliche Fähigkeiten, wie professionelle Lötanwendungen, werden im Labor zusätzlich erlernt, da diese im Studium meist nicht vermittelt werden.

Wie hat sich der Kurs von anderen Lehrveranstaltungen unterschieden? Ist ein solcher praktischer Kurs für Studierende von Vorteil?

Bodo: Ja, auf jeden Fall. Die Kursleiter:innen haben sehr viel erklärt und auch immer wieder ihr Feedback gegeben. Somit hat man die Arbeitsaufgabe und den Ablauf wirklich sehr gut verstanden. Die Vorbereitungszeit war dabei vergleichbar mit anderen Praktika.

Ich persönlich konnte durch das Praktikum zusätzlich auch nützliches Wissen für meine HiWi-Tätigkeit im Forschungscampus STIMULATE erlangen. Ich beschäftige mich bei dieser Arbeit unter anderem auch mit Störungen am MR, genauer gesagt mit RF-Emissionen. Da gab es schon einige Fragestellungen, die ich mir selbst durch die Teilnahme am Praktikum beantworten konnte.

Wie ist das allgemeine Feedback zum Kurs?

Marcus: Zum Ende der Lehrveranstaltung gab es eine Evaluation bei der fünf von zwölf Studierenden ein Feedback gaben. Insgesamt wurde der Kurs dabei mit einer 1,0 bewertet. Die Teilbewertungen waren auch sehr positiv und lagen oftmals bei 100%. Für die freiwilligen Betreuer:innen, die sehr viel Mühe in die Vorbereitungen, das E-Learning Portal und in die erforderliche Lehre stecken, ist das zum Schluss natürlich eine große Freude. Ein wirklich tolles Feedback, welches von den Studierenden als Dank zurückkommt.

Vielen Dank für Eure Zeit. Hoffentlich wird der Kurs auch im kommenden Semester angeboten und findet dann genauso viel Zuspruch!

(August 2021)