Zielsetzung: Das Ziel dieser Arbeit war die Evaluation einer neuen Methode und eines Applikators zur MR-gesteuerten perkutanen intradiskalen Thermotherapie (MRgPIT) als Kombinationsverfahren aus perkutaner Laser Diskus Dekompression (PLDD) und Anuloplastie bei degenerativen Bandscheibenerkrankungen im offenen MRT. Material und Methodik: In einer Phantom- und Kadaverstudie wurden die Anwendung eines MR-kompatiblen Thermoablations-Applikators (Invivo Germany GmbH, Schwerin, D) sowie verschiedene Laserprotokolle für die Anuloplastie im offenen MRT (1.0 T Pa- norama HFO, Philips Healthcare, NL) evaluiert. Sechs interaktive Sequenzen (PDw, T1w, T2w TSE, T1w, T2w GRE, bSSFP) mit variierenden Phasenkodierrichtungen und Nadelorientierungen zum Hauptmagnetfeld B0 sowie variierten Echozeiten (TE) wurden hinsichtlich ihres Artefaktverhaltens und ihrer Nadel-Gewebe-Kontraste (CNR) evaluiert. Mit einem 1064 nm Nd:YAG-Laser wurden zudem fünf Laserprotokolle bei 2-6 Watt an humanen ex vivo Bandscheiben (n=50) durchgeführt und die Bandscheibenpräparate histologisch ausgewertet. Ergebnisse und Diskussion: Die PDw TSE-Sequenz zeigte die besten Artefaktgrößen (< 5) mm bei allen Orientierungen des Applikators zu B0. Die beste CNR wurde mit einer Echozeit von 20 ms erzielt. Die Ablation mit 5 Watt induzierte gleichmäßige histologische Veränderungen im dorsalen Anulus fibrosus, die mit einem Temperaturanstieg auf mindestens 60°C und somit einer gewünschten Denaturierung von Kollagen korrelierten. Es wurden keine kritischen Temperaturen an Risikostrukturen gemessen. Schlussfolgerung: Der MRgPIT-Applikator kann präzise unter interaktiver MR- Steuerung abgebildet und in der Bandscheibe positioniert werden. Eine Denaturierung von Kollagen im dorsalen Bandscheibenfaserring mittels Laserablation ist bei Verwendung entsprechender Laserparameter sicher durchführbar.
Introduction – Purpose: Evaluation of a new treatment option and applicator- system for MR-guided Percutaneous Intradiscal Thermotherapy (MRgPIT), a combinative method of Percutaneous Laser Discus Decompression (PLDD) and annuloplasty for the treatment of degenerative disc disease in open MRI. Materials and Methods: We evaluated the application of a MR-compatible thermoablative applicator-system (Invivo Germany GmbH, Schwerin, D) as well as different laser protocols for annuloplasty in an open MRI-system (1.0 T Panorama HFO, Philips Healthcare, NL) in a phantom and ex-vivo lumbar spines. Needle artefacts and contrast- to-noise ratios (CNR) of six interactive sequences (PD-, T1-, T2w TSE, T1-, T2w GRE, bSSFP) with varying echo-times (TE), phase encoding directions and needle orientations to the main magnetic field (B0) were evaluated. Additionally five laser protocols (Nd: YAG Laser, 2-6 Watt) were assessed in 50 ex vivo human intervertebral discs with subsequent histological evaluation. Results: We found the best needle artefacts (< 5 mm) for the PDw TSE sequence in all angles of the applicator- system to B0. A TE of 20 ms yielded the best CNR. Ablating with 5 Watt induced homogenous histological changes at the dorsal annulus, correlating with a rise in temperature to at least 60° C and therefore indicating denaturation of collagen. No critical temperatures were measured at sensitive structures. Conclusion: Real-time MR-guided positioning of the MRgPIT-applicator in the intervertebral disc is feasible and precise. Laser-induced denaturation of collagen in the dorsal annulus fibrosus is accurate and safe and may increase the annular stability if adequate laser parameters are chosen.
