Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat als strahlungsarme Bildgebungsmethode in den letzten Jahren stetig an Bedeutung gewonnen. Parallel kam es zu einer Zunahme an Implantationen von Herzschrittmachern. Aufgrund unterschiedlichster Wechselwirkungen der Schrittmachersysteme mit dem MR-Feld, u.a. starker Erwärmung der Elektrodenspitze mit resultierender Gewebeschädigung, stellte ein Schrittmachersystem bis vor Kurzem eine Kontraindikation zur MRT dar. Dies änderte sich mit der Einführung bedingt MR-sicherer Systeme im Jahr 2008. Seither wurden nur endokardiale Elektroden zertifiziert, sodass Patienten mit epikardialen Elektroden, insbesondere Kinder, bis heute von MRT-Untersuchungen ausgeschlossen sind.
Methoden Ein neuartiges, mit Flüssigkeit durchströmbares MRT-Phantom wurde zur Untersuchung des Erwärmungsverhaltens epikardialer Schrittmacherelektroden im elektromagnetischen Feld eines MR-Scanners weiterentwickelt. Als Referenz-Elektrode wurde eine MRT-konditionale endokardiale Elektrode (Medtronic CapSureFix Novus 5076) verwendet. Die Untersuchungen erfolgten in einem 1,5 Tesla MR-Tomographen mittels eines festgelegten Sequenzprotokolls. Ziel der Studie ist der Vergleich des Erwärmungsverhaltens von MRT-konditionalen endokardialen Elektroden (Medtronic Typ 5076 und Typ 3830) und nicht MRT-konditionalen epikardialen Elektroden (Medtronic Typ 4965 und Typ 4968). Weiterhin soll der potentielle Kühlungseffekt der Blutzirkulation simuliert und evaluiert werden.
Ergebnisse Die Erwärmung der Referenz-Elektrode Typ 5076 war mit den Temperaturen der endokardialen Elektrode 3830 als auch mit den epikardialen Elektrodentypen 4965 und 4968 vergleichbar (siehe Tabelle). Es konnte eine durchströmungsbedingte prozentuale Reduktion der Erwärmung (Mittelwerte) für die endokardialen Elektroden von 30% (Typ 5076) und 27% (Typ 3830) sowie von 12% für die epikardiale Elektrode Typ 4965 ermittelt werden.
Maximaltemperaturen* TSE Temperatur (Schrittmacherplatzierung) SSFP Temperatur (Schrittmacherplatzierung) 5076 14,0°C (Ventrikel, links-pectoral) 5076 13,5°C (Ventrikel, links-pectoral) 3830 18,7°C (Ventrikel, links-pectoral) 3830 16,6°C (Ventrikel, links-abdominal) 4965 10,3°C (Ventrikel, links-abdominal) 4965 7,8°C (Ventrikel, links-abdominal) 4968 11,9°C (Atrium, Anode, abdominal) 4968 8,2°C (Atrium, Anode, abdominal) *die Berechnung der Werte erfolgte aus den ermittelten Maximaltemperaturen abzüglich der Ausgangstemperaturen
Schlussfolgerungen Das neuartige Herzmodell ermöglicht ein reproduzierbares Versuchssetting mit der Möglichkeit zur Simulation des Blutflusses. Die Erwärmung der MRT-konditionalen endokardialen Elektroden Typ 5076 und Typ 3830 war mit den nicht MRT-konditionalen epikardialen Elektrodentypen 4965 und 4968 vergleichbar. Die Durchströmung zeigte bei allen Elektroden einen Einfluss auf die Entwicklung der Maximaltemperaturen und könnte bei zulassungsrelevanten Computermodellen, zur Abschätzung des Risikos temperaturinduzierter Funktionsänderungen, berücksichtigt werden. Bei allen getesteten Elektrodentypen zeigten lediglich Sequenzen über der empfohlenen Spezifischen Absorptionsrate (SAR) über 2 W/kg nennenswerte Temperaturentwicklungen, sodass bei niedriger SAR das Risiko einer temperaturinduzierten Gewebeschädigung, sowohl durch endo- als auch epikardiale Elektroden, gering erscheint.
Magnetic resonance imaging (MRI) has become an increasingly applied modality for the evaluation of heart function over the last decade without inducing hazardous ionizing radiation to the patient. One of the major risks for pacemaker patients undergoing an MRI-scan is the induced lead heating resulting in tissue fibrosis and sensing errors. Nowadays there are several MRIconditional endocardial, transvenous pacing lead systems available. Until today there is no existing approval for patients with epicardial devices, especially children, to undergo MRI-scans. Methods: Using a 3D-printing-technique a new heart-phantom was developed that allowed active perfusion to simulate the cooling effect of the blood circulation in vivo. The implantation sites for the pacemaker leads could be filled with porcine myocardial tissue. The heating at the lead tip for the MRI-labeled endocardial lead Medtronic 5076 was compared to another endocardial lead 3830 and respectively to the epicardial leads 4965 (unipolar) and 4968 (bipolar) during six different MRI-sequences with a 1.5 Tesla MR-scanner. Further, the effect of heat-convection, due to the active perfusion, was calculated. Results The MRI-compatible lead 5076 presented a comparable increase in heating to the endocardial lead 3830 as well as the epicardial leads 4965 and 4968. A reproducible cooling effect due to the perfusion was shown with a mean decrease in temperatures of 30% for the endocardial lead 5076 and 27% for type 3830. Epicardial leads were less influenced by the perfusion compared to endocardial leads with a mean cooling effect of 12% (type 4965). Maximum Temperatures* TSE Temperature (pacemaker placement) SSFP Temperature (pacemaker placement) 5076 14.0°C (ventricle, left-pectoral) 5076 13.5°C (ventricle, left-pectoral) 3830 18.7°C (ventricle, left-pectoral) 3830 16.6°C (ventricle, left-pectoral) 4965 10.3°C (ventricle, left-abdominal) 4965 7.8°C (ventricle, left-abdominal) 4968 11.9°C (atrium, anode, abdominal) 4968 8.2°C (atrium, anode, abdominal) *Values calculated by Maximum Temperatures minus Starting Temperatures Conclusion The lead heating of the MRI-conditional lead 5076 was comparable to the endocardial lead 3830 and especially to the epicardial leads 4965 and 4968 without MRI compatibility. Perfusion seems to be a relevant factor that influences lead heating in vitro and could be considered for future evaluations. By restricting the applied SAR (< 2W/kg), MRI-scans could be safely performed for both epicardial and endocardial leads, but further research should follow.
