Minimal-invasive Interventionen in der offenen 1.0 Tesla Magnetresonanztomographie

Abstract

Die MRT stellt eines der wesentlichen diagnostischen Verfahren in der Medizin dar und hat sich zur Bildgebung für alle Organsysteme etabliert. Seit über 10 Jahren wird die MRT zunehmend auch zur Steuerung und Kontrolle therapeutischer Interventionen eingesetzt. Die MRT kombiniert Eigenschaften wie hoher Weichteilkontrast, freie Wahl der Schichtebene, Verzicht auf ionisierende Strahlung, mit der Fähigkeit zur funktionellen Bildgebung, wie der Darstellung von Temperaturveränderungen in Körpergeweben und physiologischen Vorgängen wie Perfusion und Diffusion. Dies prädestiniert die MRT, um Therapieverfahren von perkutanen Tumorablationen über endovaskuläre und endoskopische Interventionen bis hin zur offenen Chirurgie zu unterstützen und zu überwachen. So ist die Einführung des offen konfigurierten Hochfeld-MRT bei 1.0 Tesla eine wichtige Innovation der letzten Jahre. Dieses MRT-System unterstützt alle Optionen der modernen MRT-Bildgebung, erlaubt einen direkten Zugang zum Patienten und ermöglicht somit die Verwendung des MRT als hochwertige interventionelle Bildgebungsmodalität. In den vorliegenden Arbeiten wurden Untersuchungen zur MR Navigation, Echtzeitbildgebung (MR Fluoroskopie) und zum Artefaktverhalten innovativer MR-kompatibler Interventionsinstrumente im offenen Hochfeld-MRT durchgeführt. Weitere Arbeiten überprüften die Spin-Gitter-Relaxationszeit T1 und Protonenresonanzfrequenz PRF zur Temperaturbestimmung im Gewebe (MR Thermometrie) bei hyperthermen Laser-Therapieverfahren. Abschließend wurde nach den Prinzipien der translationalen Medizin die klinische Anwendung minimal-invasiver Interventionen - spinale Schmerztherapie, Aspiration spinaler Zysten, Diskographie/Diskoblock, Lasertherapie Osteiodosteom und LITT der Leber - im offenen Hochfeld-MRT evaluiert. Die Ergebnisse zeigen die relevanten technischen Möglichkeiten und das große Potential des offenen Hochfeld-MRT als Bildsteuerungsmodalität. Diese Techniken können supplementär zu den anderen bildgebenden Verfahren (US, Fluoroskopie, CT) angewendet werden, insbesondere bei Interventionen, die unter diesen Modalitäten aufgrund schlechter Visualsierung, limitierten Zugangs oder fehlender Monitoringeigenschaften problematisch sind. Die vorgestellten Techniken können darüber hinaus die Qualität minimal-invasiver Therapien steigern und das Indikationsspektrum erweitern. Um die interventionelle MRT weiter voranzubringen, bedarf es einer kontinuierlichen Forschung und Entwicklung durch interventionelle Radiologen, interventionell und operativ tätige Kollegen anderer Fachdisziplinen sowie durch Physiker und Ingenieure. Nur durch eine multidisziplinäre Interaktion kann es zukünftig gelingen, diese komplexe Technologie und die dadurch ermöglichten Interventionen in die klinische Routine einzuführen.

Magnetic resonance imaging (MRI) is a major clinical diagnostic tool, having become an established imaging modality for all organ systems. For over a decade now, MRI has been increasingly used for guiding and monitoring therapeutic interventions. MRI combines high soft tissue contrast, multiplanar capabilities, and absence of ionizing radiation with the provision of functional information, for instance, on temperature changes in biological tissues or physiologic processes such as perfusion and diffusion. With these capabilities, MRI is an excellent candidate for assisting and monitoring a range of interventional procedures from percutaneous tumor ablation to endovascular and endoscopic interventions, to open surgery. The recent advent of open 1.0-Tesla high-field MR scanners is an important advance. Open- configuration MRI systems provide all options of state-of-the art MR imaging while at the same time enabling direct access to the patient and thereby allowing use of MRI as a sophisticated interventional imaging modality. The present studies investigated MR navigation, real-time imaging (MR fluoroscopy), and the occurrence of artifacts associated with the use of novel MR-compatible interventional instruments in an open high-field MR imager. Other studies investigated spin-lattice relaxation time, T1, and proton resonance frequency, PRF, for monitoring tissue temperatures (MR thermometry) during laser-induced hyperthermia. Finally, in accordance with the principles of translational medicine, we evaluated clinical applications of a series of minimally invasive interventions – spinal pain treatment, aspiration of spinal cysts, discography/discoblock, laser treatment of osteoid osteoma, and laser- induced thermotherapy (LITT) of the liver – in an open high-field MR system. The results outlined illustrate the major technical capabilities and the excellent potential of open high-field MRI as an image-guidance modality. MRI can be used as an adjunct to other imaging modalities (US, fluoroscopy, CT), especially when performing interventions where these modalities are limited due to poor visualization, inadequate access, or failure to ensure adequate monitoring. The techniques discussed can also improve the quality of minimally invasive interventions and expand their range of application. To further advance interventional MRI, continuous research and development activities are needed involving interventional radiologists, interventionalists and surgeons from other specialties, and physicists and engineers. This multidisciplinary effort is a prerequisite for the translation of this complex technology and the interventional options it provides to a clinical environment.