Systematische Evaluation der Erwärmung intrakranieller EEG-Elektroden im MRT

Abstract

Fragestellung In dieser Arbeit wurde die Erwärmung von intrakraniellen Streifenelektroden im MRT-Scanner evaluiert. Hierbei wurden verschiedene, die Erwärmung beeinflussende Faktoren im Detail untersucht. Methodik Die Messungen wurden in einem gelgefüllten Phantom durchgeführt. Das Gel simuliert die elektrischen und thermischen Eigenschaften menschlichen Gewebes. Alle Temperaturmessungen wurden an einer Ad-Tech® Streifenelektrode durchgeführt. Mehrere Kabel und Anbauten wurden in verschiedenen Setups an die Streifenelektrode angeschlossen und systematisch in unterschiedlichen Entfernungen zur Scannerwand positioniert, um dann die Erwärmung der Elektroden zu untersuchen. Dafür wurden eine Spin-Echo-Sequenz und eine Echo- Planar-Imaging Sequenz durchgeführt. Ergebnisse Die stärkste Erwärmung zeigte sich an der distalen Einzelelektrode der Streifenelektrode. In der Spin-Echo- Sequenz zeigten sich überwiegend Erwärmungen oberhalb der empfohlenen Sicherheitsgrenze von 1 °C. Einzige Ausnahme bildete die Streifenelektrode ohne weitere Anbauten im Isozentrum des Scanners. In der Echo-Planar-Imaging- Sequenz waren die Erwärmungen zum überwiegenden Teil im Rahmen der empfohlenen Grenze von 1 °C. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Elektrode tendenziell stärker erwärmt, je näher sie der Scannerwand positioniert ist. Bezüglich des Einflusses der Anbauten an die Elektrode auf die Erwärmung konnten keine Gesetzmäßigkeiten festgestellt werden. Schlussfolgerung Bei der simultanen Anwendung von intrakranieller EEG und MRT kann es zum Teil zu deutlichen Erwärmungen der Elektrode kommen. Verschiedene Faktoren können vom Anwender beeinflusst werden, um die Erwärmung von intrakraniellen Elektroden möglichst gering zu halten. In der klinischen Anwendung von intrakraniellen Elektroden im MRT sollten bis zur Entwicklung von standardisierten Sicherheitsmechanismen stets in vitro-Messungen durchgeführt werden, bevor ein spezifischer Aufbau in vivo erfolgt.

Question In this work, heating of intracranial strip electrodes inside a MRI scanner was evaluated. Different factors that influence heating were examined. Methods Measurements were performed in a gel filled phantom. The gel simulated human tissue regarding electrical and thermal properties. All temperature measurements were performed on an Ad-Tech® Strip Electrode. Different cables and components were connected in different setups and were then positioned systematically in different distances to the MRI scanner wall to examine heating of the electrodes. For this, a Spin Echo sequence and an Echo Planar Imaging sequence were performed. Results Strongest heating of the strip electrode was measured at the most distal of the single electrodes. In the Spin Echo sequence, heating generally above recommended safety limits were measured. Single exception was the strip electrode positioned in the isocentre without any other components. In the Echo Planar Imaging sequence heating remained mostly within safety limits of less than 1 °C. It could be shown that the electrode tends to heat up more by being positioned closer to the scanner wall. There could not be shown any laws regarding the influence of any added components on heating. Conclusion Simultaneous use of intracranial EEG and MRI can lead to significant heating of intracranial EEG electrodes. Different factors can be influenced by the operator to minimize heating levels. In clinical practice, in vitro measurements should be performed prior to in vivo measurements as long as there do not exist standardized security mechanisms when using intracranial electrodes in MRI.