Aktive Instrumentenführung in der Interventionellen MR-Tomographie: Einführungen in ein neues Konzept

 

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Zusammenfassung

Ziel: Beschreibung einer aktiven MR-Steuerungstechnik zur Visualisierung invasiv geführter Instrumente. Methoden: Das Grundprinzip des MR-Tracking basiert auf der Integration einer miniaturisierten Empfangsspule in das zu visualisierende Instrument. Nach Dokumentation der Lokalisationsgenauigkeit wurde die MR-Tracking-Methode im Hinblick auf einen In-vivo-Einsatz am Menschen bezüglich Biokompatibilität und Nebenwirkungen wie z.B. Erwärmung evaluiert. Als erste intravaskuläre Anwendungen am Tier wurden Embolisationen, Gefäßokklusionen sowie transjuguläre intrahepatische Punktionen MR-gesteuert durchgeführt. Perkutane Biopsien, Cholecystostomien und laparoskopische Anwendungen wurden ebenfalls unter Verwendung der MR-Tracking-Methodik durchgeführt. Ergebnisse: Die MR-Lokalisation der Katheterspitze korrelierte gut mit den konventionell radiologisch durchgeführten Messungen. Bei einer Feldstärke von 0.5 T blieb der Temperaturanstieg unter 2°C. Bei höheren Feldstärken zeigten die Ergebnisse, daß eine sorgfältige Überwachung der Sequenz-Parameter beim Einsatz von MR-Tracking wichtig ist. Das MR-Tracking ermöglichte eine robuste, simultan biplanare Darstellung der Instrumentenspitze in Echtzeit. Unter Verwendung von MR-Bildern als „Roadmaps” konnten verschiedenste intravaskuläre und perkutane Eingriffe unter MR-Kontrolle erfolgreich in vivo durchgeführt werden. Schlußfolgerungen: MR-Tracking ist ein flexibles Konzept zur Lokalisierung und Überwachung von Instrumenten in der MR-Umgebung. Verschiedene vorläufige In-vitro- und In-vivo-Evaluationen belegen Sicherheit, Lokalisationsgenauigkeit und Durchführbarkeit dieser biplanaren Lokalisierungstechnik in Echtzeit.

Summary

Purpose: An active MR-based guidance system for visualisation of invasive instruments is described. Methods: The principle of MR tracking is based on the integration of a miniaturised coil into the tip of the instrument itself. A phantom experiment was designed to demonstrate the localising accuracy of this technique. In addition, bicompatibility and warming effects were evaluated. Preliminary intravascular applications that were performed in animal experiments under MR guidance included embolisation, vascular occlusion as well as transjugular intrahepatic punctures. Percutaneous biopsies, cholecystostomies and laparoscopic applications were also evaluated with MR tracking. Results: Phantom experiments confirmed an excellent localisation accuracy of MR tracking compared top conventional radiography. At a field strength of 0.5 T, the temperature increase remained below 2°C. Results of phantom experiments revealed a potential of significant heating dependent on the sequence parameters employed. MR tracking allowed a robust, simultaneously biplanar visualisation of the instrument tips in real time. Based on MR „road map” images, various intravascular and percutaneous interventions were successfully performed in vivo under MR guidance. Conclusions: MR tracking is a flexible concept permitting monitoring in the guidance of instruments in an MR environment. Various preliminary in vitro and in vivo experiments demonstrate safety, localisation accuracy and feasibility of this biplanar localisation technique in real time.