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27. MÄRZ bis 26. JUNI 2022 | Digital
25.-27. MAI 2022 | RheinMain CongressCenter | Wiesbaden
25.-27. MAI 2022 | RheinMain CongressCenter | Wiesbaden
VIELFALT LEBEN - ZUKUNFT GESTALTEN
Wissenschaftliche Sitzung
MRT und MPI: Neueste Entwicklungen
28
AprilVeranstaltungsdetails
- Veranstalter
- Deutsche Röntgengesellschaft e.V
- Art
- Wissenschaftliche Sitzung
- Thema
- Gerätetechnik
- Zielgruppe
- Ärzte in Weiterbildung (AiW), Fachärzte, Ingenieure / Naturwiss., Studenten
Zertifizierungen
1 CME Punkt Kategorie A
Informationen
- Moderation
- Johannes Martin Salamon (Bad Oldesloe)
Matthias Gräser (Lübeck)
Ablauf
18:15 - 18:30
Vortrag (Fortbildung)
Einführung in die MPI (Magnetic Particle Imaging)
Johannes Martin Salamon (Bad Oldesloe)
Kurzzusammenfassung
Das Magnetic Particle Imaging (MPI) verwendet superparamagnetische Eisenoxidpartikel (SPIOs) als Tracersubstanz. Als strahlungsfreie tomografische Bildgebungsmethode liefert MPI schnell, hintergrundsignalfrei, sensitiv, und potentiell auch quantifizierbar 4D Informationen über die räumliche Verteilung von SPIOs. Experimentelle Studien zeigten die Machbarkeit in lebenden Organismen. Durch die ständige Optimierung der SPIOs, der Hardware und der Software (z. B. Rekonstruktionsalgorithmen) hat diese Bildgebungstechnologie zudem das Potenzial, sehr geringe Konzentrationen von SPIOs zu detektieren und 3D-Bilder in Echtzeit zu erstellen oder sogar magnetische Gegenstände im Raum aktiv zu bewegen, was die Modalität für die molekulare Bildgebung und interventionelle Anwendungen interessant macht. Potenzielle Einsatzgebiete der MPI sind kardiovaskuläre Anwendungen (Angiographien, Beurteilung der Herzvitalität, Gewebeperfusion, Plaque-Markierung, endovaskuläre Interventionen, Detektion von Blutungsquellen) oder Anwendungen in der Tumor-, Molekularen- und Zellbildgebung (passives und aktives Targeting, molekulare Therapien, Zellmarkierung und Zellmonitoring). Mit Hilfe von Bildfusionstechniken kann eine anatomische Koregistrierung mit einem zweiten Bildgebungsverfahren durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang erwiesen sich computertomographische und magnetresonanztomographische Datensätze als ideal für die anatomische Überlagerung des MPI-Signals. Das größte derzeit bestehende Problem der MPI ist die real noch hohe Artefaktanfälligkeit sowie die relativ geringe Sensitivität, die bisher nicht durch Tracer ausgeglichen werden kann die in adäquater Zeit vom Körper sicher verstoffwechselt oder ausgeschieden werden.
Lernziele
Vor- und Nachteile der MPI im Vergleich zu den klinisch etablierten Bildgebungsmethoden
Technische Grundlagen und Funktionsprinzip
Denkbare präklinische Anwendungsgebiete
Technische Grundlagen und Funktionsprinzip
Denkbare präklinische Anwendungsgebiete
18:30 - 18:35
Vortrag (Wissenschaft)
Compressed sense (CS) ermöglicht Scanzeitreduktion von Sequenzen zur Metallartefaktreduktion (MARS) sowie weitere Artefaktabnahme gegenüber MARS ohne CS
Florian Siedek (Köln)
Zielsetzung
Die Zunahme von orthopädischen Implantaten erschwert immer häufiger die MR-Bildgebung, denn bestimmte metallische Komponenten führen zu Suszeptibilitätsartefakten, die eine suffiziente Beurteilung der MR-Bilder verhindern. Postoperative Komplikationen machen dennoch oft eine MRT zur Evaluation möglicher Therapieoptionen notwendig. Sequenzen zur Metallartefaktreduktion (MARS) zeigten bereits eine Reduktion der Artefaktüberlagerung des umgebenden Gewebes, jedoch zu Kosten der Akquisitionszeit. Das Ziel der Studie ist, die Anwendung von Compressed sense (CS) zur Beschleunigung der MARS im Hinblick auf gebräuchliche Materialien zu untersuchen.
Material und Methoden
Diese Phantomstudie sollte CS zur Beschleunigung der MARS bei 1,5T untersuchen, indem 3 slice-encoding for metal artifact correction (SEMAC)-Einstellungen (weak/medium/strong) und 3 CS-Beschleunigungsfaktoren (NoCS/2/4) an 3 Metallstäben (Stahl/Titan/Multimetalllegierung) in PDw- und T1w-Sequenzen miteinander verglichen werden. Mittels eines eigenen MATLAB-Skriptes nutzten wir Histogrammanalysen zur automatisierten Berechnung der Artefaktausdehnung (Radius + Pixelanzahl).
Ergebnisse
In PDw und T1w riefen Titanstäbe die kleinsten (p<0,0001) und Multimetalllegierungsstäbe (MML) die größten (p<0,0002) Artefakte hervor. Mit zunehmendem SEMAC-Level (SL) kam es in PDw zur geringeren Artefaktausdehnung durch MML und Stahlstäbe (p<0,01), während das SL in T1w und für alle Titanstäbe keine signifikante Reduktion brachte. CS reduzierte die Scanzeit signifikant für alle SL in PDw und T1w (p<0,001), insbesondere für SL strong (p<0,0001). Die Artefaktausdehnung war kleiner in allen SL und bei allen Stäben in beiden CS-Faktoren verglichen mit NoCS, jedoch zumeist nicht signifikant. Nur in Stahlstäben war die Artefaktreduktion für SL medium/strong und CS 2/4 signifikant (p=0,032).
Schlußfolgerungen
Die Kombination von MARS und CS reduziert Artefakte zusätzlich gegenüber der MARS bei klinisch akzeptablen Scanzeiten, was deren häufigere Nutzung im klinischen Workflow erlaubt.
Teilnahme Young Investigator Award
18:35 - 18:40
Vortrag (Wissenschaft)
Pulmonale 3D-UTE MRT bei Patienten mit Cystischer Fibrose zur Evaluation des Therapieansprechens unter CFTR-Modulator Therapie
Julius Frederik Heidenreich (Würzburg)
Zielsetzung
Bestimmung der Ventilationsinhomogenität mit einer 3D „ultrashort echo time“ (UTE) MRT Sequenz zur Verlaufsbeurteilung von Patienten mit Cystischer Fibrose (CF) unter einer neuartigen CFTR-Modulator Therapie.
Material und Methoden
Es wurden 16 Patienten mit CF an einem 3T Scanner (Magnetom Prisma, Siemens) mit einer 3D-UTE MRT Sequenz im Atemstopp untersucht. Mit einer Akquisitionszeit von je 12s wurden 6 3D-Datensätze der gesamten Lunge alternierend in Inspiration und Exspiration aufgenommen. Die fraktionierte Ventilation (FV) wurde anhand der Veränderung der Signalintensität zwischen den Atemzuständenberechnet. Die Verteilungsbreite der Ventilationswerte (berechnet mittels Interquartilenbreite (IQR) als Maß für die Ventilationsinhomogenität) wurde mit Parametern des klinisch für die Verlaufsbeurteilung etablierten Gasauswasch-Tests (Lung Clearance Index, LCI) korreliert. Nach initialer Untersuchung in 2019 erhielten 8 Patienten zwischenzeitlich die neu zugelassene CFTR-Modulator Kombination Kaftrio (ivacaftor / tezacaftor / elexacaftor). 8 Patienten erhielten keine Therapie.
Ergebnisse
Wie in einer früheren Studie zeigte sich auch in der Follow-Up Untersuchung eine starke Korrelation zwischen IQR und LCI (Spearman’s r = 0.9, p < 0.01). Veränderungen des LCI zwischen initialer und Follow-Up Untersuchung führten zu vergleichbaren Änderungen der Ventilationsinhomogenität (IQR) in der MRT: Patienten unter CFTR-Modulator Therapie zeigten eine deutliche klinische Verbesserung und einen verminderten LCI, was gleichermaßen mit der IQR abgebildet werden konnte (Wilcoxon p = 0.02).
Schlußfolgerungen
Die CFTR-Modulator Kombination verspricht für viele CF-Patienten eine klinische Verbesserung. Die pulmonale 3D-UTE MRT ermöglicht bei sehr kurzen Untersuchungszeiten durch Bestimmung der Ventilationsinhomogenität die Evaluation des Therapieansprechens und liefert im Gegensatz zu klinischen Lungenfunktionsprüfungen zusätzlich die morphologische Abbildung der Lunge.
18:40 - 18:45
Vortrag (Wissenschaft)
Steuerung und Visualisierung eines endovaskulären Mikroroboters mittels Magnetic Particle Imaging
Franz Wegner (Lübeck)
Zielsetzung
Es wird ein neuer Ansatz für endovaskuläre Therapien mittels eines magnetischen Mikroroboters vorgestellt. Der Mikroroboter wird durch die Magnetfelder eines Magnetic Particle Imaging (MPI) Scanners gesteuert und visualisiert.
Material und Methoden
Für die Experimente wurde ein mit einem Wasser-Glycerin-Gemisch gefülltes 3D-gedrucktes Phantom einer humanen Arteria cerebri media verwendet. Als Mikroroboter diente ein 3D-gedruckter gewundener Schwimmer (Länge: 3 mm, Durchmesser: 1,2 mm). Um für die Steuerung und Visualisierung notwendige magnetische Eigenschaften zu erzeugen, wurde der Schwimmer mit magnetischen Nano- und Mikropartikeln beschichtet. Die erforderlichen Magnetfelder wurden mit einem kommerziellen MPI-Scanner (25/20 FF, Bruker BioSpin) erzeugt. Für die Steuerung wurden rotierende Magnetfelder (f = 10 Hz) angelegt. Der Schwimmer folgte der Rotation der Felder und aufgrund seiner Geometrie wurde eine Vorwärtsbewegung induziert. Die Magnetfelder wurden entsprechend des Weges, den der Schwimmer nehmen sollte, vorausberechnet und appliziert. Die Visualisierung erfolgte sequenziell nach jedem Navigationsschritt.
Ergebnisse
Der Schwimmer konnte präzise durch das Gefäßphantom in ein Aneurysma gelenkt und in einem schrittweisen Ansatz visualisiert werden. Die Genauigkeit der Lokalisation des Mikroroboters mit MPI beträgt 0,68 mm.
Schlußfolgerungen
Es ist möglich, einen magnetischen Schwimmer mit den Magnetfeldern eines MPI-Scanners durch ein Gefäßphantom in Richtung eines Aneurysmas zu steuern und sequenziell zu visualisieren. Dies ebnet den Weg für neue Mikroroboter-basierte endovaskuläre Therapien.
Teilnahme Young Investigator Award
18:45 - 18:50
Vortrag (Wissenschaft)
Sicherheit eines neuen Stentdesigns hinsichtlich der Erwärmung in Magnetic Particle Imaging und Magnetresonanztomographie
Ulrike Grzyska (Lübeck)
Zielsetzung
Evaluation des Erwärmungsverhaltens eines redilatierbaren und damit ‚mitwachsenden‘ Stents zur Behandlung der Aortenisthmusstenose im Kindesalter während der Bildgebung mittels Magnetic Particle Imaging (MPI) und Magnetresonanztomographie (MRT).
Material und Methoden
Es wurden zwei Gruppen eines Kobalt-Chrom-Stents (BabyStent, OSYPKA AG, Rheinfelden, Deutschland) untersucht, welcher ein spezielles Stentdesign hat. Ab einem bestimmten Durchmesser verliert er an vorgesehenen Sollbruchstellen seine radiale Integrität. Für die MPI Messungen wurden insgesamt 12 BabyStents verwendet, aus jeder Gruppe wurden Stents auf 6, 8, 10, 12, 14 und 16 mm dilatiert. In der ersten Gruppe brachen die Streben ab einem Durchmesser von > 12 mm, in der zweiten Gruppe ab einem Durchmesser von > 14 mm. In der MRT wurden exemplarisch der kleinste (6 mm) und der größte Stent, welcher sowohl mit geöffneten und geschlossenen Streben (14 mm) vorlag gemessen. Während 7-minütiger MPI- und MRT-Scans wurden Temperaturmessungen mit fiberoptischen Thermometern durchgeführt. Diese wurden direkt an den Stentstreben und als Referenz am Boden des nicht magnetischen Stenthalters platziert. Um ein „worst-case Szenario“ abzubilden, wurde Luft als Umgebungsmedium der Stents in MRT und MPI gewählt. In der MRT wurde die Erwärmung zudem in Abhängigkeit der Orientierung der Stents entlang der X- und Z-Achse untersucht.
Ergebnisse
Im MPI stiegen die gemessenen Temperaturdifferenzen zwischen der Referenz- und der Stenttemperatur bei Stents mit durchgehenden Streben und zunehmendem Durchmesser auf bis zu 4,7 K an. Die Stents mit diskontinuierlichen Streben (14 und 16 mm) zeigten nahezu keine Erwärmung. Im Gegensatz zu den MPI-Messungen war während der MRT-Messungen keine Erwärmung der untersuchten Stents messbar.
Schlußfolgerungen
Der BabyStent kann bezüglich der Erwärmung in Magnetwechselfeldern sicher für zukünftige Studien im MRT und MPI verwendet werden. Neben dem Durchmesser der Stents hat das Öffnen der Stentstreben einen messbaren Einfluss auf die Erwärmung.
18:50 - 19:15
Diskussion
Diskussion
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