Key words interventional MRI - MR-guided biopsy - MR-guided ablation - MR-guided endovascular
procedures
Einleitung
Die MRT besitzt einen intrinsisch hohen Weichteilkontrast und bietet die Möglichkeit,
physiologische Parameter wie Blutfluss (Flussgeschwindigkeit und Flussvolumen), Diffusion,
Temperatur und Bewegung zu messen. Sie ist bereits unmittelbar nach ihrer Einführung
in die klinische Routine in den 80er-Jahren auch für die Steuerung und Überwachung
interventioneller Eingriffe herangezogen worden. Im Gegensatz zu den Schnittbildverfahren
CT oder Ultraschall kann die MRT jedoch nicht ohne einen erheblichen technischen Aufwand
zur Steuerung von Interventionen eingesetzt werden: Aufgrund des störenden Einflusses
des starken Hauptmagnetfeldes und der elektromagnetischen Wechselfelder erfordert
die interventionelle Überwachung des Patienten durch Messung von EKG-Signalen, Sauerstoffsättigung
oder Blutdruck den Einsatz spezieller Messgeräte. Diese Überwachungssysteme dürfen
die MR-Messung selbst nicht stören und müssen außerdem MR-sicher sein (gemäß DIN EN
62 570:2010 – 05). Die Liste dieser Anforderungen an Überwachungsgeräte zeigt bereits
den Entwicklungsaufwand, wobei angemessene Überwachungsgeräte nur eine der für MRT-Interventionen
notwendigen Komponenten darstellen.
Alle eingesetzten Katheter und Instrumente müssen neben der MR-Sicherheit ebenfalls
auf diese Modalität abgestimmt sein. Um die MR-Sicherheit zu erreichen, muss auf Metall
größtenteils verzichtet werden, da dieses in Abhängigkeit von Länge und Ausrichtung
zum Hauptmagnetfeld aufheizen und hierdurch sogar zu Verbrennungen führen kann [1 ]. Festigkeit und Torsionsstabilität von Kathetern oder Führungsdrähten ohne Versteifung
durch Metall zu erreichen, stellt eine technische Herausforderung dar. Bei Nadeln
stellt die Bruchfestigkeit eine der für MR-sichere Ausführungen schwerer erreichbaren
Eigenschaften dar. Instrumente müssen darüber hinaus gut darstellbar sein, ohne die
unmittelbar angrenzenden Strukturen durch Artefakte zu überlagern. Die Spitze muss
jeweils unmittelbar erkennbar und vom Schaft zweifelsfrei zu differenzieren sein,
da die MRT als Schnittbildverfahren auch bei der Steuerung von Interventionen üblicherweise
Einzelschichten benutzt und nicht, wie Durchleuchtung oder Angiografie, Projektionsaufnahmen.
Hierdurch wird es notwendig, eindeutig erkennen zu können, ob die Instrumentenspitze
sich in der Schicht befindet oder ob lediglich der Schaft die Schicht passiert. Biegbare
Instrumente müssen durch eine differenzierte Kennzeichnung des Schaftes erkennen lassen,
ob ein distaler oder proximaler Schaftanteil in einer gegebenen Schicht dargestellt
wird. Um interventionelle Instrumente CE-zertifizieren zu lassen, ist neben der MR-Sicherheit
gefordert, dass diese auch unter Durchleuchtung sichtbar sind. Dies ist notwendig,
um sicherzustellen, dass bei einem notwendigen Abbruch der MR-Steuerung ein Ausweichen
auf die Durchleuchtung möglich ist – mindestens um die Katheter oder Instrumente aus
dem Körper zu bergen. Diese Anfordernisse stellen hohe Ansprüche an die Entwicklung
und Fertigung von Kathetern, Führungsdrähten und anderen Instrumenten. Der Bildsteuerung
mittels MRT steht die Möglichkeit gegenüber, Interventionen mittels anderer Modalitäten
wie Ultraschall, Durchleuchtung oder CT zu steuern. Interventionalisten können hier
aus einer Fülle von verfügbaren Instrumenten auswählen und die Interventionsumgebung
ist hinsichtlich der Patientenüberwachung unkompliziert.
Aus diesem Grund kam der Transfer der interventionellen MRT aus tierexperimentellen
Anwendungen in die klinische Routine lange Zeit nicht zustande. Auf der anderen Seite
bietet die MRT Möglichkeiten der Zieldarstellung und der Interventionssteuerung, die
mit keiner anderen Technik erreicht werden können. Gute Beispiele hierfür sind die
Biopsie von Herden in der Brust, die mittels Ultraschall oder Mammografie nicht darstellbar
sind und die Laserablation von Tumoren in der Leber mit MR-Monitoring der Region mit
erfolgreich erzielter Temperaturerhöhung. Für diese Indikationen ist die interventionelle
MRT längst klinische Routine. Ähnliche Vorteile für viele andere Indikationen, die
nur mittels der interventionellen MRT ausgeführt werden können, rechtfertigen den
hohen Entwicklungsaufwand. Für die Einführung in die klinische Routine ist dann entscheidend,
ob die erzielbaren Erlöse es erlauben, das Verfahren kostendeckend anzubieten. Im
Rahmen einer derartigen Analyse müssen alle Gesichtspunkte einer DRG-Abrechnung berücksichtigt
werden. In dieser Übersicht werden zunächst Techniken der interventionellen MRT und
derzeitige Indikationsfelder beschrieben. Zum Abschluss werden neue Entwicklungsperspektiven
aufgezeigt und neue Anwendungsfelder vorgestellt.
Interstitielle Freihandeingriffe am offenen Magneten
Interstitielle Freihandeingriffe am offenen Magneten
Ein offenes Design des MR-Scanners bietet einen verbesserten Patientenzugang und ermöglicht
so eine Intervention am Patienten in fluoroskopischer Technik [2 ]
[3 ]. Dadurch sind keine dedizierten Stereotaxie- und Robotic-Systeme nötig, und die
Intervention kann in sogenannter Freihandtechnik erfolgen ([Abb. 1 ]).
Abb. 1 MR geführte Radiofrequenzablation (RFA) einer Lebermetastase. a Eine offene Gerätekonfiguration bieten dem Patienten und dem Interventionalisten
ausreichend Platz für den Eingriff. b Interaktives Programm zur Planung und Monitoring des Eingriffes. Die Abbildung der
Nadel in 2 Ebenen ermöglicht zielgenaue Positionierung.
Für eine schnelle Einstellung und Planung verschiedener Ebenen stehen interaktive
Programme zur Verfügung. Ein am Scanner platzierter Bildschirm erlaubt das Monitoring
der Intervention. Die Interventionssequenz ist so zusammengestellt, dass sie als Einzelschicht
die Zielläsion mit optimalem Kontrast darstellt und im Sekundentakt ein komplettes
Bild akquiriert. Eine Interventionsführung in zwei Raumrichtungen erlaubt eine sichere
und einfache Ausrichtung der Nadel, da Abweichungen aus der einen Ebene in der anderen
erkannt werden und somit unmittelbar zu korrigieren sind [4 ].
Das Diagnostik- bzw. Therapiespektrum ist breit und beinhaltet unterschiedlichste
interstitielle perkutane Eingriffe: Das Verfahren wird derzeit für die periradikuläre
Therapie (PRT), intraabdominelle Drainageanlagen einschließlich der Sonderform des
Nephrostomas, diagnostische Biopsien von unklaren Läsionen vor allem der Mamma und
Leber, sowie für die lokale Ablation maligner hepatischer und renaler Raumforderungen
eingesetzt [5 ]
[6 ]
[7 ]
[8 ]
[9 ]. Parallel existiert für diese Art der Eingriffe mittels der MRT ein zur CT analoges
Vorgehen, bei dem die Bewegung der Instrumente nicht interaktiv überwacht, sondern
jeweils gezielt geplante Bewegungen der Instrumente mittels wenigen Einzelschichten
kontrolliert werden [10 ]
[11 ]
[12 ]. Diese Technik kann zwar auch für interstitielle Interventionen schwer erreichbarer
Ziele eingesetzt werden, der Aufwand, diese zu erreichen, ist jedoch höher als mittels
direkter Kontrolle der Instrumentenführung. Die fehlende Strahlenexposition ist generell
für jüngere Patienten ein entscheidender Vorteil gegenüber der CT-gestützten Punktion.
Hier muss die MR-geführte Intervention sich mit dem Ultraschall vergleichen lassen.
Auch kleinste Läsionen können aufgrund des hohen Weichteilkontrasts der MRT-Bildgebung
eindeutig abgegrenzt werden. Für Punktionen der Mamma hat sich wie unten beschrieben
längst etabliert, nur solche Läsionen MR-geführt zu biopsieren, die mit anderen Modalitäten
nicht darstellbar sind [12 ]. Dieser Vorteil hat die flächendeckende klinische Anwendung der Technik bewirkt.
Die multiplanare Schichtführung erlaubt auch die Punktion von schwer zugänglichen
Zielgebieten in subdiaphragmaler Lage. Dies ist ein großer Vorteil, der jedoch mit
geübter Hand auch unter Anwendung von CT oder Ultraschall abgebildet werden kann.
Nachteilig ist derzeit die limitierte Anzahl an offenen MRT-Geräten und die unzureichende
Unterstützung durch die Industrie. Eine Produktpalette MR-kompatibler Interventionsinstrumente
ist nur bedingt im Angebot. Technische Grundlagen der MR-geführten Intervention sind
nicht selbsterklärend und müssen entsprechend vermittelt werden. Deshalb ist zur Weiterentwicklung
und Verbreitung der Methode eine enge Kooperation mit der Industrie und die Weiterentwicklung
geeigneter MRT-Geräte zwingend erforderlich. Um dies zu erreichen, bedarf es klarer
Indikationen wie am Beispiel der Mammabiopsie erkennbar ist. Derzeit erfolgen die
meisten MR-gesteuerten Interventionen nicht an offenen Geräten, wie auch in dem Abschnitt
„Navigation“ dargelegt.
Biopsien der Prostata
Das Standardverfahren zur Diagnostik des Prostatakarzinoms ist die transrektale ultraschallgeführte
(TRUS) Fächerbiopsie der Prostata. Dabei bezieht sich der Begriff „ultraschallgeführt“
auf die Zielsetzung, die Prostata als Organ in bestimmten Abschnitten zu treffen –
ein konkretes, im Ultraschall sichtbares Ziel liegt in aller Regel nicht vor. Bei
wiederholt negativer TRUS wird zunehmend die sogenannte Sättigungsbiopsie durchgeführt,
bei der das Organ systematisch „durchpunktiert“ wird, um ein Prostatakarzinom zu finden.
Die Detektionsrate für Prostatakarzinome liegt für die TRUS je nach Patientenselektion
zwischen 22 und 56 %, wobei bis zu 40 % der so diagnostizierten Karzinome einen Gleason-Score
von ≤ 6 aufweisen, d. h. nach aktueller Deutung biologisch/prognostisch wenig relevant
sind. Speziell Prostatakarzinome im anterioren Stroma, der anterioren Übergangszone,
der lateralen peripheren Zone sowie weit apikal und basal gelegene Prostatakarzinome
entziehen sich der Diagnostik durch TRUS [13 ]
[14 ]
[15 ]. Die multiparametrische MRT der Prostata bietet demgegenüber mehrere entscheidende
Vorteile: Sie erlaubt die Detektion biologisch signifikanter Prostatakarzinome (Gleason
> 6) mit deutlich höherer Sicherheit als die TRUS, mit publizierten Sensitivitätsraten
von bis zu 94 %. Mit zunehmendem Verständnis für die Problematik der Überdiagnose
und Übertherapie biologisch wenig relevanter Prostatakarzinome wird zwischenzeitlich
als weiterer wesentlicher Vorteil der Prostata-MRT verstanden, dass sie eine im Vergleich
zur konventionellen Vorgehensweise erheblich niedrigere Sensitivität für biologisch
(prognostisch) irrelevante Karzinome aufweist. Zuletzt ist zumindest zu erwähnen,
dass die MRT nicht invasiv vorgeht [16 ]
[17 ]
[18 ]
[19 ]
[20 ]
[21 ]
[22 ].
Der Einsatz der MRT zur Abklärung ansteigender PSA-Werte nach negativer TRUS wurde
mittlerweile in die Leitlinien aufgenommen. Aufgrund ihrer oben dargelegten Empfindlichkeit
für biologisch bedeutsame Prostatakarzinome wird derzeit diskutiert, die MRT auch
für die aktive Überwachung („active surveillance“) in die Leitlinien aufzunehmen.
Nach einigen kürzlich publizierten größeren Studien ist abzusehen, dass sich im Hinblick
auf die Diagnostik des Prostatakarzinoms ein grundsätzlicher Paradigmenwechsel abzeichnet
und die MRT zur Primärdiagnostik bei Patienten mit ansteigendem PSA anstelle der TRUS
eingesetzt wird – um die Diagnostik biologisch relevanter Prostatakarzinome zu erhöhen,
aber eben auch, um die Zahl der sonst per Blindbiopsie ermittelten biologisch nicht
relevanten Prostatakarzinome zu reduzieren [23 ].
Sind in der mpMRT (multiparametrischen MRT) suspekte Herde nachzuweisen, ist eine
histologische Sicherung zur weiteren Behandlungsplanung notwendig. Diese Sicherung
kann und sollte über eine MR-geführte Prostatabiopsie erfolgen. Mit dem Verweis auf
geringe Verfügbarkeit und hohe Kosten wird anstelle der direkten, MR-geführten Prostatabiopsie
die „MRT/US Fusions-Biopsie“ propagiert. Bei diesem Verfahren wird die Bildinformation
der MRT auf ein entsprechendes Ultraschallbild elektronisch überlagert, um die Biopsie
dann wieder ultraschallgeführt durchführen zu können. Entsprechende Systeme sind zunehmend
verbreitet. Die Fachkollegen der Urologie entwickelten außerdem die sogenannte „kognitive
Fusion“, bei der die MR-Befunde lediglich memoriert werden, um den Befund mittels
Ultraschall zu biopsieren. Diese Vorgehensweisen bieten nach Literaturangaben durchaus
höhere Trefferquoten als eine herkömmliche TRUS. Inwiefern die Treffsicherheit einer
direkten, MR-geführten Biopsie tatsächlich erreicht wird, muss offen bleiben, da es
hierzu keine Vergleichsstudien gibt.
Bei der MR-geführten Biopsie der Prostata wird gezielt eine vorab definierte einzelne
Zielläsion biopsiert – das Verfahren ist also gegenüber der üblichen Blindbiopsie
deutlich weniger traumatisch. Die MR-gesteuerte Biopsie kann transrektal oder transperineal
erfolgen. Bei der MR-geführten Prostatabiopsie wurden Detektionsraten (eigentlich:
PPV positiver prädiktiver Wert) von 70 % publiziert [22 ] – dies deckt sich mit den Erfahrungen in einer bislang nicht publizierten, eigenen
Studie mit einer Detektionsrate von 71 % bei 134 transrektalen, MR-geführten Biopsien.
Mit entsprechender Vorbereitung und interventioneller Erfahrung können MR-geführte
Stanzbiopsien der Prostata in 30 – 40 Minuten durchgeführt werden. Die Patienten liegen
je nach Zugangsweg in Bauch- oder Steinschnittlage im Magneten. Eine präventive Antibiose
und Darmentleerung am Tag des Eingriffs wird – ähnlich wie bei der Fächerbiopsie –
empfohlen. Die Planung beruht in der Regel auf T2-gewichteten Sequenzen in mindestens
zwei Ebenen bzw. in 3 D. Die Biopsiekoordinaten lassen sich interaktiv oder durch
eine entsprechende Planungssoftware ermitteln. Bei transrektalem Vorgehen werden nach
Einstellung einer Führungshilfe entlang des Punktionsweges 2 – 4 Proben mittels einer
18 G-Stanzbiopsienadel entnommen. Während einer Sitzung können mehrere suspekte Areale
biopsiert werden. Im Gegensatz zur ultraschallgesteuerten „Fusions-Biopsie“ besteht
die Möglichkeit, die Nadellage im Verhältnis zur Lokalisation des Prostatakarzinoms
zu visualisieren und die korrekte Lage in der Läsion zu verifizieren ([Abb. 2 ]). Das gezielte Vorgehen bei der MR-gesteuerten Biopsie reduziert die Zahl der zur
Diagnostik eines Prostatakarzinoms notwendigen Biopsien um ein Vielfaches. Das Auftreten
von Nebenwirkungen (insbesondere der Prostatitis) ist wesentlich seltener. Zudem sind
sämtliche Lokalisationen in der Prostata erreichbar. Onkologisch ist die Vorgehensweise
erheblich zielführender, da sie die Diagnostik biologisch relevanter, d. h. therapiebedürftiger
Prostatakarzinome sicherstellt und die Diagnose von biologisch irrelevanten, nicht
therapiewürdigen Prostatakarzinomen vermeidet [23 ]
[24 ].
Abb. 2 MR-gesteuerte Biopsie eines 66-jährigen Mannes mit ansteigendem PSA (zuletzt 6,5 ng/ml);
Zustand nach mehrmaliger negativer TRUS. A–C Diagnostische mp-MRT; axiale T2-TSE A , DWI (b = 1400 mm2/s) B und ADC-Karte C zeigen einen hoch suspekten Befund im anterioren Stroma. MR-geführte Biopsie des
Befundes D, E . Histologisch Prostatakarzinom, Gleason 4 + 4 = 8.
Die Kombination aus multiparametrischer MRT und MR-gesteuerter Biopsie der Prostata
stellt zum aktuellen Zeitpunkt den Goldstandard in der Detektion und Sicherung des
Prostatakarzinoms dar. Die mpMRT bietet gegenüber dem diagnostischen Standard, der
Fächerbiopsie, eine ganze Reihe von Vorteilen. Nur MR-tomografisch sichtbare Befunde
sollten sinnvollerweise auch unter MRT-Steuerung biopsiert werden – dies ist als Standard
anzusehen. Andere Verfahrensweisen sind Ersatzlösungen und sind grundsätzlich erst
dann zu rechtfertigen, wenn sichergestellt wurde, dass diese Vorgehensweisen nicht
mit einer Reduktion der bioptischen Treffsicherheit einhergehen. Angesichts der akzeptablen
Interventionszeiten bei der MR-gesteuerten Prostatabiopsie ist fraglich, inwiefern
solche „indirekt MR-geführten“ Biopsien tatsächlich kosteneffektiver sind.
MR-gesteuerte Interventionen an der Mamma
MR-gesteuerte Interventionen an der Mamma
Seit ihrer klinischen Einführung Ende der 90er werden MR-gesteuerte Mamma-Interventionen
in den westlichen Industrienationen zunehmend im Rahmen der Heilversorgung durchgeführt
[25 ]
[26 ]. Dies wurde einerseits durch die Geräteentwicklung ermöglicht und ist andererseits
Folge des breiten Einsatzes der MR-Mammografie als sensitivstes bildgebendes Verfahren
in der Detektion des Mammakarzinoms. Bei Nutzung moderner High-end-Geräte liegt die
Sensitivität der MR-Mammografie im Malignomnachweis bei 71 – 100 % und die Spezifität
bei 81 – 99 % [26 ]. Die Tatsache, dass eine steigende Anzahl MR-mammografischer BI-RADS 4/5-Befunde
kein röntgenmorphologisches oder sonografisches Korrelat aufweist, bedingt die Notwendigkeit
einer histologischen Klärung mittels perkutaner Biopsie oder operativer Probeexzision
[27 ]
[28 ]. Grundsätzlich kommen zwei unterschiedliche Formen MR-gestützter Mamma-Interventionen
zur Anwendung: die präoperative Markierung eines Herdbefundes und die perkutane, meist
vakuumassistiert durchgeführte Biopsieentnahme.
Die Indikation zur Durchführung einer MR-gestützten Mamma-Intervention sollte interdisziplinär
im Rahmen einer senologischen Konferenz gestellt werden. MR-gesteuerte Mammabiopsien
sind bei malignomverdächtigen MR-mammografischen BI-RADS 4/5 Befunden ohne sonografisches
oder röntgenmammografisches Korrelat indiziert [27 ]
[28 ]
[39 ]. Häufige Indikationen betreffen die präoperative Abklärung von ipsi- oder kontralateralen
MR-mammografischen Herdbefunden bei bereits histologisch gesicherten Karzinomen, die
Diagnosesicherung malignomsuspekter Herdbefunde im Rahmen des intensivierten Früherkennungsprogramms
für familiären Brustkrebs und der erweiterten Vorsorge und Nachsorge des inzidentellen
Mammakarzinoms sowie die Differenzierung von posttherapeutischen Narben und Tumorrezidiven.
Die Indikation zur MRT-gestützten Drahtmarkierung besteht typischerweise bei MR-mammografischen
Herdbefunden, die wegen ihrer Lage in der Nähe der Mamille, der Haut und der Thoraxwand
keiner MRT-gestützten Biopsie zugänglich sind und daher einer operativen Probeexzision
zugeführt werden müssen.
Die Interventionsdauer beträgt im Mittel 30 – 40 Minuten. Die Häufigkeit von Komplikationen
wird bei vakuumassistierten Biopsien mit bis zu 7 % und bei MRT-gesteuerten Drahtmarkierungen
mit bis zu 5 % beziffert, wobei nicht therapiebedürftige Hämatome, Blutungen aus dem
Stichkanal und Schmerzen am Punktionsort weitaus am häufigsten sind [29 ]
[30 ].
Abschließend ist es zwingend notwendig, das histologische Ergebnis mit dem MR-mammografischen
Befund im Rahmen einer interdisziplinären senologischen Konferenz zu korrelieren.
MR-gesteuerte Interventionen sollten an Hochfeld-MRT Systemen bei 1,5 T oder 3 T durchgeführt
werden. Die Biopsieeinheit besteht aus einer dedizierten Mamma-Spule, einem Kompressionssystem
und einer Lokalisationsvorrichtung.
Für die Durchführung MR-gesteuerter vakuumassistierter Gewebeentnahmen stehen dedizierte,
MRT-kompatible Biopsiesysteme unterschiedlicher Hersteller zur Verfügung. Gleiches
gilt für die Materialien, die bei MR-gestützten Drahtmarkierungen und Clipmarkierungen
benötigt werden.
Die Erfolgsraten liegen bei 96 – 100 % für MR-gesteuerte vakuumassistierte Biopsien
und bei 91 – 100 % für MRT-gesteuerte Drahtmarkierungen [30 ]
[31 ]
[32 ]
[33 ]
[34 ]
[35 ]
[36 ]
[37 ]
[38 ]
[39 ]
[40 ]
[41 ]
[42 ]
[43 ]
[44 ]
[45 ]
[46 ]
[47 ]
[48 ]
[49 ]. Die Rate falsch negativer Biopsien wird im Mittel mit 2 % beziffert (zwischen 0
und 13 %) [36 ]
[37 ]
[38 ].
Zusammenfassend sind MR-gesteuerte Mammainterventionen seit etwa einem Jahrzehnt fest
in der senologischen Routineversorgung etabliert und werden dem Anstieg MR-mammografischer
Leistungen folgend in Zukunft noch breiter eingesetzt werden. Medizinische Indikationen
sind bei allen für die Therapieentscheidung relevanten MR-mammografischen BI-RADS
4/5-Befunden ohne sonografisches oder röntgenmammografisches Korrelat gegeben. Wegen
der hohen Anforderungen an die Geräteausstattung und an die Erfahrung der durchführenden
Radiologen sollten MR-gesteuerte Mamma-Interventionen in ausgewiesenen Zentren erfolgen.
Instrumente und neue Bedienkonzepte für vaskuläre Interventionen
Instrumente und neue Bedienkonzepte für vaskuläre Interventionen
Vaskuläre Interventionen im MRT gehören zu einem der ältesten Versprechen in der MRT-Bildgebung.
Nach anfänglicher Euphorie mit vielversprechenden Ansätzen für die Interventionen
an der Niere [50 ], Leber [51 ] und Herz [52 ]
[53 ] hat es fast 8 Jahre gedauert bis jetzt eine neue Generationen von Materialien und
MR-Techniken dem Bereich zu einer neuen Dynamik verhelfen. Die vaskuläre MR-Intervention
steht und fällt mit der Verfügbarkeit von Kathetern und Führungsdrähten. Ein weiterer
wichtiger Baustein für den Erfolg der MRT-gestützten Gefäßintervention ist die Benutzerschnittstelle
des MRTs für den Interventionalisten.
Derzeit befinden sich mindestens zwei Hersteller in der Endphase der CE-Zertifizierung
für MR-kompatible Führungsdrähte bei 1,5 T und 3 T. Andere Hersteller arbeiten an
der Zulassung für diagnostische Katheter vorwiegend für 1,5 T Umgebungen. Die Probleme
der elektrischen und mechanischen Sicherheit in der MRT und mögliche Lösungsansätze
sind von den durchweg kleinen Unternehmen am Markt verstanden. Die derzeitige Entwicklungsphase
des jungen Gebietes ist durch grundsätzlich verschiedene Ansätze in der Materialwahl
gekennzeichnet. Die eingesetzten Materialien bedingen unterschiedliche Steifigkeiten
der Führungsdrähte, die derzeit allesamt noch den in der DSA (digitale Subtraktionsangiografie)
üblichen Materialien unterlegen sind. Die Materialwahl zeigt allerdings eine Dynamik
in der Entwicklung, die rasche weitere Fortschritte verspricht. Größere arterielle
und venöse Gefäße lassen sich mit den derzeitigen Drähten schon sicher und schonend
sondieren [54 ].
Eine prinzipielle Frage bleibt die Visualisierbarkeit der Katheter und Führungshilfen:
Das Spektrum reicht vom aktiven Tracking mit vereinzelten in den Katheter eingearbeitete
aktiven Sendespulen, über diskrete Eisenmarkierungen zur passiven Visualisierung,
bis zu den auf ganzer Länge mit Eisenpartikeln dotierten Drähten bzw. Katheter.
Aktives Tracking verlangt nach einer aktiv mit Spannung zu versorgenden kleinen Spule
im Verlauf oder an der Spitze des Katheters. Die aktive Spule generiert ein Signal,
das durch die MRT örtlich aufgelöst werden kann. Die Information kann genutzt werden,
um die Spule in einem Bild zu visualisieren oder aber die Scanebene auf die Position
der aktiven Katheterspule zu zentrieren. Die Spule wie auch die Zuleitungen benötigen
Platz und verändern auch die mechanischen Eigenschaften der Katheter. Für das aktive
Tracking ist eine spezielle Softwareerweiterung am Scanner notwendig. Durch die Spulen
sind die Katheter sehr teuer. Zusätzlich müssen die Sicherheitsaspekte besonders berücksichtigt
werden. Durchgehende leitende Verbindungen können nicht eingesetzt werden, da sie
in Abhängigkeit ihrer Ausrichtung zu den Magnetfeldern zur unkontrollierbaren Erhitzung
mit der Gefahr der Verbrennung führen. Dieses Problem kann mittels unterschiedlicher
Lösungen wie beispielsweise dem Einsatz kurzer Segmente, die durch geeignete Elemente
(Kondensatoren) verbunden werden gelöst werden.
Passives Tracking nutzt die Suszeptibilitätsartefakte von Eisen und anderen ferro-
oder paramagnetische Materialen, um die Position von Führungsdrähten oder Kathetern
zu markieren. Die Größe und Form der Suszeptibilitätsartefakte sind von der Verteilung
und Größe der eingesetzten Partikel abhängig. Auch die Art und Parameter der bildgebenden
Sequenzen ist wesentlich für die Größe und Form der erzeugten Artefakte. Passives
Tracking ist technisch einfach zu realisieren. Der große Vorteil liegt z. B.in der
Möglichkeit, durch langstreckig eingebrachte Materialien den gesamten Verlauf eines
Führungsdrahtes zu visualisieren und so auch in der MRT den Überblick über das Verhalten
des Katheterdrahtduetts zu behalten – so wie es in der DSA selbstverständlich ist.
Der publikatorisch geführte Diskurs der Vorzüge des aktiven oder passiven Trackings
wird sich klären: zunehmend wird sich die Erkenntnis durchsetzen, dass man für die
Routine beide Trackingverfahren benötigt [55 ]. Von der Tendenz her werden für Führungsdrähte und sehr feine Katheter eher passive,
für Diagnostik- und Therapiekatheter eine Kombination von aktiven und passiven Techniken
eingesetzt werden.
Aktives Tracking ist auf eine Kooperation der Katheterhersteller und MRT-Anbieter
angewiesen. Das limitiert deutlich die Entwicklungsgeschwindigkeit auf diesem Gebiet.
Die europäischen Hersteller haben für die MRT-Seite die Innovationsführung übernommen.
Ein Bereich mit großem Entwicklungsbedarf ist die Benutzeroberfläche für das interaktive
Arbeiten im Scanner. Die derzeit zur Verfügung gestellten Lösungen sind durch die
herkömmlichen Bedienphilosophien der MRT- und CT-Geräte geprägt. Es fehlt die Steuerung
über charakteristische Knöpfe, Hebel und dedizierte Navigationsknäufe. Daher ist der
Interventionalist zwingend auf eine zweite Person zur Navigation der Bildgebungsebene
angewiesen. Das Arbeiten wird verlangsamt; kritische Manöver werden vermieden, da
die Sicherheitsreserve der schnellen Reaktion fehlt. Die limitierte Orts- und Zeitauflösung
der verfügbaren Echtzeitbildgebung trägt hierzu bei. Doch es zeichnen sich positive
Entwicklungen ab: Die Idee eines Bedienpanels am MRT-Untersuchungstisch mit aus der
DSA entlehnten Bedienelementen ist in den Entwicklungsteams der MRT-Hersteller angekommen.
Auch dass ein MRT ausschließlich zur Intervention nicht kostendeckend betrieben werden
kann, wurde erkannt. Daher wächst die Bereitschaft, die zusätzlichen Bedienelemente
für die Intervention so zu konstruieren, dass sie leicht vom MRT für den diagnostischen
Betrieb zu entfernen sind. In der Sequenztechnik ermöglichen neue Ansätze hohe Orts-
und Zeitauflösungen [56 ], die zum Teil mit der gesamten Bandbreite an Gewebekontrasten kombiniert werden
können [57 ].
Insgesamt waren wir einer in der klinischen Routine einsetzbaren MR-Intervention im
Bereich der Gefäße noch nie so nah wie heute.
Endovaskuläre und kardiale Interventionen
Endovaskuläre und kardiale Interventionen
Die Durchführung endovaskulärer oder kardialer Interventionen wurde bereits früh nach
der Einführung der MRT in die klinische Routine als erstrebenswertes Ziel erkannt.
Als Gründe wurde der gute Weichteilkontrast, die fehlende Strahlenexposition, die
direkte Darstellbarkeit von Zielgebieten und die mittels der MRT messbaren funktionellen
Parameter wie Blutfluss und Herzfunktion angesehen. Der Entwicklungsaufwand, der zur
Durchführung endovaskulärer Interventionen notwendig ist, um MR-sichere Drähte und
Katheter zu fertigen und die Bedienbarkeit des Gerätes auf die Anforderungen endovaskulärer
Interventionen abzustimmen, ist sehr hoch. Die Einführung des Verfahrens in einer
Klinik ist dann wiederum auch mit hohen Kosten verbunden. Gleichzeitig sind endovaskuläre
Interventionen mittels der Angiografie gut etabliert und vergleichsweise kostengünstig.
Diese Kluft kann nur überwunden werden, wenn Interventionen identifiziert werden,
die entweder mittels der Angiografie überhaupt nicht möglich wären, oder für die die
MRT derart große Vorteile bieten würde, dass der hohe Aufwand gerechtfertigt wäre.
Zunächst wurden Interventionen bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern in diese Kategorie
eingeordnet [58 ]
[59 ]
[60 ], da die jungen Patienten während des Wachstums wiederholte Interventionen benötigen,
sodass die fehlende Strahlenexposition von hoher Bedeutung ist. Funktionelle Parameter
wie Auswurfleistung der Ventrikel und Flussgeschwindigkeiten, die mittels der MRT
gleichzeitig erhoben werden können, können für die Therapieentscheidung berücksichtigt
werden. Kinder mit angeborenen Herzfehlern erreichen durch eine optimierte therapeutische
Strategie derzeit in der Regel das hohe Erwachsenenalter. Während des Wachstums sind
in den meisten Fällen wiederholte, jedoch einfache Interventionen notwendig ([Abb. 3 ]). Dies verstärkt die Notwendigkeit die Strahlenexposition durch Diagnostik und Interventionen
auf ein Minimum zu reduzieren. Nach anfänglichen Studien zunächst an Tiermodellen
und später an Patienten, die die Machbarkeit sowie die Vorteile zeigen konnten [1 ]
[61 ]
[62 ] wurde die endovaskuläre MRT für diese Indikation in den letzten Jahren jedoch kaum
noch verfolgt. Die Gründe liegen in der mangelnden Verfügbarkeit von Instrumenten
und dem hohen Aufwand, die derzeitig auf dem Markt befindlichen Geräte an die Bedürfnisse
endovaskulärer Interventionen anzupassen. Um dennoch von den Vorteilen der MRT zu
profitieren, werden zunehmend MRT-Datensätze bei der für die Intervention eingesetzten
Angiografie den Angiografiebildern überlagert [63 ]
[64 ].
Abb. 3 Dilatation der Pulmonalklappe. Ein mit CO2 gefüllter Einschwemmballonkatheter (Pfeile
A–D ) wird über die V. cava inferior A in den rechten Vorhof B , den rechten Ventrikel C und den Pulmonalarterienhauptstamm D vorgebracht. Anschließend kann ein MR-tauglicher Führungsdraht über diesen Katheter
vorgeführt werden (E , Pfeile), und der Einschwemmkatheter durch einen Ballonkatheter für die Dilatation
ausgetauscht werden, der in der Klappenebene positioniert und mit Kontrastmittellösung
inflatiert (Stern) wird F .
Weitere attraktive Anwendungsgebiete für endovaskuläre Eingriffe mittels der interventionellen
MRT liegen in Bereichen, die mit der lokalen Applikation von Substanzen oder Zellen,
wie einer Chemoembolisation oder der intramyokardialen Injektion mit dem Ziel der
Geweberegeneration verbunden sind [65 ]. Dies ist durch die Möglichkeit, das Zielgebiet direkt darzustellen bedingt. Für
diese Indikationen wurden Machbarkeitsstudien in Tiermodellen durchgeführt ([Abb. 4 ]). Eine Übertragung in die klinische Routine ist aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit
von Interventionskathetern und Führungsdrähten auch hier nicht erfolgt.
Abb. 4 Intramyokardiale Injektion zur Applikation von Substanzen oder Zellen. A Der Katheter (Pfeile) wurde über eine Schleuse in der Leiste eingebracht und über
die Aorta abdominalis A in die Aorta thorakalis B vorgeführt. Zur Sondierung des Aortenbogens wird die Schichtposition dem Verlauf
des Aortenbogens angepasst C . Im linken Ventrikel muss die Katheterspitze steuerbar sein, sodass alle Myokardareale
erreicht werden können (D, E , Pfeile), dies kann beispielsweise durch Zugseile erreicht werden, wie sie auch in
Endoskopen eingesetzt werden. Wenn das Injektat mit einem Kontrastmittel vermischt
wird, ist die erfolgreiche Injektion in das Myokard auf T1-gewichteten Aufnahmen durch
einen Signalanstieg erkennbar (Pfeil, F ).
Der Einsatz von Hybridsystemen in Form von MR-Scannern, die so mit Angiografiegeräten
verbunden sind, dass der Patient auf dem gleichen Untersuchungstisch an beiden Geräten
untersucht werden kann, erlaubt sowohl die Nutzung von unmittelbar präinterventionell
erhobenen MR-Datensätzen zur Planung und Durchführung angiografisch gesteuerter Interventionen,
als auch die Fortführung einer MR-gesteuerten Intervention unter Durchleuchtungskontrolle
als Bail-out-Verfahren, falls dies notwendig wird [1 ]
[58 ]
[59 ]. Mit derartigen Systemen kann die interventionelle MRT zum jetzigen Zeitpunkt weiter
in die klinische Routine gebracht werden. Hierbei ist von besonderem Vorteil, dass
die Dyna-CT-Funktion der Angiografieanlage herangezogen werden kann, um die Koregistierung
mit einem MRT-Datensatz wieder zu aktualisieren. Hierdurch kann, ähnlich wie es für
die Biopsie der Prostata beschrieben ist, die „MR-Führung“ aus dem MRT-Gerät herausverlagert
werden, indem der MRT-Datensatz mit einer Zweitbildgebung koregistriert wird und der
MRT-Datensatz für Interventionen, die mit der zweiten Bildgebungsmodalität durchgeführt
werden, eingesetzt wird. Der Einsatz eines Hybridgerätes würde es erlauben, den Patiententisch
erneut in die MRT-Gantry zu positionieren, um den Interventionserfolg zu kontrollieren
und die Intervention in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser Kontrolle fortzuführen
oder zu beenden.
Kardiale Ablationen in der MRT
Kardiale Ablationen in der MRT
Die Zahl kardialer Katheterablationen sowie das pathophysiologische Verständnis komplexer
Arrhythmien nehmen stetig zu [66 ]. Für die Behandlung ventrikulärer Tachykardien sowie des Vorhofflimmerns ist die
Darstellung des zugrundeliegenden Substrats entscheidend. Aufgrund des 2D-Charakters
der Röntgendurchleuchtung haben verschiedene 3D-Mapping-Systeme Einzug gehalten, die
zuvor akquirierte 3D-Datensätze aus der CT oder der MRT nutzen. Diese Systeme zeigen
vor allem bei der Registrierung und der Fusionierung der Datensätze noch Probleme
und verlangen daher weiterhin nach einer zusätzlichen Durchleuchtung [67 ].
Die Echtzeit-MRT-Bildgebung bietet demgegenüber vielversprechende Möglichkeiten bei
der elektrophysiologischen Untersuchung und der Ablation, weil
keine ionisierende Strahlung zum Einsatz kommt,
sich die Intervention mit vielfältigen Bildinformationen steuern lässt, z. B. über
Fibrose/Nekrosen/Narben mit „late enhancement“, posttherapeutisch mit ödemsensitiven
Sequenzen ([Abb. 5 ]) und perspektivisch mit thermosensitiven Sequenzen,
anatomische und funktionelle Informationen (in 3 D bzw. 4 D) erhoben werden können,
sowohl der Katheter (aktiv bzw. passiv) als auch das abladierte Substrat darstellbar
sind.
Abb. 5 MR-gestützte Ablation eines Vorhofflatterns im Bereich des cavotrikuspidalen Isthmus
(CTI). A Intervention an einem 1,5 T MRT mit platzierten, MR-kompatiblen Kathetern (IMRICOR)
und Kopfhörern zur Kommunikation. Erfolgreiche Ablation mit Darstellung des Ödems
B (Pfeile) auf dem STIR-Bild sowie der Narbe C (Pfeile) mittels „Late enhancement“-IR-GRE und in der RAO-Projektion [67 ].
Bisher war der Bereich der MR-gestützten, elektrophysiologischen Interventionen überwiegend
auf tierexperimentelle Untersuchungen und Therapien beschränkt. In den letzten Jahren
wurden jedoch erste einfache elektrophysiologische Untersuchungen [68 ] wie auch Ablationen [69 ]
[70 ] durchgeführt, z. B. Isthmusablationen von Patienten mit Vorhhofflattern unter passiver
Katheterführung [71 ] ([Abb. 5 ]). Grothoff et al. [67 ] haben diese Prozedur erfolgreich an Patienten in einem 1,5 T MRT durchgeführt; zur
Bildgebung wurde eine Echtzeit-SSFP-Sequenz verwendet.
Speziell bei Patienten mit ventrikulären Tachykardien [72 ] stellt die MRT den „Goldstandard“ für die Substratbildgebung dar und kommt dementsprechend
vermehrt zum Einsatz. Das Vorliegen eines implantierbaren Kardioverter-Defibrillators
(ICD) stellt zwar noch eine MR-Kontraindikation dar, zukünftig könnten solche Patienten
jedoch unter bestimmten Voraussetzungen von der Entwicklung MR-konditionaler Implantate
profitieren [73 ].
Trotz noch bestehender Limitationen werden sich die MR-Techniken aufgrund der klinischen
Nachfrage und der guten bisherigen Ergebnisse weiterentwickeln, sowohl für eine Risikostratifizierung
mittels präprozeduraler Bildgebung als auch für die MR-gestützte Katheterablation.
Der nächste Schritt bei der Behandlung einfacher Rhythmusstörungen wie dem Vorhofflattern
wird eine Kombination passiver und aktiver Methoden zur Katheterverfolgung sein. Hierbei
wird die Position in nahezu Echtzeit bestimmt, wodurch sich der Katheter innerhalb
eines zuvor akquirierten 3D-Datensatzes, der das gesamte Herz hochauflösend darstellt
ohne erneute Bildgebung verfolgen lässt.
Navigation
Führungs- und Navigationshilfen finden bei bildgesteuerten Interventionen breite Anwendung.
Sie reichen von einfachen Komponenten zur Halterung bzw. Einführung von Nadeln über
Manipulatoren zur Einstellung einer bestimmten Trajektorie bis hin zu vollwertigen
Navigationssystemen mit visueller Rückkopplung und beinhalten in der Regel auch eine
spezielle Anwendungssoftware [74 ] ([Abb. 6 ]). Im Gegensatz zu ultraschall- bzw. CT-gestützten Verfahren stellen das starke magnetische
Grundfeld sowie die elektromagnetischen Wechselfelder besondere Anforderungen an die
im MRT-Raum eingesetzten Komponenten. Dies erfordert unter anderem die Verwendung
spezieller Materialien oder den Verzicht auf eine sonst mögliche elektromagnetische
Ortung des Instruments.
Abb. 6 Navigationssystem für MR-geführte Prostatabiopsien in einem 3-T MRT. Nach Registrierung
der Biopsievorrichtung (Invivo, Schwerin, Deutschland) rekonstruiert das System (Localite,
St. Augustin, Deutschland) aus der optisch in Echtzeit erfassten Instrumentenausrichtung
dazugehörige MR-Schichten und zeigt diese kontinuierlich auf dem In-Room-Monitor an.
Weit verbreitet sind vor allem Systeme für Mamma- [75 ] und Prostatainterventionen [76 ], die eine zielgenaue Punktion auf der Basis von MRT-Bildern ermöglichen, die während
des Eingriffs aufgenommen werden. Nach geeigneter Registrierung der Zielvorrichtung
wird bei manchen Systemen die Nadeltrajektorie direkt aus einer grafisch markierten
MRT-Position berechnet [77 ]. Daneben finden sich spezielle Lösungen für andere Organbereiche wie z. B. dem Gehirn
[78 ], der Wirbelsäule oder dem muskuloskelettalen System [79 ]. Die Navigation von Instrumenten in bewegten Organen wie z. B. der Leber ist demgegenüber
deutlich anspruchsvoller. Diese Herausforderung wird derzeit vereinzelt durch Konzepte
an offenen MRT-Geräten gelöst, die einen Nadelvorschub unter Echtzeitbildkontrolle
ermöglichen wie oben beschrieben [4 ].
Neben einer Vielzahl von Eigenentwicklungen ist aktuell ein verstärktes kommerzielles
Engagement zu verzeichnen. Dies betrifft die Fertigung spezieller Bauteile und Werkzeuge
wie auch die Entwicklung dazugehöriger Softwareanwendungen. Einige Gerätehersteller
bieten zudem spezielle Schnittstellen an, die dem Benutzer eine interaktive Steuerung
der Bildgebung zur Visualisierung und Einstellung der Nadel ermöglichen [80 ].
Die Assistenzsysteme sind häufig kein unabdingbarer Bestandteil MR-gesteuerter Eingriffe,
bilden jedoch eine sehr naheliegende und sinnvolle Erweiterung. Der Nutzen liegt vor
allem in einem verbesserten Arbeitsablauf und stützt sich dabei häufig auf eine gezieltere
Eingriffsplanung, eine erweiterte Visualisierung oder zusätzliche Kontrollmöglichkeiten.
Anfänger dürften in besonderem Maße davon profitieren, während für erfahrene Anwendern
eine geringere Variabilität vordergründig sein sollte.
Die Ergebnisse zur Genauigkeit und zum Zeitaufwand der Verfahren sind grundsätzlich
positiv, zwingende Aussagen über ein verbessertes klinisches Ergebnis sind jedoch
generell schwer zu treffen. Ein Hindernis sind die relativ hohen Entwicklungskosten,
die im Zusammenhang mit der relativ geringen Anzahl installierter Systeme bzw. MR-geführter
Eingriffe an spezialisierten Zentren zu bewerten sind. Des Weiteren wird der zusätzliche
Einsatz derzeit nicht vergütet. Aufgrund der Preisentwicklung leistungsstarker Computer
und Displaysysteme sowie der wachsenden klinischen Erfahrungen mit solchen Systemen
ist mittelfristig jedoch von einer zunehmenden Verbreitung auszugehen.
Intraoperative Anwendung der Interventionellen MRT
Intraoperative Anwendung der Interventionellen MRT
Für die neurochirurgische komplette Resektion intrazerebraler Tumoren stellt die Neuronavigation
anhand von MR-Datensätzen bereits seit langer Zeit eine Standardtechnik dar [81 ]. Die Veränderung der Position des Gehirns nach der Trepanation und dem hierdurch
bedingten Verlust von Liquorflüssigkeit sowie die Verformung des Gewebes während der
Operation durch die Resektion von Tumoranteilen werden unter dem Begriff „brain shift“
zusammengefasst und verringern die Genauigkeit der Neuronavigation. Die intraoperative
MRT kann herangezogen werden, um aktuelle Daten für die Navigation zu generieren [82 ], sodass das Tumorgewebe möglichst vollständig entfernt werden kann und eloquente
Hirnareale möglichst geschont werden [83 ]. In Verbindung mit neurochirurgischen Operationsinstrumenten oder in speziellen
Fällen mit dem starren Endoskop, das in der Neurochirurgie für manche Fälle eingesetzt
wird, kann der Nutzen noch weiter gesteigert werden [84 ]. Die interventionelle MRT erleichtert im Rahmen neurochirurgischer Eingriffe das
Auffinden der Zielgebiete und die möglichst komplette Entfernung von Tumoren unter
den geringstmöglichen Nebenwirkungen.
Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung und Ausblick
Die interventionelle MRT ist für interstitielle Anwendungen bereits in der klinischen
Routine etabliert. Technische Lösungen sind für nahezu alle Anforderungen geschaffen,
jedoch trotz der Entwicklungsreife oft nicht auf den Standardwegen kommerziell verfügbar.
Seitens der Industrie ist nun das Angebot von Instrumenten, Software und Schnittstellen
der nächste notwendige Schritt, um die Verfahren in die klinische Routine zu führen.
Hybridsysteme in Form einer Kombination von MRT-Geräten mit Angiografiegeräten (die
über die Möglichkeit zur Rotations-CT verfügen) können die inkrementelle Verlagerung
von Interventionen in die MRT erleichtern.
