MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
[4] J.E. Bowsher*, M.P. Tornai*, J. Peter, A. Kroll*, D.R.
Gilland*, D. Gonzalez-Trotter*, R.J. Jaszczak* „Multiple Transmission
Sources and Modeling the Axial Resolution of a Line Source.”
IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 21, no. 3, pp. 200-
215, 2002.
[5] M. Chen*, J. Peter, R.J. Jaszczak*, D.R. Gilland*, J.E.
Bowsher*, M.P. Tornai*, S.D. Metzler* „Observer Studies of Cardiac
Lesion Detectability with Triple-Head 360 Deg. Vs. Dual-Head
180 Deg. SPECT Acquisition Using Simulated Projection Data.”
IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 48, no. 4, pp. 1428-
1434, 2002.
[6] S.D. Metzler*, J.E. Bowsher*, M.P. Tornai*, B.C. Pieper*, J.
Peter, R.J. Jaszczak* „SPECT Breast Imaging Combining Horizontal
and Vertical Axes of Rotation.” IEEE Transactions on Nuclear
Science, vol. 49, no. 1, pp. 31-36, 2002.
[7] G. Brix*, M.E. Bellemann*, H. Hauser, J. Doll, „Recovery-
Koeffizienten zur Quantifizierung der arteriellen Inputfunktion
aus dynamischen PET-Messungen: experimentelle und theoretische
Bestimmung“ Nuklearmedizin, vol. 41, pp. 184-190, 2002.
[8] A. Werling, O. Bublitz, J. Doll, L. Adam*, G. Brix* „Fast implementation
of the single scatter simulation algorithm and its use in
iterative image reconstruction on PET data“ Physics in Medicine &
Biology, vol. 47, pp. 2947-2960, 2002.
[9] M.P. Tornai*, J.E. Bowsher*, C.N. Archer*, J. Peter, R.J.
Jaszczak*, L.R. MacDonald*, B.E. Patt*, J.S. Iwanczyk* „A 3D
Gantry Single Photon Emission Tomograph with Hemispherical
Coverage for Dedicated Breast Imaging.” Nuclear Inst. and
Methods in Physics Research A, vol. 497(1), pp. 157-167, 2003.
Interventionelle Verfahren
M. Bock, B. Dillenberger, S. Ferrari, S. Müller,
J. Sikora, R. Umathum, S. Volz, H. Zimmermann,
S. Zühlsdorff
In Zusammenarbeit mit: S. Delorme, C. Fink, G. van Kaick, H.-U.
Kauczor, DKFZ; G. Kauffmann, P. Hallscheidt, Radiologische
Universitätsklinik Heidelberg; W. Nitz, P. Speyer, H. Meyer, S.
Thesen, Siemens Medical Solutions, Erlangen; B. Guttmann, T.
Remmele, Innomedic GmbH, Herxheim; E. Hempel, H. Fischer,
Forschungszentrum Karlsruhe; A. Mølgaard-Nielsen, William Cook
Europe ApS, Bjaeverskov, Dänemark.
In der interventionellen Radiologie werden Therapieformen
verwendet, die im Vergleich zu konventionellen, offenen
Operationen einen minimal-invasiven Zugang zum Zielorgan
über Biopsienadeln oder Katheter suchen. In der Arbeitsgruppe
„Interventionelle Verfahren“ werden hierfür magnetresonanztomographische
(MR) Verfahren entwickelt, die
in der onkologischen, interventionellen Radiologie eingesetzt
werden sollen. Da es schwierig ist, minimal-invasive
Operationen an geschlossenen Hochfeld-MR-Tomographen
durchzuführen, wurde die MR Tomographie bisher nahezu
ausschließlich in der diagnostischen Radiologie eingesetzt.
Die MR-Bildgebung bietet jedoch eine große Vielfalt an diagnostischen
Informationen sowohl über die Gewebegestalt
(Morphologie) als auch die Gewebefunktion, was sie zu
einer idealen Bildgebungsmodalität für viele interventionelle
Eingriffe machen würde.
An einem speziell installierten 1,5 Tesla Ganzkörpertomographen
wurden Techniken zur Durchführung von intravasalen
interventionellen Eingriffen implementiert. Hierbei
erfolgt der Eingriff mit Hilfe von Kathetern, die unter MR-
Kontrolle durch die Blutgefäße zum Zielorgan vorgeschoben
werden. Folgende Arbeitsbereiche wurden dabei behandelt:
MR-Angiographie:
Um für einen interventionellen Eingriff eine Übersicht über
das Blutgefäßsystem zu gewinnen, wurden mit Hilfe schnel-
Abteilung E020
Medizinische Physik in der Radiologie
ler Messverfahren MR-Angiographiemessprotokolle entwikkelt,
die den Transit eines Kontrastmittelbolus durch die
Gefäße eines Patienten sichtbar machen können [1]. Ziel
dieser Untersuchungen war es, mit einer einzigen
Kontrastmittelgabe getrennt die arteriellen und venösen
Blutgefäßsysteme [2-6] als auch die Blutversorgung der
Organe darzustellen. Hierzu wurden im Tiermodell und am
Patienten teilweise experimentelle Kontrastmittel verwendet,
deren spezielle Eigenschaften (Intravasalität, Tumoraffinität,
o.ä.) zur Darstellung und teilweise auch zur Quantifizierung
der Gewebeperfusion eingesetzt wurden [7-11].
Interaktive, automatisierte Messsteuerung:
Um dem Operateur die Steuerung des Eingriffs zu erleichtern
[12], wurden aktive Katheter entwickelt, an deren
Spitze sich kleine Hochfrequenzspulen befinden. Das Signal
der Hochfrequenzspulen dient hierbei zur Lokalisation
der Spulen und erlaubt die Messung der Katheterlage in
Raum in nur wenigen Millisekunden. In Verbindung mit Echtzeitaufnahmetechniken
konnte ein Bildgebungsverfahren
implementiert werden, das mit einer Wiederholfrequenz
von 3 Hz Bilder aus der direkten Umgebung des Katheters
aufnimmt. Die Lage der Messschicht folgt dabei automatisch
der Katheterbewegung. Über ein speziell entwickeltes
Steuerinterface kann zur Laufzeit der Messung der Bildkontrast
gewechselt werden, um beispielsweise den
Durchfluss eines Kontrastmittelbolus zu beobachten [13-
15]. Schließlich wurden auch schnelle Messverfahren zur
Quantifizierung des Blutflusses in das Konzept integriert
[16].
Hochfrequenzspulen:
Um die Operationsinstrumente im Raum lokalisieren zu können,
wurden spezielle Hochfrequenzspulen entwickelt. Diese
Spulen wurden entweder als aktive Spulen mit direkter
Verbindung zum MR-Tomographen ausgeführt, oder als induktiv
gekoppelte Spulen, bei denen die Signalüberhöhung
in einem Resonanzkreis ausgenutzt wird. Für aktive Spulensysteme
wurden spezielle Vorverstärker konstruiert. Da eine
leitende elektrische Verbindung zwischen Spule und Empfänger
immer die Gefahr einer resonanten Einkopplung mit
Wärmeentwicklung birgt, wurde alternativ ein optischer
Sensor zur Positionsbestimmung entwickelt. Dieser Sensor
misst mit Hilfe des Faradayeffektes die lokale Magnetfeldstärke
im Tomographen, die gezielt durch das Schalten
zusätzlicher Magnetfelder moduliert wird.
Die verschiedenen Techniken wurden in Tierexperimenten
am Versuchsschwein evaluiert. Es konnte gezeigt werden,
dass eine vollständig MR-geführte Nierenembolisation
in nur wenigen Minuten mit geeigneten MR-Kathetern
durchgeführt werden kann [17].
Publikationen (* = externe Koautoren)
[1] Amann M, Bock M, *Floemer F, Schoenberg SO, Schad LR.
Three-dimensional spiral MR imaging: Application to renal
multiphase contrast-enhanced angiography. Magnetic Resonance
In Medicine (2002) 48:290-296.
[2] Eichhorn J*, Fink C, Bock M, Delorme S, Brockmeier K*, Ulmer
HU*. Time-Resolved Three-Dimensional Magnetic Resonance Angiography
in the Assessment of a Pulmonary Artery Sling in a Pediatric
Patient. Circulation (2002) 106:E61-E62.
[3] Fink C, Eichhorn J*, Bock M. Images in cardiology - Pulmonary
arteriovenous malformation and aortopulmonary collateral imaged
by time resolved contrast enhanced magnetic resonance
angiography. Heart (2002) 88:292.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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