Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Metrology for next-generation safety standards and equipment in MRI

Die Kernspintomographie (MRI: magnetic resonance imaging) ist heutzutage aus der bildgebenden Diagnostik nicht mehr wegzudenken. Das Verfahren zeichnet sich durch seine vergleichsweise geringen Risikien und wirksamen Einsatz aus. Jährlich werden in Europa etwa 30 Millionen Patienten mit dieser Methode untersucht, Tendenz steigend. Neue technische Entwicklungen zielen auf die Verwendung ultrahoher Magnetfelder, parallelem Senden und die Tomographie-geführter Strahlentherapie. Unter parallelem Senden versteht man die Anregung des Kernspinsystems mit parallel angesteuerten, mehrkanaligen Sendespulen. Ziel ist es, durch Ansteuerung der einzelnen Elemente eines Spulen-Arrays mit individuell gewählten Amplituden und Phasen die Feldverteilungen der magnetischen und elektrischen Hochfrequenzfelder für die jeweilige Anwendung zu optimieren. Durch die Kombination von MRI-Scanner und Linearbeschleuniger für die Strahlentherapie werden insbesondere für Tumore im Brust- und Bauchbereich, die stark in Lage, Größe und Form variieren können, deutliche Verbesserungen in der Therapierung von Krebspatienten erwartet.

All dies wird das Anwendungsspektrum der Kernspintomographie wie auch ihre Qualität deutlich steigern. Dass eine Markteinführung und klinische Anwendung dieser neuen Technologien noch nicht erfolgt ist, liegt daran, dass derzeit noch nicht alle mit diesen Technologien verbundenen Sicherheitsaspekte für Patienten und Bedienpersonal abgeklärt sind. Eine vergleichbar unbefriedigende Situation besteht für Patienten, die ein metallenes medizinisches Implantat tragen. Allein in Europa sind 8 - 10% der Patienten aufgrund der bisher ungeklärten medizinischen Risiken, die mit Implantaten verbunden sein könnten, von kernspintomographischen Untersuchungen ausgeschlossen.

Das Verbundprojekt zielt darauf, eine metrologische Basis bereitzustellen, die es ermöglicht, das Gefährdungspotential sowohl der neuen Technologien wie auch für Implantat-tragende Patiente abzuschätzen. Unter anderem wird ein mathematisches Modellierungskonzept entwickelt werden, mit dem sich elektromagnetische Feldverteilungen und resultierende thermische Effekte im menschlichen Körper berechnen lassen. Am Ende des Projektes soll darüber hinaus ein Verfahren zur Verfügung stehen,mit dem sich von MRI-Scannern erzeugte elektromagnetische Felder (64 MHz bis 300 MHz) rückführbar messen lassen. Desweiteren wird im Projekt untersucht werden, welches Risiko für Personen besteht, die sich durch inhomogene Streufelder von MRI-Scannern, die mit Magnetfeldern von 100 mT bis 7 T arbeiten, bewegen. Ein weiterer Aspekt des Projektes wird auf der Entwicklung eines Konzepts liegen, mit dem sich das Risiko kernspintomographischer Untersuchungen für Patienten, die ein passives, metallenes medizinisches Implantat tragen, beurteilen lässt. Die Projektergebnisse werden unmittelbar in zukünftige Sicherheitsstandards wie EN/IEC 60 601233 und ISO DTS 10974, aber auch in aufsichtsrechtliche Richtlinien einfließen.

Neben der Koordination des Verbundprojektes leitet die PTB zwei der technischen Arbeitspakete. Sie hat zum einen die Federführung in der Entwicklung der metrologischen Infrastruktur für kalibrierte elektromagnetische Feldmessungen im Radiofrequenzbereich inne. Zum anderen leitet sie das Arbeitspaket, das sich mit der Entwicklung von Verfahren für die Gefährdungsabschätzung von MRI-Technologien, die mit Magnetfeldern von 7 T und mehr und mit parallelem Senden arbeiten, befasst.

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

Projekt-Webseite

Ansprechpartner

Dr. Bernd Ittermann
Telefon: 030 3481 7318
E-Mail: bernd.ittermann@ptb.de