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3  Problemstellung

Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet aufgrund ihrer hohen Sensitivität die exklusive Möglichkeit, die durch andere Methoden nicht erkennbaren und palpablen Kleintumoren in der Mamma nachzuweisen. Differenzierungsprobleme führen dennoch bei der dynamischen MR-Mammographie häufig zu falsch positiven Befunden (siehe Kap. 2.5), wodurch die Spezifität limitiert wird. Zur Steigerung der differentialdiagnostischen Aussagekraft und bei schwierigen operativen Lokalisationen kleiner Mammatumoren wird die MR-gestützte Dignitätsabklärung und/oder präoperative Lokalisierung unumgänglich. Im MRT-Bereich ist die perkutane Stanzbiopsietechnik als eine minimal-invasive Indikation mit geringer traumatisierender Wirkung verbreitet. Sie dient der histopathologischen Untersuchung von Brusttumorgewebeproben.

Zur Durchführung der MR-gestützten Mammabiopsie wurden in den letzten Jahren unterschiedliche Biopsietechniken entwickelt und erprobt. Ihre Anwendung findet sich heute sowohl an offenen und geschlossenen MR-Tomographen. Hiervon bereiten insbesondere die geschlossenen MR-Scanner aufgrund des stark eingeschränkten Platzangebotes Probleme, so dass die Intervention im Allgemeinen mit nachteiligen Patientenverlagerungen verbunden ist. Die Biopsieeinrichtungen werden üblicherweise mit dem Gerätetisch des MR-Tomographen verbunden und weisen meistens ein Plattensystem zur Fixierung der Brust auf. Mindestens eine Platte ist dabei mit Öffnungen zum Hindurchstechen der Biopsienadel versehen. Der Umgang mit diesen Einrichtungen beruht häufig jedoch noch auf einer manuellen intuitiven Vorgehensweise, so dass auch größere Punktionsfehler nicht auszuschließen sind. Insofern weist die anwendungstechnische Vorgehensweise wie auch die technische Geräteausstattung der MR-gestützten Mammabiopsie heutzutage noch diverse Defizite auf, besonders bei der Dignitätsablärung kleiner Mammatumoren. Eine nähere Beschreibung der prägenden Hauptprobleme zur Zeit, im Bereich der MR-gestützten minimal-invasiven Mammabiopsie, geben die folgenden Absätze wieder.

Im Rahmen einer patientenschonenden Brustkrebsfrühdiagnostik, insbesondere zur Durchführung einer MR-gestützten Mammabiopsie von kleinen Läsionen (<1cm) ist ein effektives Punktionszielmanagement (Lokalisation, Zielbestimmung und Planung des Zugangsweges) sowie eine schnelle und präzise Biopsiedurchführung am MR-Tomographen erforderlich. Deshalb müssen hohe Ansprüche an die Bildgebung, die Lokalisations- und Planungshilfen, sowie und an die Punktionseinrichtung gestellt werden. Diese Forderungen können jedoch mit den heute zur Verfügung stehenden Biopsieeinrichtungen nur schwer realisiert werden. Diese Aussage wird durch einige Autoren bestätigt. Sie geben diesbezüglich bekannt, dass mit den derzeitigen Punktionseinrichtungen nur Läsionen von mehr als 1cm Größe sicher punktiert werden können, da die Treffsicherheit für kleinere Läsionen nicht ausreicht [ 23 , 27 , 59 ].

Die MR-gestützte Abklärung mit konventioneller Technik (Biopsieeinrichtungen und Instrumente) unterliegt insbesondere unter der Verwendung geschlossener MR-Tomographen wesentlichen technischen und methodischen Einschränkungen. Hierzu sind folgende Probleme zu nennen:


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Für MR-gestützte Interventionen sind hohe Ortsauflösung speziell für die Punktion kleinerer suspekter Areale notwendig.Diesbezüglich werden hohe Anforderungen an die Schnittbildqualität und deren Aquisitionszeiten gestellt. In hohem Maße hängen diese Forderungen vom verwendeten MR-Scanner bzw. dessen Gerätekonzept, sowie von anwendungsspezifischen Aspekten, wie z.B. den Pulssequenzen, ab. Von den heutigen drei MR-Scannergerätekonzepten (offen, halboffen, geschlossen) heben sich insbesondere die supraleitenden Magnete durch ihre hohen Feldstärken (z.B. Philips Gyroscan ACS-NT mit 1,5 Tesla) und sehr leistungsfähigen Gradientensystemen ab. Diese „geschlossenen“ Systeme ermöglichen zur Zeit die schnellste Bildgebung und heben sich durch ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) und hohe Ortsauflösungen ab. Ihr Einsatzbereich für mammadiganostische Interventionen, insbesondere für die Brustkrebsfrüherkennung und bioptische Abklärung von Kleintumoren besitzt einen hohen Stellenwert [ 27 ].

Obwohl die Anwendung dieser geschlossenen MR-Scanner im Rahmen der Frühdiagnostik für sich spricht, besteht ein großer Nachteil bei diesen Geräten. Geschlossene MR-Scanner haben im Vergleich zu den „offenen“ Typen nur einen stark eingeschränkten Patientenzugang und limitieren die Anwendung diagnostischer wie auch therapeutischer Instrumente im MRT-Untersuchungsbereich (Isozentrums) aufgrund der engen Patientenröhre erheblich. Entsprechend führt der geringe Platzbedarf zu einem großen Problem in der Anwendung heutiger Biopsiesysteme im MRT-Tunnel, weshalb die Intervention am Patienten nur außerhalb des Untersuchungsbereiches des geschlossenen MR-Scanners stattfindet. Mehrfache Transportbewegungen der Patientin sind die Folge, woraus sich signifikante Nachteile ableiten lassen. Patientenverlagerungen können infolge nicht ruckfreier Tischbewegungen auf den Patienten übertragen werden und zu einer Verschiebung der interessierenden anatomischen Bereiche führen. Die Folge wären Deplazierungen der Zielkoordinaten, wodurch der Biopsieerfolg, speziell bei der Punktion kleiner Tumore, reduziert wird. Ferner wird für jeden Kontroll- bzw. Neuscan aus Platz- und Kompatibilitätsgründen eine Demontage von Interventionsgeräten vom MRT-Tisch erforderlich. Daraus resultieren zeitaufwendige Untersuchungen und zunehmende Patientenbelastung.

Problematisch ist die Anwendung komplexer Systeme oder medizinischer Instrumenten im Streu- oder Arbeitsbereich des starken Magnetfeldes von MR-Tomographen. Dies gilt insbesondere für Gegenstände oder Geräte mit geringer MR-Kompatibilität (Ausmaß der entstehenden Störungen am medizinischen Gerät, auf die Bildgebung und technischen Gerätefunktionen). In diesem Zusammenhang lassen sich Störeinflüsse nennen, die bei der Unterbringung von nicht-MR-kompatiblen technischen Geräten im MRT-Untersuchungsbereich und im MRT-Raum auftreten können:

Wie die Praxis zeigt, kann ein eindeutiger Nachweis wie auch die Befundung eines Mammatumors oft erst durch komplementäre Diagnosemethoden (Röntgen, Sonographie und MRT) erreicht werden, was zu erhöhten psychischen Problemen bei den Patienten aufgrund der wachsenden Unsicherheit, wie auch zu unwirtschaftlicheren Zeit- und Kostenfaktoren führt. Hinzu kommt der Nachteil, dass MR-gestützte Interventionen (Biopsie, Lokalisation) im Allgemeinen erst bei einem zweiten Termin im Rahmen einer dedizierten MR-Mammadiagnostik durchgeführt werden. Die Gründe dafür finden sich z.T. in den gerätetechnischen Spezifikationen wieder, wie z.B. beim Philips-System, das mit unterschiedlichen Spulenkonzepten für die Diagnostik und Punktion ausgestattet ist (bilaterale Mammadiagnostikspule, unilaterale Punktionsspule), so dass ein zeitintensiver Umbau mit Neuscan erforderlich wäre. Ferner ist die MR-Intervention aufgrund der hohen zeitlichen Varianz unter Berücksichtigung der klinischen zeitlich begrenzten MR-Routine auf separate Termine angewiesen.


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Der Einsatz von MR-gesteuerten Biopsien mit geschlossenen MR-Tomographen liegt trotz der hervorragenden Bildqualitäten und schnelleren Bildaquisitionszeiten im Vergleich zu den offenen MR-Systemen bisher im Rückstand [ 51 ]. Dies soll jedoch keine Barriere für zukünftige Interventionen am geschlossenen MR-Tomographen darstellen, sondern fordert eher dazu auf, sich den primären Problemen zu stellen und die Bandbreite an medizinischen Applikationen für diese bildgebenden Geräte zu erweitern. Insofern könnte ein Fortschritt auf dem Gebiet der interventionellen MR-Tomographie erreicht werden, wenn Eingriffe am Patienten generell ohne Patientenverlagerungen, insbesondere bei geschlossenen MR-Scannern, realisierbar wären. Im Bereich der Mammadiagnostik könnten damit beide Mammae in derselben Position MR-tomographisch untersucht und anschließend auch biopsiert werden. Dadurch könnte ein Untersuchungstermin eingespart, die Gesamtuntersuchungszeit verkürzt und durch die Vermeidung von Patientenbewegungen eine höhere Lokalisations- und Punktionsgenauigkeit vorausgesetzt werden.

Die Realisierung dieser Aufgabe hängt dabei wesentlich vom Scannertyp ab und wird mit abnehmender Patientenzugangsmöglichkeit von außen immer schwieriger. Insofern sind die Möglichkeiten bei handelsüblichen geschlossenen MR-Scannern stark eingeschränkt und nur durch eine Integration spezieller Navigationshilfen für medizinische Instrumente innerhalb der engen Tunnelröhren zu lösen. Biopsieeinrichtungen für den direkten Einsatz im Isozentrum geschlossener MR-Scanner stellen aufgrund der vielen Probleme zur Zeit ein Novum dar und sind mit konventioneller Technik nicht realisierbar. Aus technologischer Sicht wäre hierfür ein ferngesteuertes oder automatisch navigiertes System sinnvoll. Hohe Genauigkeiten, sowie ein flexibler und zeitgemäßer Einsatz in kleinen Arbeitsbereichen könnten damit möglich sein. Die Realisierung eines solchen Systems impliziert jedoch diverse gerätetechnische Probleme. So z.B. werden spezielle mess- und antriebstechnische Konzepte notwendig, die in starken Magnetfelder präzise Positionierungen gestatten, die MR-Bildqualität nicht negativ beeinflussen und einen definierten Arbeitsbereich des benötigten medizinischen Instrumentes innerhalb der engen MR-Röhren noch ermöglichen.

Anhand von Literaturrecherchen, Fachdiskussionen und Kongreßbesuchen hat sich gezeigt, dass für die Entwicklung eines MR-integrierten Biopsiesystems von Beginn an nur wenige Informationen zur Verfügung standen und in technologischer Hinsicht absolutes Neuland betreten wurde. Diese Dissertation stellte sich dieser Aufgabe und verfolgte sowohl in entwicklungstechnischer als auch in wissenschaftlicher Sicht die Lösung der in diesem Kapitel genannten Probleme.


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02.09.2004