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4  Zielstellung

4.1 Primäre Zielsetzung

Die primäre Zielsetzung dieser Arbeit ist die Realisierung eines automatischen Biopsiesystems für MRT-gestützte minimal-invasive bioptische Eingriffe an der Mamma. Im Speziellen soll die Arbeit zeigen, in welcher Weise derartige Vorhaben innerhalb des Untersuchungsbereiches geschlossener MR-Tomographen durchführbar sind. Dies schließt gleichermaßen die Forderung nach einer hohen Präzision und MR-Kompatibilität ein. Eine geringe Baugröße ist anzustreben, um die gemeinsame Plazierung der Patientin mit dem technischen System im MRT-Isozentrum zu ermöglichen. Der in dieser Arbeit verfolgte Ansatz stützt sich dabei auf die folgenden Zielvorstellungen:

  1. Vermeidung von Patientenverlagerungen während der gesamten Untersuchung indem die Intervention direkt im Isozentrum des MR-Tomographen erfolgt. Deplazierungen der anatomischen Zielbereiche und unnötige Patientenbelastungen könnten dadurch eingeschränkt werden. Ferner wäre eine Verkürzung der Interventionszeiten insbesondere durch schnellere Erfolgskontrollen und eine Lagekontrolle der Biopsienadel vor der Biopsie möglich.
  2. Sowohl die bildgebende Diagnostik als auch die bioptische Abklärung soll zu einem Untersuchungstermin ohne Neuplazierung der Patientin uni- oder bilateral durchgeführt werden. Die Vorteile wären reduzierte Untersuchungszeiten und Patientenbelastungen, sowie verbesserte wirtschaftliche Aspekte.
  3. Zunahme der Präzision und Reproduzierbarkeit der Punktionen auf der Basis eines „assistierenden“ Interventionssystems, das Fehlpunktionen vermeidet und auch unter schwierigen Bedingungen Kleintumoren abklären kann.
  4. Eine modulare Systembauweise soll die Möglichkeit geben, den interventionellen Eingriff von der Kopf- oder Fußseite (cranial-caudal) durchzuführen. Die Vorteile hierbei liegen in der optimalen Ausnutzung des stark begrenzten Interventionsraumes im MRT-Tunnel, in der verbesserten Erreichbarkeit schwer zugänglicher Läsionen und in der Verkürzung der Punktionswege, um Nadeldurchbiegungen und Gewebeverletzungen zu verringern.

4.2 Grundlegende Arbeitsschwerpunkte

Anhand von Recherchen, Fachdiskussionen, Messe- und Kongressbesuche konnten nur wenige hilfreiche Ansätze zur Lösung dieser Aufgabe gefunden werden. Dies ließ sich im wesentlichen darauf zurückführen, dass es sich hierbei um ein spezielles technologisches Problem handelt und weder Vorgängermodelle noch ähnliche Systeme existierten. Konventionelle Systemlösungen kamen für diese Aufgabe im wesentlichen durch das starke Magnetfeld und die starke räumliche Begrenzung im MRT-Tunnel nicht in Frage. Insofern mussten zunächst grundlegende Arbeiten ausgeführt werden, um das Verhalten verschiedener Materialien unter MR-Bedingungen zu studieren. Hierzu zählen speziell auch Kenntnisse über die magnetischen Kraftwirkungen und bildgebenden Einflüsse von Antriebssystemen und Konstruktionsmaterialien, die für eine erfolgreiche Entwicklung derartiger Systeme maßgebend sind. In diesem Zusammenhang konzentrierte sich diese Arbeit auf fundamentale wissenschaftliche Experimente und Neuentwicklungen. Die folgenden Arbeitsschwerpunkte standen dabei im Vordergrund:

  1. Untersuchung der magnetischen Effekte und der bildgebenden Störeinflüsse von systemspezifischen Komponenten im Untersuchungsbereich eines 1,5-Tesla-MR-Tomographen.
  2. Entwicklung eines neuartigen Konzeptes zur Durchführung einer automatisierten MR-gestützten Mammabiopsie, das speziell: a) die gemeinsame Plazierung einer Patientin mit dem Interventionssystem im MR-Tunnel ermöglicht, b) Untersuchungen und Interventionen an beiden Mammae ohne Patientenverlagerung erlaubt, c) Biopsien mit möglichst geringem Totraum in der Mamma zulässt.
  3. Entwicklung eines modular aufgebauten Interventionssystems, das die Biopsienadel im MRT-Magnetfeld automatisch navigiert und die Punktion bzw. Biopsie präzise und schnell durchführen kann.
  4. Entwicklung eines einfachen Planungs- und Lokalisationskonzeptes, das: a) eine eindeutige Referenz zwischen dem virtuellen Patientensystem und dem mechanischen Interventionssystem ermöglicht, b) eine einfache Bestimmung der Punktionszielkoordinaten anhand der MR-Schnittbilder auch unter DICOM-Standard berücksichtigt.
  5. Entwicklung von Methoden zur Evaluierung der Biopsiesystemsgenauigkeit und Klassifizierung des Systems hinsichtlich der MR-Kompatibilität.


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02.09.2004