MR-kompatibles Ultraschallsystem erleichtert Biopsien

Das MR-kompatible 256-kanaliges Ultraschallsystem DiPhAS KOMBUS. (Foto: Fraunhofer IBMT)

Ultraschall- und MRT-Bilder gleichzeitig erfassen kann ein neues System, das Fraunhofer-Forscher entwickelt haben. Es könnte Patienten künftig unangenehme Doppeluntersuchungen ersparen und außerdem den diagnostischen Aufwand deutlich senken.

Bei einem Tumorverdacht lässt sich mit einer Biopsie klären, ob es sich bei einem verdächtigen Knoten nur um eine harmlose oder um eine krankhafte Gewebeveränderung handelt. In der Regel wird eine solche Untersuchung unterstützt durch Magnetresonanztomographie (MRT) durchgeführt. „Bisher wird der Patient für eine erste Aufnahme in den Tomographen gefahren. Im Anschluss plant der Arzt die Biopsie außerhalb des Geräts. Dabei legt er den Stichkanal fest und führt die Nadel etwas in den Patienten ein. Bei einem zweiten Scan wird die Lage der Nadel kontrolliert. Auf diese Weise führt der Chirurg die Nadel sukzessive immer weiter ein, wobei jedes Mal ein erneuter Scan erforderlich ist, um deren Lage zu kontrollieren“, erklärt Dr. Marc Fournelle, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik. Das neue System soll diesen Vorgang deutlich vereinfachen.

Dazu haben Wissenschaftler am Fraunhofer IBMT hat jetzt gemeinsam Kollegen am Fraunhofer-Institut für Digitale Medizin MEVIS und am Universitätsklinikum des Saarlandes im Projekt KoMBUS (Kombination von MR-Bildgebung und Ultraschall) ein MR-kompatibles Ultraschallsystem entwickelt, das den Vorgang zeitlich verkürzt. Ziel von KoMBUS ist es, den Prozess auf einen Scan im MRT zu beschränken und sowohl die Planung des Biopsiepfads als auch die Punktion unter Ultraschallführung zu ermöglichen. Dem Patienten bleiben dadurch mehrfach durchgeführte Scans erspart. Durch die Optimierung der Untersuchung mittels Kombination der beiden bildgebenden Verfahren lässt zudem der Aufwand für die Diagnostik deutlich senken. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF fördert das Projekt, das noch bis Ende Dezember 2019 läuft, mit 1,4 Millionen Euro. 

Deutlich vereinfacht

Mit dem MR-kompatiblen Ultraschallsystem lassen sich Ultraschalldaten parallel zu den MR-Daten aufnehmen und einander zuordnen. Dadurch erhält der Arzt zu der passenden aktuellen Atemlage MR-Daten, auch wenn der Patient sich nicht mehr im Tomographen befindet. So kann der Chirurg mittels Ultraschall und MR-Kontrast die Führung der Nadel unter Echtzeitbildgebung außerhalb des MRT planen.

 „Während der Patient atmet, verschiebt sich die Lage der Organe im Körper. Für den Operateur besteht die Herausforderung darin, dass er immer in einer Atemlage planen und stechen muss, da sich die Organe durch die Größenänderung der Lunge verschieben. Andernfalls besteht das Risiko, falsch einzustechen und das gewünschte Gewebe nicht zu treffen«, erläutert Fournelle die Problematik.

Die neue Lösung des Fraunhofer-Teams nimmt über mehrere Atemzyklen Ultraschall-(US) und MR-Daten parallel auf, während sich der Patient im MRT befindet. Für jede Atemlage wird ein passendes MR-Bild aufgenommen, auch im Ultraschall werden kontrastarme Läsionen sichtbar. Wenn der Patient aus dem Tomographen gefahren wird, erfasst das System mittels spezieller Algorithmen die aktuelle Atemlage aus den Echtzeit-Ultraschalldaten und sucht aus den vorher aufgenommenen Datensätzen das zur jetzigen Atemlage passende MR-Bild heraus. Dadurch erhalten Ärzte mit weniger Erfahrung eine Hilfestellung. Mithilfe des neuen Systems lässt sich zudem MRT-Zeit einsparen, ohne die Versorgungsqualität zu reduzieren.

Klinische Tests 

Neben der Elektronik besteht das System aus einem MR-kompatiblen Bildschirm sowie zwei Ultraschallwandlern. Eine Ultraschallsonde ist für das Bewegungstracking zuständig – diese wird am Patienten befestigt und nimmt die Ultraschall-Daten in Echtzeit auf. Der zweite bildgebende Wandler erlaubt die Kontrolle der Lage der Nadel nach dem MRT-Scan. Ein weiterer Bestandteil des Systems ist die Planungssoftware. Sie wurde am Fraunhofer MEVIS in Bremen entwickelt und teilt dem Anwender mit, wann der Patient sich in der idealen Atemlage befindet und zeigt die zur aktuellen Lage gehörenden MR-Bilder an. Darüber hinaus wird ein Vorschlag für einen optimalen Punktionspfad (Einstichpunkt und Winkel) gemacht.

In verschiedenen Tests wurde die einwandfreie Funktionsweise der Hard- und Software-Kombination erfolgreich nachgewiesen werden. Klinische Studien sollen voraussichtlich in wenigen Monaten am Universitätklinikum des Saarlandes starten.