THETIS Phantom unterstützt durch Erkennung von Bildverzeichnungen die MR-basierte Therapieplanung

Das THETIS 3D MR Distorsion Phantom hilft Medizinphysikern dabei, potenzielle Verzeichnungen, die bei MR-Bildern im Rahmen der Strahlentherapieplanung auftreten, zu quantifizieren und im Zeitverlauf zu erfassen. Das THETIS Phantom, den das auf Qualitätssicherung im Bereich Laser und Strahlentherapie spezialisierte Unternehmen LAP entwickelt hat, ermöglicht multidisziplinären Behandlungsteams, MRT-Systeme sicher in einem Strahlentherapie-Kontext einzusetzen und dabei durch zielgenaue Bestrahlung von erkranktem Gewebe maximale klinische Wirksamkeit zu erzielen.

Im Behandlungsprozess liefert MRT in mehrfacher Hinsicht klinische Vorteile – nicht zuletzt den höheren Kontrast von Weichteilgewebe (verglichen mit CT) und die Möglichkeit, eine Matrix funktioneller Informationen zu visualisieren. Diese Informationen umfassen Aspekte wie Diffusionsvorgänge, Blutvolumen und Sauerstoffsättigung des Blutes sowie lokalisierte Stoffwechselaktivitäten an den Tumorstellen. Ein weiterer wichtiger Aspekt: Beim MRT wird der Patient mithilfe nichtionisierender Strahlung untersucht – ein wichtiger Vorteil bei der Behandlung von Kindern und in Fällen, in denen serielle bildgebende Scans erforderlich sind, um das Tumoransprechen über mehrere Strahlungsfraktionen hinweg zu erfassen.

„Aufgrund dieser Vorteile hat die Nutzung von MRT- und MR-LINAC-Systemen stark zugenommen“, erklärt Torsten Hartmann, Leiter Produktmanagement (Healthcare) bei LAP. „Wir haben THETIS entwickelt, um dem Radioonkologie-Team die Möglichkeit zu geben, MR-Bilder von höchster geometrischer Präzision zu erzeugen und mögliche Verzeichnungen der MR-Bilder zuverlässig und schnell zu erkennen.“

Solche potenziellen Verzeichnungen haben ihren Ursprung in minimalen Ungleichmäßigkeiten des Magnetfelds des MR-Scanners und der zur Bildgebung bei Patienten verwendeten Feldgradienten. Werden die Bildgebungssequenzen des MR-Scanners nicht optimiert, können darüber hinaus im weiteren Verlauf Probleme auftreten, die zu Fehlern im Behandlungsplan des Patienten führen. „Mit THETIS lässt sich leicht feststellen, wo Verzeichnungen das Bild verzerren und ob sich das Magnetfeld des Scanners im Laufe der Zeit verändert hat“, fügt Hartmann hinzu.

Ermöglichung unabhängiger Qualitätssicherung

Konkret nutzt das THETIS Phantom integrierte Marker aus Silikon, die in einem quadratischen Raster angeordnet sind. Jeder dieser Marker liefert ein starkes, lokalisiertes MR-Signal (258 Signalquellen pro Messplatte). Das Phantom, das mithilfe von LAP MR-Lasersystemen und ihren integrierten Nivellierhilfen am Isozentrum ausgerichtet wird, kann Verzeichnungsartefakte aufgrund nicht linearer Gradienten oder Inhomogenitäten des Hauptmagneten erkennen, sodass sichergestellt werden kann, dass die Effekte in einem tolerierbaren Rahmen liegen. Auf diese Weise helfen die Silikonmarker den Medizinphysikern dabei, den mit zunehmendem Abstand vom Isozentrum des Magneten entstehenden Verlust an Geometrietreue zu visualisieren und eine potenziell ungenaue Sicht auf die Organe in den äußeren Bereichen des MRT-Bildes zu vermeiden.

„Natürlich stellen alle Anbieter von MR-Systemen Methoden und Algorithmen für die Verzeichnungskorrektur bereit“, merkt Hartmann an. „Das muss auch so sein. Doch ein Großfeld-Phantom wie THETIS unterstützt die enorm wichtigen unabhängigen QA-Prüfungen und gewährleistetet so den sicheren Einsatz von MR-Systemen im Strahlentherapie-Kontext.“ Diese QA-Prüfungen beginnen mit der Erstinbetriebnahme eines neuen MR-Scanners und der Charakterisierung des Geräts mit Blick auf die grundlegende Bildgebungsleistung (vs. Herstellerspezifikationen). Ein ebenso wichtiger Aspekt: THETIS bietet über den gesamten Lebenszyklus des MR-Scanners hinweg reibungslose Workflows für eine systematische Qualitätssicherung in Bezug auf Verzeichnungen von MR-Bildern. Dadurch wird zum Beispiel nach größeren Hardware- oder Software-Upgrades für das bildgebende System die Geometrietreue der MR-Bilder sichergestellt.

„Klinische Teams benötigen differenzierte Einblicke, inwieweit solche Upgrades sich auf die Qualität von MR-Bildern auswirken“, fügt Hartmann hinzu. „Zugleich unterstützt THETIS die regelmäßige QA-Überwachung der MR-Bildqualität – zum Beispiel im Rahmen monatlicher oder vierteljährlicher Überprüfungen der Bildverzeichnung und ihrer Veränderung im Laufe der Zeit.“

Kollaborative Innovation

Die klinische Freigabe und die Markteinführung des THETIS Phantoms ist das Ergebnis einer R&D-Kollaboration zwischen dem Produktentwicklungsteam von LAP und der Abteilung für MRT-Technologie bei Siemens Healthineers Deutschland. Siemens Healthineers stellt verstärkt spezialisierte MRT-Systeme für klinische Strahlentherapie-Einrichtungen bereit und ist somit daran interessiert, ein zuverlässiges und erschwingliches Phantom zur Erkennung von Bildverzeichnungen anbieten zu können, das auf das eigene Portfolio im Bereich MRT-Ausrüstung zugeschnitten ist.

„Wir sind auf dem Weg von der Prototypenerstellung und der Evaluierung bis zur Produktentwicklung und -konstruktion schnell vorangekommen. Insgesamt dauerte es nur sechs Monate, bis wir mit den Beta-Tests beginnen konnten“, erläutert Hartmann. Die Produktionsanlage von LAP in Nürnberg ist nur rund 20 km vom MRT-Technologiezentrum von Siemens Healthineers in Erlangen entfernt. Die räumliche Nähe hat den Produktinnovationszyklus sicherlich beschleunigt. „Der Schlüssel zum Erfolg war die Möglichkeit, das THETIS Phantom gemeinsam mit unseren Kollegen und Kolleginnen aus dem MRI R&D-Team bei Siemens Healthineers zu testen, zu überarbeiten und zu optimieren“, ergänzt Hartmann.

Zu erwähnen ist auch, dass das Phantom als herstellerneutrales Produkt vertrieben wird, das zwar für MRT-Systeme von Siemens Healthineers optimiert wurde, aber auch mit einer Reihe von Open-Bore-Scannern anderer Hersteller kompatibel ist. Ebenso vielseitig ist das Phantom auch im klinischen Strahlentherapie-Kontext. Laut Torsten Hartmann ist THETIS mit künftigen reinen MRT-Workflows in der Therapieplanung und mit dem etablierten Behandlungsstandard kompatibel. Bei Letzterem liefert ein zusammengeführter CT-MRT-Datensatz die zur Konturierung des Tumorvolumens und der gefährdeten Organe erforderlichen Informationen, während das CT für die Dosisberechnung verwendet wird.

THETIS im Kurzüberblick

Das THETIS 3D MR Distorsion Phantom wurde für die Qualitätssicherung von MR-Bildern im Bereich Strahlentherapie und -diagnostik entwickelt. Features:

• Modular: Modulare Ausbaustufen erlauben eine optimale Anpassung an unterschiedliche Systeme und Workflow-Anforderungen.
• MR-sicher: Das Phantom enthält keine ferromagnetischen Komponenten und ist somit optimal für die MR-Umgebung geeignet.
• Einfache Handhabung: Integrierte Nivellierhilfen ermöglichen eine reibungslose Ausrichtung. Die intuitive Handhabung des Phantoms vereinfacht die 3D-Untersuchung des gesamten MRT-Bildraums.
• Kennzahlen: 10 Platten (maximale Ausbaustufe); drei Erweiterungsmodule; 3 T MRT-geprüft; 258 Signalquellen pro Messplatte.