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Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.25673/13413
Title: MRT-geführte Ablation mit Hilfe des optischen Moiré Phase Trackingsystems
Author(s): Kägebein, Urte
Advisor(s): Rose, Georg
Speck, Oliver
Issue Date: 2018
Language: German
URN: urn:nbn:de:gbv:ma9:1-1981185920-134776
Subjects: Medizintechnik
Abstract: Die Magnetresonanztomographie (MRT) stellt aufgrund ihres hervorragenden Weichgewebekontrastes, der Möglichkeit einer beliebigen Schichtlegung und der Echtzeitfähigkeit eine geradezu optimale Modalität für die Unterstützung von minimal-invasiven Therapien von onkologischen Erkrankungen mit Hilfe der Ablation dar. Bislang konnte sich die interventionelle MRT jedoch nicht behaupten. Einer der Gründe ist der dort aktuell vorherrschende zeitaufwendige und komplexe Arbeitsablauf. Zudem ist das verwendete Verfahren zur Aufnahme von Temperaturen für die Therapieüberwachung (Thermometrie) während einer Ablation enorm anfällig gegenüber Bewegungen. Die vorliegende Dissertation untersuchte daher, inwiefern die Integration des optischen Moiré Phase Trackingsystems (MPT) in ein geschlossenes wide-bore MRT eine intuitive sowie interaktive Intervention und eine genaue sowie präzise Thermometrie in bewegten Organen ermöglicht. Auf der einen Seite wurde deshalb eine interaktive Echtzeitnadelführung mit dem MPT implementiert. Dies beinhaltete, neben der Erforschung einer adäquaten Instrumentenkalibrierung, die Entwicklung einer geeigneten Nadelführungssequenz, die sowohl für das Finden des Eintrittspunktes als auch des Zielpunktes geeignete Navigations- und Visualisierungskonzepte lieferte. Zudem wurde dieWeiterentwicklung einer für Interventionen geeigneten Trackingkamera durch den Hersteller initiiert. Die durchgeführten Phantom- und Nutzerstudien mit der entwickelten Echtzeitnadelführung konnten zeigen, dass eine intuitive und interaktive Handhabung bei gleichzeitigem genauem Platzieren des Interventionsinstrumentes möglich war. Auf der anderen Seite wurde eine neuartige Methode zur bewegungskorrigierten Thermometrie erforscht. Die grundlegende Idee geht hierbei davon aus, dass sich der am distalen Ende des rigiden Interventionsinstrumentes befindliche Moiré Phase (MP)-Marker während der Ablation kontinuierlich mit dem lokal im Organ vorliegenden Bewegungsmuster mitbewegt. Die durch die Kamera detektierte Bewegungsänderung des MP-Markers kann wiederum dazu genutzt werden, die aufgenommene Thermometrieschicht entsprechend der vorliegenden Bewegung nachzuführen. Die Evaluierung des entwickelten Verfahrens erfolgt anhand von sich periodisch bewegenden ex vivo Leberproben. Die Ergebnisse zeigten eine artefaktfreie, bewegungskorrigierte sowie genaue und präzise Temperaturüberwachung mit dem MPT. Zusammenfassend kann somit festgehalten werden, dass die Integration des MPT in ein geschlossenes wide-bore MRT nicht nur eine interaktive und sichere Platzierung eines Interventionsinstrumentes, sondern auch eine adäquate bewegungskorrigierte Temperaturüberwachung innerhalb eines effektiven und effizienten Arbeitsablaufes ermöglichen kann.
Magnetic resonance imaging (MRI) is characterized by an excellent soft tissue contrast, the possibility of arbitrary slice positioning and real-time capability. Thus, it seems to be an unique modality to treat oncologic diseases within minimal-invasive therapies using ablation. Nevertheless, the interventional MRI could not prevail in the market, yet. One of the reasons could be the time-consuming and complex workflow. Furthermore, MRI-thermometry for temperature measurement as therapy control is prone to motion. Therefore, the present dissertation examines, whether the integration of an optical Moiré Phase Tracking System (MPT) into a closed wide-bore MRI could enable an intuitive and interactive intervention as well as a precise motion corrected thermometry in moving organs. That is why on the one hand, an interactive real-time needle guidance sequence was implemented. Besides an appropriate instrumente calibration, it contains a suitable navigation and visualization concept to find an arbitrary entry or target point. Additionally, the development of a suitable tracking camera by the manufacturer was initiated. The implemented real-time needle guidance was evaluated within a phantom and user study, revealing an intuitive, interactive and precise navigation. On the other hand, the present dissertation explored a novel method for motion-corrected thermometry. The basic idea is that the Moiré Phase (MP) marker, which is attached at the distal end of the rigid instrument, moves continuously along with the local motion pattern of the organ during ablation. The local motion information, which is provided by the camera, can be exploited to correct the thermometry slice. The motion-corrected thermometry method was evaluated using periodically moving ex vivo liver tissue. The results showed artifact-free, motioncorrected thermometry slices with a precise and accurate temperature. In summary, the integration of the MPT in the closed wide-bore MRI could enable an interactive instrument navigation as well as a precise motion-corrected thermometry within an effective and efficient workflow.
URI: https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/13477
http://dx.doi.org/10.25673/13413
Open access: Open access publication
Appears in Collections:Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik

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