MRT-Sequenzen als Schlüssel für bessere Bildgebung

Die Magnetresonanztomographie (MRT) gehört zu den wichtigsten bildgebenden Verfahren in der modernen Medizin. Die Qualität und Aussagekraft der Aufnahmen hängen dabei wesentlich von den sogenannten MR-Sequenzen ab. Diese Steuerungssoftware legt fest, wie Hochfrequenzimpulse gesendet, Magnetfelder geschaltet und Signale während der Untersuchung ausgelesen werden.

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medizin MEVIS in Bremen arbeiten daran, neue MR-Sequenzen schneller in die klinische Anwendung zu bringen. Grundlage dafür sind die Softwareplattform gammaSTAR sowie das Projekt SpinIt. Ziel ist es, innovative Bildgebungstechnologien herstellerunabhängig zu entwickeln und ihre Zulassung als Medizinprodukt zu erleichtern.

"Eine MR-Sequenz beschreibt exakt, wie die verschiedenen Komponenten zeitlich angesteuert werden müssen, um am Ende den gewünschten Bildkontrast zu erzeugen“, erklärt Dr. Daniel Hoinkiss, Principal Scientist am Fraunhofer MEVIS. „Diese Feinsteuerung muss mit einer extrem hohen Genauigkeit erfolgen und ist deshalb sehr anspruchsvoll in der Entwicklung."

Neue MR-Sequenzen können dazu beitragen, Untersuchungszeiten im MRT deutlich zu verkürzen oder neue Bildkontraste für präzisere Diagnosen zu ermöglichen. "Ein Schwerpunkt der Entwicklung sind Sequenzen, die den Scan-Vorgang beschleunigen und die statt einer halben Stunde nur noch wenige Minuten brauchen", sagt Hoinkiss.

Ein zentrales Problem beim Transfer neuer MR-Sequenzen in die klinische Praxis sind komplexe Zulassungsprozesse. Häufig werden Sequenzen direkt in den proprietären Entwicklungsumgebungen der Gerätehersteller programmiert und zusammen mit der jeweiligen Hardware zugelassen.

"Für spezialisierte oder neue Ansätze ist diese Hürde aber oft schwer zu überwinden", sagt Projektleiter Hoinkiss. "Wir wollen den Prozess der Zertifizierung vereinfachen und gewissermaßen demokratisieren, um ihn auch für Drittanbieter leichter zugänglich zu machen."

Hier setzt die Plattform gammaSTAR an. Sie ermöglicht es, MR-Sequenzen herstellerneutral zu entwickeln, zu simulieren und zu rekonstruieren. Über standardisierte Schnittstellen lassen sich die Sequenzen anschließend auf unterschiedlichen MRT-Scannern ausführen.

"Wir haben diese Plattform so entworfen, dass die MR-Sequenzen bereits einem Qualitätsstandard entsprechen, der grundsätzlich eine spätere Medizinprodukte-Zulassung erlaubt", erklärt Dr. Nora-Josefin Breutigam, verantwortlich für Qualitäts- und Partnermanagement am Fraunhofer MEVIS.

Das Projekt SpinIt wird im Rahmen des Förderprogramms EXIST des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie umgesetzt. Ziel ist es, Start-ups und Forschungsgruppen dabei zu unterstützen, neue MR-Sequenzen zu entwickeln und zertifizieren zu lassen.

Eine wichtige Rolle spielt dabei die Zusammenarbeit mit dem Medizintechnikunternehmen Siemens Healthineers, das eine zertifizierte Schnittstelle für externe Softwarelösungen bereitstellt.

"Das Ganze ist Pionierarbeit", betont Breutigam. "Es gibt bis heute keinen Fall, in dem eine MR-Sequenz eines Drittanbieters unabhängig vom Hersteller zugelassen wurde."

Neben der eigentlichen Sequenz müssen auch Rekonstruktionsalgorithmen für die Bilddaten sorgfältig getestet werden. Erst sie verwandeln Rohdaten aus dem Scanner in medizinisch interpretierbare Bilder. "Eine MR-Sequenz ist immer ein Paket aus Bildgebung und Rekonstruktion", erklärt Dr. Simon Konstandin, verantwortlich für die technische Entwicklung.

Der neue Ansatz könnte auch multizentrische klinische Studien erleichtern. Bisher lassen sich vergleichbare MRT-Daten häufig nur erzielen, wenn identische Scanner eingesetzt werden oder Messprotokolle aufwendig abgestimmt werden.

Mit herstellerunabhängig entwickelten Sequenzen und identischer Rekonstruktion könnten künftig unterschiedliche MRT-Systeme genutzt werden, ohne die Vergleichbarkeit der Daten zu verlieren.

Nach Abschluss der 18-monatigen EXIST-Förderphase soll entschieden werden, ob aus dem Projekt SpinIt eine Ausgründung entsteht. Diese könnte künftig Dienstleistungen rund um Zulassung und Qualitätssicherung von MR-Sequenzen anbieten und damit den Transfer neuer MRT-Technologien in die klinische Praxis unterstützen.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Instituts für Digitale Medizin MEVIS