Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bilder vom schlagenden Herzen aus dem Echtzeit-MRT

08.10.2015

Gemeinschaftsprojekt von Fraunhofer-Gesellschaft und Max-Planck-Gesellschaft zur schnellen und schonenden Untersuchung von Herzpatienten erfolgreich abgeschlossen.

Herzerkrankungen lassen sich heute mit der Magnetresonanz-Tomographie schonend, präzise und kostengünstig diagnostizieren. Doch die Methode hat Grenzen: Kinder sowie Patienten mit Herzrhythmusstörungen lassen sich nur eingeschränkt untersuchen.


Die am Fraunhofer MEVIS entwickelte Software erkennt in den Echtzeit-MRT-Daten automatisch die Atem- und Kontraktionsphasen des Herzens, ohne auf EKG-Informationen angewiesen zu sein. Dadurch können Herzpatienten schneller und einfacher untersucht werden.

Abhilfe verspricht nun ein Gemeinschaftsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Bildgestützte Medizin MEVIS und des Max-Planck-Instituts für Biophysikalische Chemie. Den Experten ist es gelungen, die Bildaufnahmen erheblich zu beschleunigen und damit das Einsatzfeld der Methode zu erweitern.

Für die Diagnose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen spielt die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) eine immer wichtigere Rolle. Die Gründe: Sie belastet die Patienten nicht mit Röntgenstrahlung, und anders als ein Herzkatheter ist sie nichtinvasiv, also mit keinem Eingriff verbunden.

Außerdem liefert ein MR-Scanner Informationen, die kein anderes bildgebendes Verfahren zu geben vermag. So kann er den Zustand des Herzmuskelgewebes klassifizieren. Aufgrund dieser Vorteile erfolgen immer mehr Herzaufnahmen per MRT – auch die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie empfiehlt den verstärkten Einsatz von MRT-Bildgebung zur Herzdiagnostik.

Bislang aber lässt sich die Methode nur mit Einschränkungen nutzen. Der Grund: Die Bildaufnahme erfolgt nicht schnell genug, um die Bewegungen des Herzens, verursacht durch Atmung und Herzschlag, direkt nachzuverfolgen. Um die Atembewegung zu verhindern, müssen die Patienten deshalb während der Untersuchung die Luft anhalten.

Gleichzeitig müssen sie an ein EKG angeschlossen sein, das ihren Herzschlag erfasst. Nur so lässt sich bei der Bildrekonstruktion nachträglich feststellen, zu welcher Phase des Herzschlags eine bestimmte Aufnahme gehört.

Für einige Patientengruppen bereiten diese Einschränkungen Probleme: Kleinkinder, die ihren Atem nicht kontrollieren können, müssen bislang für die Bildaufnahme in der Regel sediert werden. Und bei Menschen, die an Herzrhythmusstörungen leiden, versagt das Verfahren zumeist: Bei ihnen liefert das EKG keine verlässlichen Daten für die Rekonstruktion der Bilder.

Abhilfe kann nun CaFuR (Cardiac Function in Realtime) schaffen, ein kürzlich abgeschlossenes Gemeinschaftsprojekt von Fraunhofer-Gesellschaft und Max-Planck-Gesellschaft. Beteiligt war die Biomedizinische NMR Forschungs GmbH am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen sowie das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS in Bremen.

Die Göttinger Experten um Prof. Jens Frahm haben eine Methode entwickelt, die MRT-Aufnahmen in Echtzeit ermöglicht. „Bilder mit extrem verkürzten Messzeiten gestatten es nun, Filme vom schlagenden Herzen aufzunehmen: mit 30 bis 50 Bildern pro Sekunde, bei freier Atmung und ohne EKG. Damit wird es erstmals möglich, direkt die Reaktionen des Herzmuskels oder des Blutflusses bei körperlicher Belastung zu beobachten“ erklärt Prof. Frahm.

Fraunhofer MEVIS entwickelte die dafür nötigen Bildanalysemethoden – insbesondere einen Algorithmus, der in den Daten automatisch die Atem- und Kontraktionsphasen des Herzens identifiziert, ohne dabei auf EKG-Informationen angewiesen zu sein. „Eine Herausforderung bestand unter anderem in den beträchtlichen Datenmengen“, erläutert MEVIS-Projektleiterin Dr.-Ing. Anja Hennemuth. „Bei einer Untersuchung fallen bis zu 8 Gigabyte an Bilddaten an, die vom Arzt nicht mehr manuell ausgewertet werden können.“

Ein weiteres Problem: Die in schneller Folge aufgenommenen Bilder weisen weniger klare Kontraste als herkömmliche MRT-Aufnahmen auf. So können die Intensitätsunterschiede zwischen Blut und Gewebe wechseln, was es schwierig macht, beide verlässlich zu unterscheiden. „Mit den klassischen Methoden kommt man da nicht weiter“, betont Hennemuth. „Wir mussten neue, selbstlernende Algorithmen entwickeln, die auch bei wechselnden Kontrasten den Herzmuskel zuverlässig finden.“

In ersten Tests hat sich das Verfahren schon bewährt. Kinderkardiologen nutzen es bereits in der Forschung. Dank der neuen Methode können die Kinder nun wach im MR-Scanner liegen und zum Beispiel in die Pedale eines Liegerad-Hometrainers treten. Damit lässt sich ihr Herz nun auch unter definierter Belastung untersuchen.

Da kein EKG mehr angeschlossen werden muss, verringert sich die Zeit für die Bildaufnahme um bis zu 50 Prozent – angenehm für die Patienten und kostensparend für die Kassen. Ferner erlaubt das Verfahren, neuartige diagnostische Informationen zu gewinnen und die individuelle Herzfunktion genauer zu charakterisieren, etwa bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen.

Am Universitätsklinikum Göttingen hat die klinische Erprobung bereits begonnen, bald sollen weitere Zentren folgen. „Eine neue Hardware ist nicht nötig, es genügt eine Software-Erweiterung für die bestehenden MRT-Geräte“, sagt Anja Hennemuth. „Wir hoffen, dass die Methode schon im kommenden Jahr einsatzbereit ist.“

Weitere Informationen:

http://www.mevis.fraunhofer.de/aktuelles/presseinformation/article/bilder-vom-sc...

Dr. Guido Prause | Fraunhofer MEVIS - Institut für Bildgestützte Medizin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht MR-kompatibles Ultraschallsystem für die therapeutische Anwendung von Ultraschall
18.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT

nachricht Bessere Rheuma-Früherkennung dank neuer Fußkamera
15.10.2019 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Freiburger Forschenden gelingt die erste Synthese eines kationischen Tetraederclusters in Lösung

Hauptgruppenatome kommen oft in kleinen Clustern vor, die neutral, negativ oder positiv geladen sein können. Das bekannteste neutrale sogenannte Tetraedercluster ist der weiße Phosphor (P4), aber darüber hinaus sind weitere Tetraeder als Substanz isolierbar. Es handelt sich um Moleküle aus vier Atomen, deren räumliche Anordnung einem Tetraeder aus gleichseitigen Dreiecken entspricht. Bisher waren neben mindestens sechs neutralen Versionen wie As4 oder AsP3 eine Vielzahl von negativ geladenen Tetraedern wie In2Sb22– bekannt, jedoch keine kationischen, also positiv geladenen Varianten.

Ein Team um Prof. Dr. Ingo Krossing vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Freiburg ist es gelungen, diese positiv geladenen...

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Strom aus Meereswellen – Prototyp läuft in Nordsee

21.10.2019 | Energie und Elektrotechnik

Wenn Zellen zu Kannibalen werden

21.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neue Impulse für die Energiewende – Power2X startet in die zweite Projektphase

21.10.2019 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics