Charakterisierung der hochfrequenz-induzierten Erwärmung passiver Implantate während MRT-Untersuchungen bei 7 Tesla am Beispiel von intrakraniellen Aneurysma-Clips

Abschließend zeigt die retrospektive Studie zur Sicherheit von Implantaten bei 7 T an unserem Institut, dass ein zu konservativer Ausschluss aller Probanden mit Implantaten und/oder Tattoos von 7 T Untersuchungen nicht gerechtfertigt ist. Dennoch sollte die bildgebende Untersuchung bei sorgfältig ausgewählten Personen erst nach der Erfassung umfangreicher Informationen durchgeführt werden, um eine ordnungsgemäße Risikobewertung zu ermöglichen. Ein neues umfassendes Testverfahren zur Sicherheitsbewertung von Implantaten bei 7 T unter Berücksichtigung der komplexeren Kopplung von elektromagnetischem Feld mit dem Implantat und dem menschlichen Körper sowie Polarisationseffekten wurde darüber hinaus im zweiten Studienteil vorgestellt. Dieses neue Verfahren wurde umfassend angewendet, um eines der häufigsten Implantate in der Neurochirurgie zu testen: Aneurysma-Clips. Diese Studie über eine mögliche HF-Erwärmung eines Aneurysma-Clips bei 7 T zeigt, dass sichere Scanbedingungen abgeleitet werden können, abhängig von den Informationen über den Clip, die bei Screeninginterviews gewonnen wurden. Die Cliplänge scheint eine der wichtigsten Informationen zu sein, und eine Worst-Case-Cliplänge von 50 mm wurde ermittelt. Dieses Ergebnis zeigt eine gute Übereinstimmung sowohl mit der Theorie (50 mm ist ungefähr die halbe Wellenlänge in Körpergewebe bei 7 T) als auch mit den realistischen Expositionsszenarien. Ein konservativer Ansatz, der bei mangelnder Information und zur Verallgemeinerung der Ergebnisse entwickelt wurde, wurde ebenfalls erarbeitet. Er ermöglicht das sichere Scannen von Patienten mit implantierten Clips, erweist aber eine deutlich reduzierte Eingangsleistung und daher eine Einschränkung der möglich zu verwendenden Sequenzen. Es sollte betont werden, dass die Bewertung der Hochfrequenzsicherheit kleiner Implantate auf der Grundlage der räumlich gemittelten spezifischen Absorptionsrate problematisch blieb und dass diese Methode möglicherweise irrelevant ist. Bei mehreren Aneurysma-Clips wurde ein Mindestabstand von 35 mm ermittelt, um sicherzustellen, dass sie voneinander entkoppelt bleiben. In Fällen, in denen mehrere Aneurysma-Clips weniger als 35 mm voneinander entfernt sind, sind jedoch weiterhin spezielle und personalisierte Sicherheitsbewertungen erforderlich. Darüber hinaus sollte betont werden, dass keine Patienten oder Probanden mit Aneurysma-Clips gescannt werden sollten bevor bestimmt wird, dass sich sowohl B0-induzierte Drehmomente und Kräfte innerhalb der sicheren Grenzen befinden. Die Kombination der Ergebnisse früherer Sicherheitsbewertungen zur Schädelfixierungen mit den Ergebnissen dieser Arbeit bestätigt die Schlussfolgerung, dass für neurochirurgische Implantate sichere Scanbedingungen in Bezug auf die Hochfrequenz angewendet werden können. Die Freigabe von Patienten mit solchen Implantaten würde zweifellos zu einer signifikanten Steigerung der Nutzung der Ultrahochfeld-Magnetresonanz für die klinische Arbeit im neurologischen Bereich führen.

In conclusion, the retrospective study on the safety of implants at 7 T at our institute shows that an overly conservative exclusion of all subjects with implants and/or tattoos from 7 T examinations is not warranted. Nevertheless, imaging should only be performed in carefully selected subjects after acquiring substantial information to enable a proper risk assessment. Furthermore, a new comprehensive test procedure for the safety assessment of implants at 7 T, taking into account the more complex coupling of electromagnetic field with the implant and the human body as well as polarization effects, was presented in the second part of the thesis. This new method was extensively applied to test one of the most common implants in neurosurgery: aneurysm clips. This study on potential RF heating of an aneurysm clip at 7 T indicates that safe scanning conditions could be derived, depending on the information about the clip gained during screening interviews. Clip length appears to be one of the most important information and a worst case clip length of 50 mm was identified. This result shows good agreement with both theory (50 mm is approximately half the wavelength in body tissue at 7 T) and realistic exposure scenarios. A conservative approach, developed in the absence of information and to generalize the results, was also developed. It allows safe scanning of patients with implanted clips, but lead to a significantly reduced input power and therefore a limitation of the possible sequences to be used. It should be noted that the assessment of radiofrequency safety of small implants based on spatially averaged specific absorption rate remained problematic and that this method may be irrelevant. In the case of multiple aneurysm clips, a minimum distance of 35 mm was determined to ensure that they remained uncoupled from one another. However, for cases in which multiple aneurysm clips are separated by less than 35 mm, dedicated and personalized safety assessments are still required. Furthermore, it should be emphasized that no patients or subjects with aneurysm clips should be imaged unless it is determined that B0‐induced torque and force are within safe limits. Amalgamation of the results of previous safety assessments concerning both cranial fixation and aneurysm clips with the results of this study support the conclusion that safe scanning conditions with respect to RF can be applied for neurosurgical implants. The clearance of patients with such implants for MR examination would lead to a significant increase in the usage of UHF MR for clinical workIn conclusion, the retrospective study on the safety of implants at 7 T at our institute shows that an overly conservative exclusion of all subjects with implants and/or tattoos from 7 T examinations is not warranted. Nevertheless, imaging should only be performed in carefully selected subjects after acquiring substantial information to enable a proper risk assessment. Furthermore, a new comprehensive test procedure for the safety assessment of implants at 7 T, taking into account the more complex coupling of electromagnetic field with the implant and the human body as well as polarization effects, was presented in the second part of the thesis. This new method was extensively applied to test one of the most common implants in neurosurgery: aneurysm clips. This study on potential RF heating of an aneurysm clip at 7 T indicates that safe scanning conditions could be derived, depending on the information about the clip gained during screening interviews. Clip length appears to be one of the most important information and a worst case clip length of 50 mm was identified. This result shows good agreement with both theory (50 mm is approximately half the wavelength in body tissue at 7 T) and realistic exposure scenarios. A conservative approach, developed in the absence of information and to generalize the results, was also developed. It allows safe scanning of patients with implanted clips, but lead to a significantly reduced input power and therefore a limitation of the possible sequences to be used. It should be noted that the assessment of radiofrequency safety of small implants based on spatially averaged specific absorption rate remained problematic and that this method may be irrelevant. In the case of multiple aneurysm clips, a minimum distance of 35 mm was determined to ensure that they remained uncoupled from one another. However, for cases in which multiple aneurysm clips are separated by less than 35 mm, dedicated and personalized safety assessments are still required. Furthermore, it should be emphasized that no patients or subjects with aneurysm clips should be imaged unless it is determined that B0‐induced torque and force are within safe limits. Amalgamation of the results of previous safety assessments concerning both cranial fixation and aneurysm clips with the results of this study support the conclusion that safe scanning conditions with respect to RF can be applied for neurosurgical implants. The clearance of patients with such implants for MR examination would lead to a significant increase in the usage of UHF MR for clinical work.

Cite

Citation style:
Could not load citation form.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved