Verbessertes Monitoring von Silikonimplantaten
Ein neuer Algorithmus verbessert die Qualität von MRT-Bildern der Brust. Vollautomatisch und zuverlässig stellt er Wasser, Fett und Silikon gleichzeitig dar.
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Datum:04.10.2022
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Autor:C. Lerch (mh/ktg)
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Quelle:Technische Universität München
Die MRT ist eine sensitive Methode zur Kontrolle von Silikonimplantaten. Dennoch kann eine zuverlässige Untersuchung der Implantate herausfordernd sein, da eine klare Abgrenzung zwischen Silikon und Fettgewebe auf den Bildern schwierig ist.
Ein interdisziplinäres Forschungsteam an der TU München hat einen Algorithmus entwickelt, der die Qualität der MRT-Bilder verbessert. Er stellt vollautomatisch und zuverlässig Wasser, Fett und Silikon gleichzeitig dar.
Technische Herausforderung
„Aus technischer Sicht ist es eine Herausforderung, zuverlässige Informationen über Wasser, Fett und Silikon gleichzeitig mit einer einzigen MRT-Aufnahme zu erfassen. Aufgrund der engen Zusammenarbeit mit dem Radiologieteam der TU München haben wir dieses komplexe Optimierungsproblem nicht nur aus mathematischer Sicht gelöst, sondern zudem eine Lösung entwickelt, die sich einfach in gängige klinische MRT-Geräte implementieren und in einen klinischen Arbeitsablauf integrieren lässt“, erläutert Dimitrios Karampinos, Professor für Experimentelle MRT an der TU München.
Hauptprinzipien des Verfahrens
Das Bildgebungsverfahren soll künftig in der Brustbildgebung für alle Patientinnen, mit und ohne Implantate, eingesetzt werden. Der Algorithmus nutzt zur Lösung des komplexen Problems drei Hauptprinzipien:
- Hierarchie: Der Algorithmus verarbeitet die MR-Signale in einer Reihe von Schritten, um hochwertige Wasser-, Fett- und Silikonbilder zu erstellen. Dabei entscheidet der Algorithmus bei jedem Schritt auf der Grundlage der verfügbaren Informationen – beispielsweise „Implantat oder kein Implantat“, wie weiter zu verfahren ist.
- „Multiresolution“-Ansatz: Hochauflösende Bilder zeigen viele Details, was für Diagnose-Zwecke hilfreich sein kann. Allerdings sind sie auch rauschanfälliger und erschweren daher die Differenzierung von Wasser, Fett und Silikon. Darüber hinaus beanspruchen sie erheblich längere Verarbeitungszeiten. Deshalb beginnt der Algorithmus mit niedrig-auflösenden Aufnahmen und erhöht die Auflösung und Komplexität bei den verschiedenen Schritten je nach Bedarf.
- „Graph-cuts“: Um die komplexe Unterscheidung zwischen mehreren verschiedenen chemischen Spezies zu ermöglichen, wird jeder Wert des 3D MRT-Bildes in einem entsprechenden Graphen kodiert. Ein einzelner Graph liefert allerdings nicht genügend Informationen, um zuverlässig zu entscheiden, ob sein Wert Fett, Wasser oder Silikon repräsentiert. An dieser Stelle setzt der Algorithmus an: Die Graphen werden nacheinander gelöst, um auf den vorherigen Informationen aufzubauen. So wird die optimale Lösung – Wasser, Fett oder Silikon – erarbeitet, die unter Berücksichtigung der Beschränkungen des Graphen und im Kontext des gesamten Bildes am sinnvollsten ist.
Einschätzung aus radiologischer Sicht
„Die neue Methode läuft vollautomatisiert ab und erfordert keine vorherige Kalibrierung oder Anwenderschulung. Das macht sie robuster und zuverlässiger als Techniken, die auf der Unterdrückung ausgewählter Materialien beruhen“, sagt PD Dr. Eva Maria Fallenberg, Oberärztin am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie am Klinikum rechts der Isar. „Der neue Algorithmus hat bisher selbst bei unterschiedlichen Implantattypen zuverlässige Ergebnisse gezeigt. Da alle Informationen gleichzeitig und nicht für eine chemische Spezies nach der anderen erfasst werden, verkürzt sich die Untersuchungszeit. Das verbessert den Patientenkomfort und ermöglicht es uns zudem, mehr Patientinnen zu untersuchen.“
