Niederfeld-MRT bei Patienten mit orthopädischen Implantaten

• Antragsteller: Dr. Rafael Heiß; Professor Dr. Florian Knoll; Professor Armin Nagel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Radiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556079651

In den letzten zwei Jahrzehnten hat die Anzahl von orthopädischen Implantaten enorm zugenommen, da die alternde Bevölkerung immer größer wird und versucht, ihre Mobilität zu erhalten. Dieses wachsende Volumen hat wichtige Auswirkungen auf die Nachfrage nach hochwertiger Implantatbildgebung, insbesondere die MRT, die im Vergleich zu anderen Modalitäten einen besseren Weichteilkontrast bietet. Seit dem Aufkommen der Implantat-MRT ist die Modalität mit Metallartefakten im Zusammenhang mit Feldinhomogenitäten wie Verzerrungen, Signalausfälle und Signalansammlungen behaftet. In den letzten zehn Jahren wurden durch die Entwicklung spezieller Pulssequenzen wie SEMAC (Slice Encoding for Metal Artifact Correction) erhebliche Fortschritte bei der Minimierung dieser Artefakte erzielt. Dennoch besteht für diese wachsende Patientengruppe nach wie vor ein wichtiger klinischer Bedarf an einer ordnungsgemäßen Beurteilung periprothetischer Komplikationen. Das Ziel unseres Projekts ist es dieses Problem mit unserem Niedrigfeld Hochleistungs-MRT-System (0,55T) zu lösen, indem wir den Vorteil reduzierter Metallartefakte bei niedrigeren Feldstärken nutzen. Dieser Vorteil der geringeren Feldstärke geht jedoch mit mehreren Nachteilen einher. Der Hauptnachteil ist das verringerte SNR. Zweitens liegen die Scanzeiten fuer Implantatbildgebung auf unserem Niedrigfeld System derzeit in der Größenordnung von 15 Minuten für eine einzelne Sequenz, was sie für den routinemäßigen klinischen Einsatz unbrauchbar. Drittens wird die klinisch notwendige Fettunterdrückung aufgrund des geringeren Unterschieds in den Präzessionsfrequenzen der Spins von Wasser- und Fettgewebe bei niedrigeren Feldstärken zu einer Herausforderung. Das zentrale Ziel unseres Projekts besteht darin, diese drei Probleme mit einem neuartigen Ansatz zur Datenerfassung und Bildrekonstruktion zu loesen. Wir werden Unterabtastung im 4-dimensionalen SEMAC-k-Raum verwenden um die Scandauer auf eine klinisch machbare Zeit von 4 Minuten zu bringen, und maschinelles Lernen für die Bildrekonstruktion nutzen um Aliasing-Artefakte zu entfernen und die Rauschverstärkung zu unterdrücken. Für das Problem der Fettunterdrückung werden wir patientenpezifische spektral-räumliche (subject-specific spectral-spatial, SPSP) Fettunterdrückungsimpulse verwenden. Zusammen mit den reduzierten Metallartefakten aufgrund der geringeren Feldstärke ist es unser Ziel, eine beispiellose MR-Bildqualität in der Nähe orthopädischer Implantate zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen