NRW-Herzklappen-Initiative

NRW-Herzklappen-Initiative: Medizintechnische Entwicklungen zur minimal-invasiven, perkutanen, transluminalen Therapie von Herzklappen-erkrankungen

Im Rahmen des Projektes wurde eine Herzklappe, die am Institut für Angewandte Medizintechnik (AME) an der RWTH in Aachen entwickelt wurde, hinsichtlich einer möglichen Patientengefährdung durch Wechselwirkungen in der Magnetresonanz (MR)-Umgebung untersucht. Im Vordergrund unserer Arbeiten stand dabei die Methodenentwicklungen auf numerischer (Simulation) und experimenteller (MR-Prüfung) Seite, um die Anforderungen zu Grunde liegender ASTM und ISO/TS Standards erfüllen zu können.

Hierfür wurden die Herzklappen auf

  • Verschiebekraft (ASTM F2052),
  • Drehmoment (ASTM F2213),
  • MR-Bildartefakte (ASTM F2119)

getestet, sowie Methoden (experimental & numerical) für ebenfalls nicht-aktive Implantate entwickelt und erprobt, um

  • Gradienten induzierte Erwärmung (Gradient-induced heating) (ISO/TS 10974) und
  • Gradienten induzierte Vibration (Gradient-induced vibration) (ISO/TS 10974)

zu messen, und HF-induzierte Erwärmung (ASTM F2182) in numerischen Simulationen zu bestimmen und experimentell zu überprüfen.

Verschiebekraft, Drehmoment und MR Artefakte wurden für die Herzklappe nach entwickelten ASTM-Methoden  getestet. Die Resultate konnten zur Bestimmung und MR-Kennzeichnung von MR-Sicherheit und Komptabilität für die Herzklappe und genrell aktive und nicht-aktive Implantate verwendet werden.

Die von den HF-Pulsen und Bildgebungsgradienten hervorgerufene Erwärmung der Herzklappe wurde in numerischen Simulationen berechnet und anschließend bei Feldstärken von 1,5 T (64 MHz) und 3 T (128 MHz) experimentell bestätigt. Hierbei wurde auch die Einsatzmöglichkeit einer Infrarotkamera (IR Camera) zur Unterstützung der Temperaturmessung bei der Gradienten-induzierten Erwärmung untersucht, um Hot-Spots in einem Übersichtsbild (Hot-Spot-Survey) zu lokalisieren. Diese können anschließend punktgenau mit faseroptischen Temperatursonden bestätigt und gemessen werden.

Weiterhin wurde ein Prüfaufbau für Gradienten-induzierte Vibration entwickelt. Hierbei wurde ein Vibrationssensor im Inneren der Bohrung des Scanners eingesetzt, um die Bewegung der Herzklappe zu messen.

Sämtliche numerische und experimentelle Methoden, die im Rahmen dieses Projektes entwickelt wurden, lassen sich auf weitere Varianten von Herzklappen und ähnlicher nicht-aktiver sowie aktiver Implantate (AIMD) übertragen. Dadurch tragen die Ergebnisse des Forschungsprojekts auch zu zukünftigen Prüfungen bei und helfen dabei die Sicherheit der Patienten während einer MR-Untersuchung zu verbessern.

 

This work was supported by the State of North Rhine-Westphalia (NRW, Germany) and the European Union through the NRW Ziel2 Program as a part of the European Fund for Regional Development, grant #005-GW01-235E.