Intelligente technologie versnelt scanproces van MRI-scanner MAGNETOM Vida met 30%

Siemens Healthineers lanceert de MAGNETOM Vida, een MRI-scanner die is uitgerust met BioMatrix-technologie. Dit is een nieuwe scantechnologie voor MRI-onderzoek, die scans uitgebreider, patiëntvriendelijker en sneller maakt. Niet alleen kan de technologie patiënten automatisch op de juiste positie in de scanner plaatsen, ook kan het systeem compenseren voor de ademhaling van de patiënt. 

De MAGNETOM Vida is voorzien van automatische patiëntpositionering, waarbij het systeem de positie van de patiënt compenseert om betrouwbare beelden op te leveren. Hierbij wordt gebruik gemaakt van intelligente lichaamsmodellen, op basis waarvan de scantafel automatisch in de juiste positie wordt geplaatst. Dit scheelt veel tijd, aangezien artsen patiënten niet langer nauwkeurig hoeven te instrueren over de houding die zij in de MRI-scanner moeten aannemen. Daarnaast verlaagt dit de belasting op en het ongemak van de patiënt. 

Niet langer stilliggen

Daarnaast hoeven patiënten dankzij de BioMatrix-technologie niet langer hun adem in te houden. Dit maakt het ondergaan van een MRI-scan niet alleen comfortabeler voor de patiënt, maar zorgt ook dat patiënten en artsen minder tijd kwijt zijn aan het onderzoek. 

“Een MRI-scanner maakt gebruik van een magneet, een RF-zender, een RF-ontvanger en een gradient systeem. Met behulp van de RF-zender worden radiografische signalen het lichaam van de patiënt ingezonden, waarna deze een echo geven waarmee onder andere organen in kaart kunnen worden gebracht. Deze echo wordt opgevangen met behulp van de RF-ontvanger. Het gradient systeem maakt het mogelijk te achterhalen vanaf welke exacte positie in het menselijk lichaam een echo afkomstig is”, legt Erik van den Bergh, Product Manager MRI / Collaborations Manager bij Siemens Healthineers, uit.

Geen ademhalingsband meer nodig

“Een MRI-scan kan, afhankelijk van het contrast en de resolutie die de radioloog wilt zien, van enkele seconden tot een paar minuten duren. Met name bij langere scans kunnen bij het kijken naar bijvoorbeeld de thorax problemen ontstaan door bewegingen van de patiënt. Denk hierbij aan de hartslag, maar ook aan de ademhaling van de patiënt. Al langer is het mogelijk de ademhaling van de patiënt te registreren met behulp van een ademhalingsband, wat het mogelijk maakt de meting parallel te laten verlopen met de ademhaling. Hierdoor wordt continu in dezelfde fase van de ademhaling gemeten, waardoor een uniform beeld ontstaat. Niet alleen is deze ademhalingsband belastend voor de patiënt, ook is het aanbrengen van deze band een tijdrovend proces. Doordat de ademhalingsband oncomfortabel kan zijn, kan dit ertoe leiden dat een patiënt juist onrustiger of onregelmatiger gaat ademhalen.”

De BioMatrix-technologie in de MAGNETOM Vida lost dit op. “We hebben een flink aantal sensoren in de MRI-scanner geïntegreerd. Zo is de patiënttafel voorzien van meerdere sensoren om de ademhaling van de patiënt te registreren. Dit maakt het mogelijk een meting parallel te laten verlopen met de ademhaling, zonder dat hiervoor een ademhalingsband nodig is”, aldus Van den Bergh. “Deze informatie wordt gebruikt door de intelligente software van de MAGNETOM Vida, die advies geeft over de wijze waarop een patiënt het best kan worden gescand om een zo goed mogelijke patiëntenonderzoek uit te voeren.”

Drie keuzes

“De arts heeft dankzij deze werkwijze drie keuzes. De eerste keuze is getriggerd meten aan de hand van het ademhalingssignaal, waarbij de acquisitie telkens in dezelfde fase van de ademhaling wordt opengezet. Deze methode is echter niet erg efficiënt, aangezien de meting continu moet worden gepauzeerd en dus een klein deel van de tijd daadwerkelijk wordt gemeten. De arts kan er daarom ook voor kiezen continu te meten, waarna retrospectief de verzamelde data worden gecorrigeerd. Dit is mogelijk door te registreren in welke fase van de ademhaling een meting is uitgevoerd en de beelden op basis hiervan aan te passen. Bij de derde optie wordt een scan in slechts enkele seconden uitgevoerd. Door deze hoge snelheid wordt de invloed van de ademhaling geminimaliseerd, waardoor het niet nodig is de data te corrigeren.”

De MAGNETOM Vida kan volgens Siemens Healthineers scans dertig procent sneller uitvoeren dan de voorgaande generatie MRI-scanners, zonder hierbij afbreuk te doen aan de kwaliteit van het onderzoek. Het is echter ook mogelijk scans met dezelfde snelheid uit te voeren als zijn voorganger, wat een hogere kwaliteit beelden aflevert. Artsen kunnen zelf bepalen waar zij de balans leggen, wat afhankelijk is van onder andere het doel van een MRI-scan. 

Van image space naar k-space

“De beelden die artsen voorgelegd krijgen worden ook wel ‘image space’ genoemd. Het originele beeld dat een MRI-scanner creëert noemen we echter de k-space. Met behulp van een mathematische berekening is het mogelijk de k-space om te zetten in de image space”, zegt Van den Bergh. “Traditioneel gezien is het nodig de volledige k-space te meten om een volledige image space te kunnen leveren. Het volledig in beeld brengen van de k-space kost echter relatief veel tijd. Sinds 2000 wordt daarom gebruik gemaakt van parallel imaging, wat het mogelijk maakt met meerdere ontvangstspoelen een stuk van deze ruimte te coderen. Hierdoor kunnen stappen worden overgeslagen, zonder dat dit de kwaliteit van de image space aantast. Deze werkwijze zorgt dat een scan met maximaal een factor vier tot vijf sneller kan worden uitgevoerd.”

“De MAGNETOM Vida bevat Compressed Sensing, een nieuwe technologie die hogere versnellingsfactoren toe staat. Hierbij worden niet zo zeer lijntjes overgeslagen, maar proberen we de k-space zo willekeurig mogelijk te sampelen. Dit levert echter een image space op met erg veel ruis. Daarom wordt dit beeld met behulp van een iteratieve reconstructie-algoritme verbeterd. Dit proces wordt stapsgewijs uitgevoerd, waarbij het gereconstrueerde beeld telkens naast het origineel wordt gelegd om te controleren of de kwaliteit hiervan geen geweld wordt aangedaan”, zegt Van den Bergh. “Door dit proces zo’n veertig tot vijftig keer uit te voeren kan de hoeveelheid ruis op de image space steeds verder worden teruggedrongen, tot een hoge kwaliteit image space ontstaat.” 

Vergelijkbaar met gecomprimeerde fotobestanden

De techniek achter Compressed Sensing kan worden vergeleken met het comprimeren van een RAW-fotobestand tot een JPG-bestand. Bij weergave op een beeld scherm is nagenoeg geen verschil tussen beide bestanden te zien, terwijl een JPG-bestand vele malen kleiner is dan een RAW-fotobestand. Als een gecomprimeerd beeld dezelfde weergave heeft als het origineel, kan je  je afvragen of je niet te veel data hebt opgenomen. Ditzelfde principe wordt gehanteerd bij Compressed Sensing, er wordt minder data opgenomen en dus sneller gemeten. Compressed Sensing is beschikbaar in twee varianten: Compressed Sensing Cardiac Cine voor het meten van de hartfunctie en Compressed Sensing GRASP VIBE voor het in beeld brengen van mogelijk kwaadaardige leveraandoeningen.

Auteur: Wouter Hoeffnagel

Bron: Siemens Healthineers