ArchivDeutsches Ärzteblatt49/2002Magnetresonanztomographie bei Patienten mit Herzschrittmachern: Experimentelle Studien und klinische Untersuchungen bei 0,5 Tesla

MEDIZIN: Referiert

Magnetresonanztomographie bei Patienten mit Herzschrittmachern: Experimentelle Studien und klinische Untersuchungen bei 0,5 Tesla

Dtsch Arztebl 2002; 99(49): A-3346 / B-2817 / C-2625

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LNSLNS Da die Durchführung einer magnetresonanztomographischen (MRT-) Untersuchung in der Vergangenheit bei Patienten mit Herzschrittmachern als absolut kontraindiziert galt, blieb dieser Patientengruppe (zurzeit etwa 300 000 Schrittmacherträger in Deutschland) bislang ein Untersuchungsverfahren verwehrt, das in den letzten Jahren einen zunehmend wichtigen Stellenwert in der bildgebenden Diagnostik eingenommen hat. So ist die MRT inbesondere in der Diagnostik und präoperativen Planung zerebraler, intraspinaler und muskuloskeletaler Prozesse in der Regel das bildgebende Verfahren der ersten Wahl, spielt aber auch eine zunehmend wichtigere Rolle in der Mamma-, Leber- und kardiovaskulären Diagnostik.
In den letzten Jahren wurden mehrere Einzelfallberichte über Patienten
mit moderneren mikroprozessorgesteuerten programmierbaren Schrittmachersystemen publiziert, bei denen eine MRT- Untersuchung komplikationslos durchgeführt werden konnte. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals eine systematische Analyse der MRT-Kompatibili-
tät von Herzschrittmachern (SM) bei 0,5 Tesla in vitro durchgeführt sowie aufgrund der Analyse dieser Ergebnisse eine klinisch praktikable Untersuchungsstrategie zur Durchführung von MRT-Untersuchungen bei Schrittmacherpatienten abgeleitet und an einem größeren Patientenkollektiv angewendet und überprüft.
Methode
Im experimentellen Teil wurden an einem Phantommodell insgesamt 21 verschiedene SM-Modelle und 44 SM-Elektroden an einem 0,5-Tesla-MRT-System untersucht. Die Auswirkungen der magnetischen und elektromagnetischen MRT-Felder auf das Schrittmachersystem wurden nach folgenden Gesichtspunkten analysiert: Beschädigung von SM-Komponenten sowie der Gesamtintegrität des SM, Beeinflussung des SM-Programms/Änderung programmierter SM-Parameter, Reedschalter-Verhalten im statischen Magnetfeld, Interferenz der MRT-Felder mit der SM-Wahrnehmungsfunktion, Induktion von SM-Tachykardien so-
wie Erwärmungen der SM-Elektroden. Basierend auf den Erkenntnissen dieser In-vitro-Studie wurden im klinischen Teil 51 MRT-Untersuchungen
bei 44 Patienten mit implantierten Herzschrittmachern und aus klinischen Gründen dringlich indiziertem MRT wie folgt durchgeführt: Die spezifische absorbierte Leistung (SAR) der verwendeten MRT-Sequenzen wurde auf jeweils maximal 0,6 W/kg limitiert, um hochfrequenzbedingte Erwärmungen der SM-Elektroden zu begrenzen. Zum Ausschluss von Wahrnehmungsfehlern hat sich das folgende Vorgehen für die überwiegende Mehrzahl der aktuell implantierten SM-Modelle als praktikabel erwiesen: Vor der MRT-Untersuchung wurden die Schrittmacher in einen asynchronen Modus (A00, V00 oder D00) programmiert, wobei die programmierte Frequenz oberhalb der Eigenfrequenz des Patienten gewählt wurde, um konkurrierende Rhythmen zu vermeiden. Absolut schrittmacherabhängige Patienten, das heißt Patienten ohne hämodynamisch suffizienten Eigenrhythmus, wurden aus Sicherheitsgründen ausgeschlossen. Während der MRT-Untersuchung wurden EKG, Pulsoxymetrie und Kapnographie der Patienten durch einen Kardiologen überwacht.
Ergebnisse
Beschädigungen von SM-Komponenten, Induktionen von SM-Tachykardien sowie Beeinflussung des SM-Programms mit Änderungen oder Verlust programmierter Daten wurden im Rahmen der In-vitro-Testung in keinem Fall (n = 0/21) beobachtet. Bis dato war man davon ausgegangen, dass der Reed-Schalter – ein magnetempfindlicher Sensor im Schrittmacher – durch das starke statische Magnetfeld des MRT grundsätzlich magnetisch aktiviert und somit die Wahrnehmungsfunktion des Schrittmachers ausgeschaltet wird. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten jedoch überraschenderweise, dass die Aktivierung des Reedschalters während einer MRT-Untersuchung nicht zwangsläufig erfolgte (Reed aktiviert: 69 Prozent,
Reed deaktiviert: 31 Prozent), von der genauen Position im Magnetfeld abhängt und im Einzelfall nicht vorhersehbar ist. Diese Beobachtung hat wichtige Sicherheitsimplikationen: Da die für die Ortskodierung eingesetzten gepulsten MRT-Gradientenfelder ähnliche Frequenzspektren und Amplituden wie die physiologischen kardialen Signale aufweisen, können bei deaktiviertem Reedschalter potenziell gefährliche – teilweise komplette – Inhibitionen des Schrittmachers sowie getriggerte Stimulationen während der MRT-Untersuchung auftreten. Programmierte man dagegen die SM vor der MRT-Untersuchung in
einen asynchronen Modus (A00, V00 oder D00), war unabhängig vom Verhalten des Reedschalters eine regelrechte festfrequente Stimulation gewährleistet. Hochfrequenzbedingte Erwärmungen der SM-Elektroden waren abhängig vom spezifischen Elektrodenmodell, der Lokalisation der Elektrodenschleife im Hochfrequenzfeld sowie der übertragenen elektromagnetischen Energie beziehungsweise der spezifischen absorbierten Leistung (SAR) der jeweiligen MRT-Sequenz und konnten im ungünstigsten Fall den Patienten gefährdende Größenordnungen (§T bis
23,5 °C im Zentrum des Hochfrequenzfeldes bei SAR von 1,3 W/kg) erreichen. Eine Limitierung des SAR-Wertes auf 0,6 W/kg begrenzte die Sondenerwärmung in vitro auf maximal 8,9 °C, wobei bei der Mehrzahl der Elektrodenmodelle (n = 40/44) aus biophysikalischer Sicht sicher unbedenkliche Werte
(§T < 5 °C) gemessen wurden. Im klinischen Teil wurden alle MRT-Patientenuntersuchungen (n = 51/51) unter den
geschilderten Sicherheitsvorkehrungen komplikationslos ohne Störungen der Schrittmacherfunktion auf Hard- oder Software-Ebene, Anhalt für Schädigungen von SM-Komponenten oder der Gesamtintegrität des SM-Systems sowie ohne Nachweis induzierter Rhythmusstörungen durchgeführt. Programmierte Daten, Reizschwellen und Elektrodenimpedanzen zeigten sowohl in der Kontrolle unmittelbar nach der MRT-Untersuchung sowie in den zur Erfassung potenzieller Langzeitschädigungen durchgeführten drei Monatskontrollen keine signifikanten Änderungen.
Schlussfolgerung
Ohne Anwendung spezifischer Vorsichtsmaßnahmen sind die wesentlichen – potenziell lebensbedrohlichen – Risiken bei MRT-Untersuchungen von SM-Patienten die „Vortäuschung“ kardialer Eigenaktivität durch die gepulsten MRT-Felder mit resultieren-
der Inhibition des Schrittmachers sowie die hochfrequenzbedingte Erwärmung der SM-Elektroden, wobei im ungünstigsten Fall im Phantommodell Temperatursteigerungen § T von 24°C bei einer Feldstärke von 0,5 Tesla sowie von 75°C bei 1,5 Tesla auftreten können. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass MRT-Untersuchungen bei Patienten mit Herzschrittmachern an einem 0,5- Tesla-System bei sorgsam selektionierten Patienten und gegebener dringlicher klinischer Indikation durchgeführt werden können, wenn geeignete Untersuchungsstrategien und Vorsichtsmaßnahmen (Programmierung des Schrittmachers in einen asynchronen Modus zum Ausschluss von Wahrnehmungsfehlern, Limitierung der SAR-Werte der MRT-Sequenzen zur Begrenzung der Sondenerwärmung, adäquates Patienten-Monitoring zur Rhythmuskontrolle, kardiologisches Stand-By mit allen Möglichkeiten der Reanimation) befolgt werden. Diese Diagnostik sollte nur an mit der spezifischen Problematik erfahrenen Zentren in enger interdisziplinärer Zusammenarbeit zwischen Radiologie und Kardiologie erfolgen. Herzschrittmacher sollten somit nicht mehr grundsätzlich als eine absolute Kontraindikation für eine MRT-Untersuchung bei 0,5 Tesla angesehen werden. som

Sommer T, Vahlhaus C, Lauck G, et al.: MR imaging and cardiac pacemakers: In vitro evaluation and in vivo studies in 51 patients at 0,5 T. Radiology 2000; 215: 869–879.

Priv.-Doz. Dr. med. Torsten Sommer, Radiologische Universitätsklinik, Sigmund-Freud-Straße 25, 53105 Bonn,
E-Mail: t.sommer@uni-bonn.de

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