Philips' Neuheiten: Heliumfreies MRT und KI-CT

Helium wird knapp und teuer: Mit dem BlueSeal Horizon stellt Philips das erste MRT vor, das fast ohne Helium auskommt. Auf dem ECR in Wien präsentierte der Konzern zudem das Verida CT – ein Spektral-CT mit durchgängiger KI-Unterstützung.

Neues MRT verzichtet fast komplett auf Helium — Das neue nahezu heliumfreie 3 Tesla-MRT von Philips soll Mitte 2027 marktreif sein.

Mit dem „BlueSeal Horizon“ hat Philips auf dem Europäischen Kongress für Radiologie (ECR) in Wien das weltweit erste MRT-Gerät vorgestellt, das nahezu komplett ohne Helium auskommt. Traditionell benötigt ein MRT-Scanner eine große Menge an flüssigem Helium, das als Kühlmittel fungiert, damit die sehr starken elektrischen Magnetspulen im Inneren des MRT-Scanners Strom ohne jeglichen elektrischen Widerstand leiten können. Jener supraleitende Zustand ist der Schlüssel zur Erzeugung der sehr starken und stabilen Magnetfelder, die für die Bildgebung nötig sind. Dank der Supraleitung können MRTs hohe Feldstärken von 1,5 Tesla, 3 Tesla oder mehr erreichen, was zu detaillierten Schnittbildern des menschlichen Körpers führt.

MRT ohne Quenchrohre

Um seine MRT-Systeme supraleitend zu betreiben, ohne dabei auf große Mengen flüssigen Heliums angewiesen zu sein, setzt Philips mit „Blue Seal“ eine Mikro-Kühltechnologie ein, die nur eine sehr geringe Menge an flüssigem Helium für Kühlungszwecke benötigt – beim neuen Blue Seal Horizon MRT 3,0 Tesla sind das lediglich 0,5 Prozent des Heliumverbrauches herkömmlicher Systeme. Ein derart reduzierter Heliumverbrauch schützt zudem Mitarbeitende und Patienten, schließlich verdrängt Heliumgas beim Einatmen den Sauerstoff in der Lunge, was den Sauerstoffaustausch blockieren und innerhalb von Sekunden zu plötzlicher Bewusstlosigkeit und sogar dem Tod führen kann.

Bei klassischen MRTs mit großen Mengen an flüssigem Helium müssen aus Sicherheitsgründen daher lange Rohre in Gebäuden installiert werden, die das austretende und damit gasförmige Helium aus dem Gebäude ableiten können. Blue Seal Horizon kommt laut Philips dagegen ohne jene Quenchrohre aus. Damit ist das Gerät 900 kg leichter. Das eröffnet die Möglichkeit, das MRT auch in Räumen mit baubedingten Einschränkungen oder in multidisziplinär genutzten Gebäuden zu installieren.

Massiv gestiegene Heliumpreise

Vor dem Hintergrund des aktuellen Krieges in Nahost dürfte auch der damit massiv gestiegene Preis für hochwertiges flüssiges Helium eine nicht unerhebliche Rolle bei der Kaufentscheidung für das neue MRT spielen. Immerhin benötigen herkömmliche Systeme laut Philips etwa 1500 Liter davon, das heliumfreie MRT dagegen nur sieben Liter. „Wir sprechen bei hochwertigem Helium inzwischen über Literpreise von rund 50 bis 80 Euro, vor ein paar Jahren waren es dagegen noch etwa sieben Euro pro Liter“, sagt Graeme Campbell, Clinical Scientist bei Philips Healthcare.

Da Katar einer der Hauptlieferanten für flüssiges Helium ist, besteht laut Medienberichten aktuell zudem ein Versorgungsengpass. Demnach fehlen bis zu 40 Prozent Helium auf dem europäischen Markt. Nach Angaben von Peter Kitze, Heliumexperte bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, betrifft das vor allem Unternehmen, die im medizinischen Bereich tätig sind. Das heliumfreie 3,0 Tesla MRT befindet sich aktuell allerdings noch im Entwicklungsprozess. Mit der Marktreife rechnet der Hersteller erst ab Mitte 2027.

Philips CT-System mit Spektraldetektor (SDCT) — Das CT-System Verida reduziert das Rauschen und verbessert die Erkennbarkeit.

Neues Flaggschiff bei Dual-Layer-Technologie

Ebenfalls auf dem ECR hat Philips das neueste System im Bereich detektorbasierter Spektral-CT vorgestellt. Das „Verida CT“ ist das weltweit erste dieser Art mit KI-Unterstützung entlang der gesamten Bildgebungskette, von der Datenerfassung über die Rekonstruktion bis zur Befundung. Kernstück ist der „NanoPanel Prism Precise“ Dual-Layer-Detektor, dessen Entwicklungsstufe mittlerweile die dritte Generation erreicht hat.

Computertomografie

Bei der Computertomografie (CT) durchdringen Röntgenstrahlen die Patienten, die je nach Gewebedichte unterschiedlich stark absorbiert werden, was zur Bildgebung genutzt wird. In der konventionellen CT wird die Intensität eines polychromatischen Röntgenstrahls gemessen. Jene Röntgenstrahlung besteht aus unterschiedlichen Energien und Wellenlängen. Die Genauigkeit jenes polychromatischen Röntgenstrahls reicht aber nicht aus, um etwa den Weichteilkontrast unterschiedlicher Gewebearten darzustellen – vor allem, wenn sie zwar eine ähnliche Dichte, aber eine unterschiedliche atomare Zusammensetzung besitzen.

Moderne CT-Geräte sind dagegen in der Lage, die Röntgenstrahlung in zwei unterschiedliche Röntgenspektren zu unterteilen – und zwar in niederenergetische und hochenergetische. Der Vergleich dieser Röntgenenergiespektren erlaubt eine bessere Gewebedifferenzierung. Beim Dual Source CT (DSCT) etwa wird zum Erfassen der unterschiedlichen Röntgenspektren jeweils eine eigene Röntgenquelle genutzt, womit zwei Röntgenröhren und zwei Detektoren um 90 Grad versetzt im Gantry rotieren. Andere Systeme wie das Dual Energy CT (DECT) nutzen hierzu nur eine Röntgenquelle und erfassen unterschiedliche Röntgenspektren, indem sie die niederenergetische und hochenergetische Strahlung nacheinander durch ein schnelles Umschalten der Röntgenquelle erzeugen.

Moderne CT-Systeme setzen auf spezielle Röntgendetektoren, um damit die Röntgenstrahlung in unterschiedliche Röntgenspektren zu unterteilen, statt diese durch unterschiedliche Röntgenquellen zu erzeugen. Als Vorreiter jener Dual-Layer-Technologie hat Philips das erste CT-Gerät dieser Art bereits im Jahr 2016 vorgestellt. Zum Erzeugen der Spektralinformationen dient der Dual-Layer-Detektor, der die Röntgenphotonen erst nach dem Durchgang durch den Patienten in zwei Energieschichten trennt, wobei dessen obere Schicht niederenergetische und die untere Schicht hochenergetische Photonen absorbiert.

In Kombination mit KI-basierter Rekonstruktion wird das Bildrauschen reduziert, sodass die Bildqualität verbessert oder die Strahlendosis reduziert werden kann.

Auch hier erfolgt die Spektralbildgebung wie bei jedem konventionellen CT-Scan und liegt Radiologen damit je nach Bedarf vor. Das erspart Anwendern und Patienten zusätzliche Folgeuntersuchungen. „In der Praxis hilft dieser Ansatz den Bildgebungsteams, konsistente CT-Protokolle beizubehalten und gleichzeitig auf Spektralinformationen zurückzugreifen, wenn diagnostische Erkenntnisse benötigt werden“, sagt Graeme Campbell. Die automatische KI-Unterstützung sorgt zusätzlich für bis zu 109 Prozent schnellere Bildrekonstruktionen als bei den Vorgängersystemen.

Dank dieser Zeitersparnis sind laut Hersteller ganze 270 Untersuchungen pro Tag möglich. Die Deep-Learning-basierte KI-Rekonstruktion sorgt laut Philips zudem für eine verbesserte Rauschreduktion von bis zu 80 Prozent sowie eine um bis zu 60 Prozent verbesserte Erkennbarkeit bei geringem Kontrast. „Spectral-CT ermöglicht es, hochwertige Bilder zu erzeugen, da spektrale Informationen genutzt werden, um beispielsweise den Jodkontrast zu verstärken. In Kombination mit KI-basierter Rekonstruktion kann zudem das Bildrauschen reduziert werden, sodass die Bildqualität verbessert oder – je nach klinischer Fragestellung – auch die Strahlendosis reduziert werden kann“, ergänzt der CT-Experte. So lässt sich nach Angaben des Herstellers die Strahlendosis um bis zu 80 Prozent verringern.

Verida und PCCT-System im Vergleich

Das neueste Flaggschiff aus dem Hause Philips kann in Sachen Spektralbildgebung sogar mit seinem derzeit größten Konkurrenten mithalten, dem Photon-Counting-CT-System (PCCT), das Siemens im Jahr 2021 eingeführt hat. Auch dieses System nutzt einen speziellen Detektor, um damit die Röntgenstrahlung in unterschiedliche Spektren zu unterteilen, statt diese durch unterschiedliche Quellen zu erzeugen. Statt der zwei Detektorschichten des Verida CT setzt die Technologie des PCCT-Systems indes auf einen Detektor, der in der Lage ist, die Photonen des Röntgenstrahles direkt in elektrische Signale umzuwandeln, die ohne Informationsverlust digital ausgewertet werden können.

Damit lässt sich jedes einzelne Photon als gesonderte Bildinformation auswerten, was unter anderem die Bildqualität deutlich erhöht. Eine unabhängige Phantomstudie hat die spektrale Leistung mehrerer fortschrittlicher CT-Technologien, neben dem Verida CT auch eines PCCT-Systems, bezüglich ihrer Bildqualitätsmerkmale verglichen, die beeinflussen, wie deutlich anatomische Strukturen auf CT-Bildern erscheinen. Dazu gehörten Bildrauschen, Rauschtextur und räumliche Auflösung.

Kliniken zeigen großes Interesse

Die Forscher stellten fest, dass die Darstellung von Läsionen im klinisch relevanten niedrigen Energiebereich beim Verida-System und beim Photonenzähl-CT-System am besten war. Bilder, die im niedrigen Energiebereich bei 40–50 Kiloelektronenvolt (keV) mit Dual-Layer-Spektral-CT erstellt wurden und für die kontrastmittelunterstützte Bildgebung am wichtigsten sind, wurden von den Forschern insgesamt sogar als die besten eingestuft.

Dementsprechend breit ist das Interesse am neuen Verida CT. Laut Philips ist es weltweit bereits an rund 1000 Klinikstandorten im Einsatz. Auch seitens deutscher Kliniken scheint das Interesse groß zu sein. „Viele Kliniken in Deutschland nutzen mit dem „Spectral CT 7500“ bereits die Vorgängerversion des Verida CT. Angesichts seiner Vorteile in Bezug auf Bildqualität, Schnelligkeit und das Potenzial zur Dosisreduktion sind das genau jene Kliniken, die ein Verida nutzen wollen“, so Campbell. Hier dürften auch die Kosten eine Rolle spielen. Im Vergleich zu einem PCCT-System ist ein Verida-CT demnach nur halb so teuer.