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Die Perkutane Laser Diskus Dekompression (PLDD) kommt, als minimal-invasive Therapie für Bandscheibenvorfälle, in der klinischen Praxis vermehrt zum Einsatz. Neue offene Hochfeld-MRT-Systeme ermöglichen heute eine hohe Bildqualität, schnelle Sequenzen und die Option, Interventionen unter MRT- Kontrolle durchzuführen. Material und Methoden: In dieser Arbeit wurde in präklinischen Versuchen, die Durchführbarkeit der PLDD im offenen Hochfeld MRT und die MR-Thermometrie an der Bandscheibe in vitro untersucht und optimiert. Zunächst wurde die MR-Tauglichkeit des Lasers, der Punktionsnadeln und verschiedener MR-fluoroskopischer Sequenzen an 10 Schweinewirbelsäulen gezeigt. Anschließend wurden GRE Sequenzen mit unterschiedlichen TE-Zeiten, mit Hinblick auf die PRF-Thermometrie, an 30 Humankadaverbandscheiben (L1-S1) untersucht. Eine Korrelation der MR-thermometrisch kalkulierten und der tatsächlich gemessenen Temperaturen diente zur Beurteilung der jeweiligen Sequenzen. Ergebnisse: Temperaturkorrelationskoeffizienten: 0,946 (TE 7 ms) vergl. 0,859 (TE = 2 ms) und 0,792 (TE = 10ms mit ES); CNRDiskus/Endplatte/CNRDiskus/Spinalnerv/CNRDiskus/Muskel/CNRDiskus/Nadel: 14,3 ± 12,0 (n=10)/10,8 ± 7,5 (n=8)/16,3 ± 11,8 (n=10)/25,5 ± 12,7 (n=10) für die GRE mit TE = 7ms im Vergleich zu 11,6 ± 11,4 (n=10)/13,1 ± 12,8 (n=10)/22,7 ± 14,7 (n=10)/21,5 ± 17,4 (n=10) für die GRE mit TE = 2ms und 6,8 ± 4,6 (n=10)/n=0 /17,5 ± 7,3 (n=10)/20,6 ± 8,9 (n=10) für die GRE mit TE = 10ms mit ES. Korrelation der MR-Läsionen mit den makroskopischen Befunden: R2 = 0,63 (TE =7 ms); R2 = 0,76 (TE = 2ms) und R2 = 0,48 (TE = 10 ms mit ES). Im statistischen Vergleich korrelierten jene Temperaturverläufe, welche anhand der GRE mit TE = 7ms berechnet wurden, signifikant (p < 0,05) besser mit der tatsächlichen Temperatur, als die GRE mit ES und TE = 10 ms (p = 0,001). Eine statistisch relevante Überlegenheit gegenüber der GRE mit TE = 2ms konnte nicht belegt werden (p = 0,064). Die Auswertung ergab, dass die eine ungespoilte GRE Sequenz mit einer TE von 7ms (3D GRE TR/TE/FA 10/7/27°, 15 Schichten, Scandauer 13,1s pro Bild) im Vergleich zu den anderen evaluierten Sequenzen (3D GRE TR/TE/FA 4,2/2/27°, 15 Schichten, Scandauer 13,2 s; 3D GRE mit ES TR/TE/FA 6,8/10/35°, 15 Schichten, Scandauer 12,5 s), die beste Korrelation zwischen gemessener und kalkulierter Temperatur erzielte und den besten Kompromiss zwischen einer möglichst genauen PRF-Thermometrie und einer möglichst hohen Qualität der Magnitudenbilder darstellte. Diskussion: Die PRF- Thermometrie wird heute in der klinischen Praxis bereits für die Kontrolle hyperthermer Therapien an Prostata und Uterus eingesetzt. Eine PRF- Thermometrie an der Bandscheibe wurde bis dato nicht evaluiert. Mit dieser Arbeit konnte erfolgreich die Grundlage für eine klinische Etablierung der PLDD im offenen Hochfeld MRT unter MR-thermometrischer Kontrolle geschaffen werden. Die beste Sequenz hierfür war, unter den Vorraussetzungen des offenen Hochfeld MRT mit vertikalem Magnetfeld, eine ungespoile GRE Sequenz mit einer TE-Zeit von 7 ms und einem Flipwinkel von 27°., Percutaneous Laser Disc Decompression (PLDD) is becoming increasingly popular in the treatment of vertebral disc protrusions. New open high-field systems permit high image quality, fast sequences and the option to perform interventions under MR-guidance. Materials and methods: With this study the feasibility of PLDD under MR-thermometry in an open high-field MRI was investigated in preclinical experiments in vitro. First, the MR-compatibility of the Laser, the puncture needles and various fluoroscopic sequences was demonstrated on 10 porcine lumbar spines. Hereafter, GRE sequences with varying TE-times were evaluated with respect to PRF-thermometry on 30 human cadaveric lumbar discs (L1-S1). Correlation and regression analysis of MR- thermometrically calculated and the actually measured temperatures were performed to assess each investigated sequence. Results: Temperature correlation coefficients: 0.946 (TE 7 ms) compared to 0.859 (TE = 2 ms) and 0,792 (TE = 10ms and ES); CNRDiskus/Endplatte/CNRDiskus/Spinalnerv/CNRDiskus/Muskel/CNRDiskus/Nadel: 14.3 ± 12.0 (n=10)/10.8 ± 7.5 (n=8)/16.3 ± 11.8 (n=10)/25.5 ± 12.7 (n=10) for GRE sequence with TE = 7ms compared to 11.6 ± 11.4 (n=10)/13.1 ± 12,8 (n=10)/22.7 ± 14,7 (n=10)/21.5 ± 17.4 (n=10) for GRE sequence with TE = 2ms and 6.8 ± 4.6 (n=10)/n=0 /17.5 ± 7.3 (n=10)/20.6 ± 8.9 (n=10) for GRE sequence with TE = 10ms and ES. Correlation of MR-lesions with macroscopic findings upon regression analysis: R2 = 0.63 (TE =7 ms); R2 = 0.76 (TE = 2ms) und R2 = 0.48 (TE = 10 ms and ES). Upon statistical comparison with temperature data from the GRE with TE = 10ms and ES, those temperature curves calculated from the GRE sequence with TE = 7ms were more precise (p = 0.001). A statistically relevant (p < 0.05) superiority of the GRE with TE = 7ms compared to the GRE with TE = 2ms could not be shown (p = 0.064). In summary, the unspoiled GRE with TE = 7ms (3D GRE TR/TE/FA 10/7/27°, 15 slices, scan duration 13,1s per image) was shown to have the best temperature correlation with actually measured temperatures and proved to best he best compromise between precise PRF-thermometry and high image quality of magnitude images compared to the other two investigated GRE sequences (3D GRE TR/TE/FA 4,2/2/27°, 15 slices, scan duration 13,2 s and 3D GRE and ES TR/TE/FA 6,8/10/35°, 15 slices, scan duration 12,5 s). Discussion: PRF-thermometry is in clinical use today for hyperthermal treatment of the prostate and the uterus. To date, PRF- thermometry to monitor interventions in the intervertebral disc has not been investigated. With this study, the basis for clinical application and implementation of MR-thermometrically monitored PLDD in the open high-field MRI was provided. An unspoiled GRE sequence with TE = 7ms and a flip angle of 27° was deemed to be the best fit for this purpose.

Die Ergebnisse der konventionellen Therapie bei Zervixkarzinomen und platinresistenten Ovarialkarzinomen sollen durch die Kombination der konventionellen Therapie mit einer regionalen Hyperthermie verbessert werden. Vor der Durchführung einer Hyperthermie wird analog zur Vorgehendweise in der Strahlentherapie die optimale Positionierung des Patienten und die technische Einstellung in einer Planungsrechnung bestimmt. Die Modelle und Algorithmen basierend auf der FDTD Methode wurden an zwei Phantomen mittels MR- Thermographie validiert. Im Rahmen eines neoadjuvanten Ansatzes wird die Hyperthermie in Kombination mit Radiochemotherapie und anschließender Wertheim-Meigs Operation bei 32 Patientinnen mit lokal fortgeschrittenen inoperablen Zervixkarzinomen FIGO IIB-IVA angewendet. Beim rezidivierten platin-resistenten Ovarialkarzinom wird die Hyperthermie zur Wirkungsverstärkung mit 2., 3. und 4. Linienchemotherapie bei 17 Patientinnen in 29 Chemotherapieserien eingesetzt. Die MRT-Thermometrie kann das Planungssystem überprüfen und die Potentiale aufzeigen. In der Planung ist eine Optimierung möglich, z.B. Maximierung des therapeutischen Quotienten. Die klinischen Phase II Ergebnisse waren ermutigend. So betrug die 3-Jahresüberlebensrate beim lokal fortgeschrittenen Zervixkarzinom nach R0 Resektion 93%. Beim abdominell disseminierten rezidivierten platin-resistenten Ovarialkarzinom lag die 3-Jahresüberlebensrate bei 30% und das mittlere Überleben bei 14 Monaten. Die regionale Hyperthermie ist verträglich, praktikabel und könnte die Wirkung der Standardtherapie beim lokal fortgeschrittenen Zervixkarzinom und rezidivierten platin-resistenten Ovarialkarzinom verstärken. Eine Abklärung in Phase-III Studien ist wünschenswert., To improve the results of the standard therapy for cervical cancer and recurrent ovarian cancer, by adding hyperthermia to the standard treatment modalities. In analogy to radiation therapy positioning and technical planning of the hyperthermia need to be performed prior to the hyperthermic treatment. Models and algorithms based on the FDTD method were validated with 2 Phantoms. Within a preoperative setting of a phase II study, the trimodal treatment, consisting of hyperthermia and radiochemotherapy and surgery was administered to 32 patients with locally advance non-resectable cervical cancer (FIGO IIb- IVa). Surgery was performed as Wertheim Meigs. In another phase II study hyperthermia was added to the 29 chemotherapy series (second to fourth line) of 17 patients with recurrent non-platinum-sensitive abdominal metastasized ovarian cancer. The MR-thermometry can monitor the planning system and display the potentials. Within the planning of hyperthermia an optimization is possible, for example in maximising the therapeutic ratio. The results of the phase II studies were encouraging. The 3 year-disease specific survival rate of the patients with full resection (R0 margin) amounted 93%. The 3 year survival rate of the ovarian cancer patients was 30% and the mean survival was 14 months. The regional hyperthermia is compatible and practicable and can amplify the effect of the standard treatment of locally advanced cervical cancer and recurrent non-platinum-sensitive abdominal metastasized ovarian cancer. Further investigations in form of Phase III trials are desirable.