In der Radiologie und besonders bei MRT Untersuchungen spielen Bewegungsartefakte eine wichtige Rolle. Unkooperative Patienten, herausfordernde Untersuchungspositionen oder zu wenig Zeit für eine korrekte Patientenlagerung führen dazu, dass es zu Bewegungsartefakten kommt. Diese haben einen grossen Einfluss auf die Bildqualität, erschweren so eine Auswertung der Ergebnisse und können sogar zu Fehldiagnosen führen. Daher sind Bewegungsartefakte eine häufige Ursache, dass einzelne Sequenzen oder gar ganze Untersuchungen wiederholt werden müssen. Ein Umstand, der sich auf viele Bereiche im Klinikalltag auswirkt. Die Patientenzufriedenheit sinkt, der Zeitaufwand pro Patienten steigt, der Stress für Mitarbeiter nimmt zu und nicht zuletzt erhöhen sich auch die Kosten für Untersuchungen.
Um diesen Folgen entgegenzuwirken, gibt es verschiedene Ansätze wie z.B. Bewegungskorrektur-Software, unterschiedliche Lagerungshilfen oder Patientenkomfortsysteme. Folglich gehen wir auf die folgenden Themen ein:
- Wie entstehen Bewegungsartefakte?
- Bei welchen Untersuchungen bzw. Patienten treten Bewegungsartefakte auf?
- Welchen Einfluss haben Bewegungsartefakte?
- Wie können Bewegungsartefakte vermieden werden?
Wie entstehen Bewegungsartefakte?
Bewegungsartefakte sind Bildstörungen, welche bei allen bildgebenden Verfahren wie beispielsweise bei CT- und MRT-Untersuchungen entstehen können. Bewegungsartefakte zählen neben Metallartefakten, Annefakten, Phase Wrap und Linienartefakte zu den am häufigsten auftretenden Artefakten. Die Patienten sollten während der Untersuchung komplett still liegen bleiben, da jede noch so kleine unwillkürliche Bewegung des Patienten grosse Auswirkungen auf die Bildqualität und demnach auch auf die Untersuchungsergebnisse hat. Je nach Untersuchung dauert ein durchschnittliches MRT 15-45 min. Ein Zeitraum, in dem es nahezu jedem Patienten schwerfällt, sich nicht zu bewegen. Besonders aber Patienten in fortgeschrittenem Alter, mit neurodegenerativen Erkrankungen, Kinder oder Verletzte haben Probleme so lange Zeit regungslos zu liegen. Schon kleinste Bewegungen, wie Ausgleichsbewegungen, um sich ein bisschen gemütlicher hinzulegen, Niesen, Husten, sich Kratzen aber auch der Herzschlag, die Atmung und Schlucken können gravierende Folgen für die Bildqualität haben.
Zu den häufigsten Bewegungsartefakten zählen Ghosting und Smearing bzw. Blurring Artefakte.
Beim Ghosting kommt es zu verschobenen Wiederholungen im Bild und es erscheinen „Geister“ neben, ober- oder unterhalb des Körpers.
Beim Smearing oder auch Blurring erscheint das Bild verschwommen oder es entsteht eine leichte Unschärfe.
Bei welchen Untersuchungen bzw. Patienten treten Bewegungsartefakte häufig auf?
Bei dieser Frage denkt man wahrscheinlich am ehesten an Untersuchungen in unangenehmen Positionen, die lange dauern und welche bei eher unkooperativen Patienten oder Kindern durchgeführt werden. Man könnte meinen, dass in ambulanten Praxen weniger Bewegungsartefakte auftreten, da die Patienten oft eher fit und mobil sind. Sie erscheinen zu ihrem Termin, legen sich ins MRT und gehen dann wieder. Gerade diese Patienten machen den Anschein, dass sie ohne Probleme 15 - 45 Minuten still liegen bleiben können. Leider ist dem nicht immer so.
Die Studie der Autoren Andre et al., welche sich mit Bewegungen im MRT auseinandersetzte, zeigte, dass wiederholte oder abgebrochene Sequenzen im Verlauf einer Untersuchung vermehrt vorkommen - und das vollkommen unabhängig von Kooperation oder „Gebrechlichkeit“ der Patienten. In den ersten 5 Minuten kommt es anteilsmässig zu einer relativ hohen Anzahl an wiederholten oder abgebrochenen Sequenzen, häufig aufgrund von Patienten, welche eine MRT-Untersuchung grundsätzlich nicht tolerieren z.B. aufgrund von Klaustrophobie. Dauert eine Untersuchung länger als 11 Minuten, nehmen Wiederholungssequenzen und abgebrochene Sequenzen immer mehr zu. Die Unruhe steigt, die Lage wird zunehmend unangenehmer und spontane Zuckungen treten vermehrt auf. 
Diese Ergebnisse zeigen, dass das Thema Bewegungsartefakte nur bedingt mit dem Patientenklientel in Zusammenhang gebracht werden kann, vielmehr treten Wiederholungssequenzen mit zunehmender Untersuchungsdauer häufiger auf.
Welchen Einfluss haben Bewegungsartefakte?
Schon kleinste Bewegungen im MRT führen zu einer Verminderung der Bildqualität und damit zu Einbussen in der Auswertbarkeit der Daten. Deswegen kommt es in solchen Fällen häufig zu Wiederholungssequenzen welche zusätzliche Zeit in Anspruch nehmen. Und Zeit ist bekanntlich Geld.
Aber nicht nur die Kosten, sondern auch die Wartezeit der Patienten steigen die Überstunden häufen sich, der Stress nimmt zu und die Zufriedenheit der Patienten und des Personals sinkt.
Die verfügbare Zeit für eine adäquate Lagerung und Immobilisierung des nächsten Patienten nimmt ab und die Bewegungsartefakte nehmen dadurch tendenziell zu. Ein Teufelskreis!
Von den erwähnten Einschränkungen ist die Patientenzufriedenheit ein Kriterium, welches direkt messbar ist und unmittelbaren Einfluss auf die Arbeitsmoral und auf das Umfeld hat. Basierend auf einer Umfrage von 6500 Patienten, welche von der Brown University's Warren Alpert Medical School durchgeführt wurde, beeinflussen Wartezeiten die Patientenzufriedenheit enorm (Dibble et al., 2017).
Darauf aufbauend sind, einer kürzlich veröffentlichten Studie der Emory University in Atlanta zufolge, etwa 17% aller Scans in irgendeiner Art und Weise von unerwarteten Vorkommnissen betroffen und führen so zu Verzögerungen im Klinikalltag (Sadigh et al., 2017). Die Ursache für diese Ereignisse waren in der Mehrzahl patientenbezogene Vorkommnisse während der Untersuchung (55%) und dabei allen voran Patientenbewegungen, gefolgt von Klaustrophobie und Unbehagen der Patienten. 
Demnach haben Bewegungen im MRT und die damit einhergehenden Verzögerungen einen direkten Einfluss auf die Wartezeiten und die Zufriedenheit der Patienten.
Aber nicht nur die Patientenzufriedenheit sinkt. Heutzutage wird eine Institution und deren Investitionen immer mehr auf der Grundlage der Wirtschaftlichkeit bewertet. Wie kann ich in weniger Zeit, mit möglichst wenigen Mitteln, einen höheren Durchfluss an Patienten generieren und damit den Profit steigern?
Eine Arbeitsgruppe an der Universität Washington hat sich mit dieser Fragestellung näher auseinandergesetzt (Andre et al., 2015). Sie haben 192 MRT-Untersuchungen und 1238 darin enthaltende Sequenzen analysiert.
Sie fanden heraus, dass es in annähernd 17% der Sequenzen (203) zu schweren bis mittelschweren Bewegungsartefakten kam, welche eine radiologische Interpretation verunmöglichte oder zumindest extrem erschwerte. Bei weiteren 42.3% (524) der Sequenzen kam es zu milden Bewegungsartefakten. Ihrer Aussage zufolge waren in annähernd 60% der Sequenzen Bewegungsartefakte unterschiedlicher Ausprägung zu finden.
Wiederholungen einzelner Sequenzen traten bei etwa jedem 5. MRT auf. Sie berechneten anhand der landesüblichen Krankenkassensätze den Einfluss dieser Wiederholungssequenzen auf das jährliche Budget. Eine Scannerminute kostet demnach knapp $10. Eine durchschnittliche Sequenz dauert etwa 4 min und 10 Sekunden und kostet somit also ca. $40. Das hört sich erst einmal nach nicht so viel an. Wenn man dies aber mit der Anzahl an Wiederholungen in einer Woche multipliziert und auf ein Jahr extrapoliert, kommt man auf einen Betrag von $115.000 pro Jahr pro Scanner.
Patientenzufriedenheit, Zufriedenheit der Mitarbeiter, Umsatz und Kosten. Das allein sind schon wichtige Gründe, um über Massnahmen zur Reduktion von Bewegungsartefakten nachzudenken, aber wie sieht es mit dem Einfluss auf eine korrekte Diagnose aus? Zweifelsohne spielt die Radiologie für klinische Entscheidungen eine grosse Rolle und die Beurteilung der Radiologen hat einen direkten Einfluss auf die Diagnose und Therapie der Patienten.
Forscher der Harvard-Universität konnten zeigen, dass Bewegungen der Patienten während der Untersuchung die Interpretation der MRT-Ergebnisse in die falsche Richtung lenken können (Reuter et al., 2015). So können z.B. bestimmte artefaktreiche Strukturen auffälliger oder auch weniger auffällig erscheinen als sie tatsächlich sind. Am Beispiel von neurodegenerativen Erkrankungen, wie Parkinson oder Alzheimer fanden sie heraus, je grösser die Kopfbewegungen während der MR- Untersuchung sind, desto mehr verringert sich das Volumen der grauen Substanz und die Hirnrinde erscheint schmaler. Es kann zu einer verschobenen, falschen Einschätzung der quantitativen Hirnanalyse kommen. Eine Atrophie der grauen Substanz stellt sich in einem MR-Bild als verschwommene Stellen dar, welche sehr leicht mit Blurring Artefakten aufgrund von Bewegungen zu verwechseln sind. Diese Bewegungsartefakte können vor allem bei neurodegenerativen Erkrankungen zu Fehldiagnosen, bzw. Fehleinschätzungen des Schweregrads der Erkrankung führen. Deswegen ist hier ein ganz klarer Ausschluss aller Bilder wichtig, welche sowohl in der visuellen Qualitätskontrolle Mängel aufweisen als auch Bilder, welche vom System aus mit Warnungen versehen sind. Dies stellt gerade für Patienten, welchen es schwerfällt, über die gesamte Dauer der Untersuchung ruhig liegen zu bleiben, ein erhebliches Problem dar, da sich der Datensatz extrem minimiert. 
Wie können Bewegungsartefakte vermieden werden?
Um die oben beschriebenen Auswirkungen von Bewegungsartefakten zu verringern, gibt es unterschiedliche Ansatzpunkte.
Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung von Softwareprogrammen, welche während der Datenverarbeitung Bewegungsartefakte identifizieren und mittels bestimmter Algorithmen im Nachgang korrigieren. Da der Fokus jedoch auf der Vermeidung von Bewegungsartefakten liegen sollte, wird an dieser Stelle nicht genauer darauf eingegangen.
Dahingegen sind Patientenkomfortsysteme ein Ansatz, um Patienten von der häufig ungewohnten Situation abzulenken, zu beruhigen und somit Bewegungsartefakte von Beginn an zu vermeiden. Dabei wird zum einen die Untersuchungsumgebung, beispielsweise durch eine entspannende Raumbeleuchtung, so angenehm wie möglich gestaltet, sodass das generelle Befinden und die Toleranz für die Untersuchung bei den Patienten steigen. Für Kinder werden sogar ganze „Abenteuerwelten“ geschaffen, welche in das MRT/CT und den Raum integriert sind, sodass die Untersuchung für sie in eine Art Spiel verwandelt wird. Darüberhinaus wird zunehmend auf sogenannte In-Bore Lösungen zurückgegriffen, wobei der Patient im Scanner liegend in den Untersuchungsablauf involviert und fortlaufend über den Fortschritt informiert wird. Zusätzlich wird dem Patienten ein „Unterhaltungsprogramm“ mit Ton und Bild angeboten.
Nichtsdestotrotz wird auch heute noch bei unkooperativen Patienten und vor allem bei Kindern auf eine Sedierung zurückgegriffen, um einen reibungslosen und bewegungsfreien Ablauf zu gewährleisten.
Mitunter der wichtigste Ansatzpunkt betrifft den direkten Umgang mit dem Patienten. Eine gute Aufklärung und ruhige Kommunikation im Vorfeld der Untersuchung ist dabei ebenso bedeutsam wie die adäquate, sprich stabile und bequeme Lagerung des Patienten. So können beispielsweise bei Klaustrophobie-Patienten eine ausführliche Aufklärung und verkürzte Wartezeit besonders hilfreich sein, um die Anspannung der Patienten nicht noch zusätzlich zu steigern.
Für eine adäquate Patientenlagerung sind eingespielte Arbeitsabläufe und die Wahl der richtigen Hilfsmittel unerlässlich. Diese haben zum Ziel, dass der Patient bequem auf dem Tisch liegt, stabil ausserhalb der Spule gelagert und innerhalb der Spule angenehm fixiert ist. So können die Untersuchungsergebnisse positiv beeinflusst und der Komfort für den Patienten gesteigert werden.
Dafür gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemen, welche alle ihren spezifischen Zweck erfüllen und häufig in Kombination verwendet werden.
Auf welche Aspekte sollte bei der Wahl der richtigen Lagerungshilfsmittel geachtet werden?
- Mit welcher Modalität muss die Lagerungshilfe kompatibel sein (MR-safe, Röntgendurchlässigkeit, etc.)?
- In welchen Situationen kommt die Lagerungshilfe zum Einsatz (innerhalb von Spulen/Schalen, auf dem Patiententisch als Unterlage, etc.)?
- Welches Ziel soll bei der Lagerung erreicht werden (Komfort, Stabilität, Erzielung einer spezifischen Position, etc.)?
- Welchen besonderen Belastungen ist die Lagerungshilfe ausgesetzt (Verunreinigungen, Gewicht/Kraft, Keime, etc.)?
- Wie kann eine dauerhaft zuverlässige Hygiene gewährleistet werden und welche Desinfektionsmittel können dafür verwendet werden?
Ein probates Lagerungsmittel am MRT sind die sogennanten MultIpads der pearl technology ag:
Die MULTIPADs sind aufblasbare Systeme und sorgen dadurch für eine individuelle und gute Fixierung innerhalb von Spulen und Schalen. Die Lagerungshilfen bestehen aus 2 Kammern, wovon eine mit Polystyrolperlen gefüllt ist und die andere mit Hilfe einer Handpumpe mit Luft befüllt werden kann. Dadurch können die Kissen unterschiedlich grosse Hohlräume zwischen Patient und Spulen/Schalen überbrücken. Der Druck kann individuell an den Patienten angepasst werden und so den idealen Grad der Fixierung ermöglichen. Aufgrund der Perlen lagert sich die komplette Oberfläche des Kissens an die anatomischen Strukturen des Patienten an und gewährleistet so eine gleichmässige Druckverteilung ohne Druckstellen. (Haller et al., 2018).
MULTIPAD Lagerungshilfen sind MR sicher und mit den MRT-Geräten aller Hersteller kompatibel. Dank einer gleichmässigen und symmetrischen Druckverteilung kann eine sehr komfortable Stabilisierung auch bei anspruchsvollen Patientengruppen gewährleistet werden. Die universelle Anwendbarkeit reduziert zudem die Vielfalt der benötigten Hilfsmittel und hilft somit die Arbeitsabläufe zu optimieren. Die MULTIPAD Produktfamilie ist einfach zu reinigen und begünstigt somit die Sicherheit und das Wohlbefinden des Patienten.
FAZIT
Es ist kaum vorstellbar, was ein kleines Zucken im falschen Moment für Auswirkungen haben kann. So haben Bewegungsartefakte nicht nur einen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit ihrer radiologischen Abteilung, sondern beeinträchtigen auch die Zufriedenheit ihrer Patienten oder erschweren die Interpretation der Daten erheblich. Mit relativ einfachen Mitteln ist es möglich, grosse Auswirkungen zu verhindern. Eine stabile und bequeme Lagerung der Patienten kann ihren Arbeitsablauf vereinfachen, die Kosten senken und die Patienten zufriedener machen.
Credits an: Angela Treis für die Aufbereitung der Inhalte
ÜBER UNS
Die Pearl Technology AG hat sich auf die Entwicklung innovativer Lagerungshilfen in der Medizin, insbesondere in den Bereichen Radiologie und Radiotherapie spezialisiert.
Die patentierte Technologie, welche Ihren Ursprung in der Forschung der Rheumatoiden Arthiritis mittels hochauflösenden pQCT-Systemen hatte, zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Variabilität, eine gleichmässige Druckverteilung und eine adaptive Fixierung aus. Sie wurde in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich und renommierten Universitätsspitälern entwickelt.
Als ISO 13485 zertifiziertes medizintechnisches Unternehmen setzt die Pearl Technology AG auf biokompatible, gut zu reinigende Materialien und eine qualitativ hochwertige Verarbeitung in der Schweiz.
Nebst der Entwicklung eines breiten Spektrums an Lagerungshilfen, konnten bereits einige Produkte als kundenspezifische Lösungen gemeinsam mit internationalen Geräteherstellern realisiert werden.