An interstitial miniature antenna for localized in vivo 31P spectroscopy
Creators
- 1. Abt. fuer Roentgendiagnostik und Nuklearmedizin, Klinikum Benjamin Franklin, FU Berlin (Germany)
- 2. Strahlenklinik und Poliklinik, Virchow-Klinikum, Medizinische Fakultaet, Humboldt-Univ. zu Berlin (Germany)
- 3. Institut fuer Diagnostikforschung GmbH an der FU Berlin (Germany)
Description
Phosphorus spectroscopy can be used to assess response in tumor therapy and to monitor response. Methodical problems of localisation and contamination make it more difficult to interpret and reproduce the spectra. Interstitial and endoluminal spectroscopy antennas placed directly within or close to the tumor could provide help in this problem. We developed an interstitial 31P MRS antenna together with a tuning network which can be used in thermometry catheters for hyperthermia within an internal lumen of 1.1 mm in diameter. A prototype of this type of miniature antenna suitable for use in Siemens MRI scanners at 1.5 T was described spectroscopically with regard to excitation profile, range and SNR. Results: In terms of quality, the excitation profiles of the interstitial antennas in relation to orientation correspond to those of comparable but considerably larger endocavitary antennas and catheter coils for MR imaging and spectroscopy. Maximum sensitivity was achieved by aligning the coil normal perpendicular to the B0 field. Signal losses of up to 50% have to be reckoned with when using other orientations. The maximum range of the interstitial antenna was determined using spectroscopy and was found to be 5 mm, i.e. 9 times coil radius. The sensitivity of the studied type of interstitial antenna allows in vivo 31P spectroscopy to be performed despite the unusually low axial dimension (coil radius r=0.55 mm). The prototype of the described interstitial antenna was used to measure an in vivo spectrum from the back muscle of a rabbit in 10 min. Nevertheless, the detection volume of at least some ml necessary for 31P spectroscopy results mainly from the large antenna length. Conclusion: The sensitivity of the interstitial antenna needs to be further improved in order to assess treatment response in patients. (orig./MG)
Abstract (German)
Die Phosphorspektroskopie kann fuer die Beurteilung des Ansprechens in der Tumortherapie und zur Verlaufskontrolle eingesetzt werden. Es wurde eine interstitielle 31P-MRS-Antenne mit zugehoerigem Anpassnetzwerk entwickelt, die in Thermometriekathetern fuer die Hyperthermie mit einem Innenlumen von 1,1 mm Durchmesser betrieben werden kann. Ein Prototyp einer solchen Miniaturantenne fuer den Einsatz an einem Siemens Magnetom bei 1,5 T wird mit Hilfe der 31P-Spektroskopie und der 1H- und 31P-Bildgebung hinsichtlich Anregungsprofil, Reichweite und SNR charakterisiert. Ergebnisse: Qualitativ entsprechen die Anregungsprofile der interstitiellen Antenne in Abhaengigkeit von der Orientierung denen vergleichbarer, aber deutlich groesserer endokavitaerer Antennen bzw. Katheterspulen fuer die MR-Bildgebung und Spektroskopie. Eine maximale Empfindlichkeit wird bei Ausrichtung der Spulennormalen senkrecht zum B0-Feld erreicht. Fuer andere Orientierungen muessen Signalverluste bis zu 50% in Kauf genommen werden. Die mit Hilfe der Spektroskopie ermittelte maximale Reichweite der interstitiellen Antenne betraegt 5 mm, dies entspricht neun Spulenradien. Die Empfindlichkeit der interstitiellen Antenne des vorgestellten Typs erlaubt, trotz der ausserordentlich geringen axialen Ausdehnung (Spulenradius r=0,55 mm), die Durchfuehrung der In-vivo-31P-Spektroskopie. Mit dem vorgestellten Prototyp der interstitiellen Antenne wurde ein In-vivo-Spektrum aus dem Rueckenmuskel des Kaninchens in 10 min gemessen. Allerdings wird das fuer die 31P-Spektroskopie notwendige Detektionsvolumen von mindestens einigen ml durch die grosse Laengsausdehnung der Antenne erkauft. Die Empfindlichkeit der interstitiellen Antenne muss weiter verbessert werden, um zur Beurteilung des Therapieansprechens bei Patienten einsetzbar zu werden. (orig./MG)Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Eine interstitielle Miniaturantenne fuer die lokalisierte In-vivo-
Publishing Information
- Journal Title
- Strahlentherapie und Onkologie
- Journal Volume
- 172
- Journal Issue
- 11
- Journal Page Range
- p. 610-618.
- ISSN
- 0179-7158
- CODEN
- STONE4
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 28018105
- Subject category
- S62: RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE;
- Descriptors DEI
- ANTENNAS; BIOLOGICAL MODELS; GEOMETRY; NEOPLASMS; NMR IMAGING; NMR SPECTRA; PHOSPHORUS 31; SENSITIVITY; SPIN ECHO; THERAPY; TOMOGRAPHY
- Descriptors DEC
- DIAGNOSTIC TECHNIQUES; DISEASES; ELECTRICAL EQUIPMENT; EQUIPMENT; ISOTOPES; LIGHT NUCLEI; MATHEMATICS; MEDICINE; NUCLEI; ODD-EVEN NUCLEI; PHOSPHORUS ISOTOPES; SPECTRA; STABLE ISOTOPES