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2 Spezielle diagnostische Techniken

 

2.5 Magnetresonanztomografie und Computertomografie

 

 

von B. Ostendorf, A. Scherer, M. Schneider

 

 

Magnetresonanztomografie

 

Die Magnetresonanztomografie (MRT) zeichnet sich gegenüber anderen bildgebenden Verfahren durch einen überlegenen Weichteilkontrast, die Möglichkeit der multiplanaren Darstellung und das Fehlen ionisierender Strahlen aus. Durch adäquate Differenzierung und Abbildung von Weichteil- und knöchernen Veränderungen gewinnt sie bei der Frühdiagnostik und Verlaufskontrolle entzündlich-rheumatischer Gelenk- und Wirbelsäulenerkrankungen (Spondyloarthritiden, z. B. Sakroiliitis, rheumatoide Arthritis [RA], z. B. entzündliche Halswirbelsäulenbeteiligung, Erfassung früher entzündlicher Veränderungen im Bereich von Händen und Füßen wie Ödem, Synovialitis, Erosion) immer mehr an Bedeutung. Deshalb kommt nicht nur der technischen Qualitätssicherung, sondern auch der ärztlichen Qualifikation bei der Indikationsstellung, der Durchführung und auch der Befundinterpretation der MRT eine besondere Rolle zu.

 

 

Allgemeine Vorbemerkungen

 

Die MRT beruht auf der Wirkung, die ein externes Magnetfeld und die Einstrahlung von Hochfrequenzimpulsen auf die Atomkerne des Körpergewebes besitzen. Beim Übergang der Atome vom angeregten in den Grundzustand (Relaxation) senden die Atome elektromagnetische Strahlung aus, die als Resonanzsignal registriert werden kann. Die aufgenommene Signalstärke ist hierbei abhängig von der Gewebezusammensetzung und den damit verbundenen Zeiten, in denen das Resonanzsignal auftritt (T1- bzw. T2-Relaxationszeiten) sowie den Geräte- und Sequenzparametern. Auf T1-gewichteten Aufnahmen werden Gewebe mit langer T1-Relaxationszeit – wie z. B. Flüssigkeiten, Wasser, entzündliche/tumoröse Gewebe – signalarm (hypointens) und Gewebe mit einer kurzen T1-Relaxationszeit – wie z. B. Fett, kontrastmittelanreichernde Gewebe – signalreich (hyperintens) abgebildet. Auf T2-gewichteten Aufnahmen werden Gewebe mit langer T2-Relaxationszeit – wie z. B. Flüssigkeiten, Wasser, entzündliche/tumoröse Gewebe – signalreich (hyperintens) und Gewebe mit einer kurzen T2-Relaxationszeit – wie z. B. Muskulatur, Blut, Kortikalis – signalarm (hypointens) abgebildet. Eine Sonderform normaler Pulssequenzen stellt die Inversion-recovery-Technik dar, welche die Grundlage der Short-time-inversion-recovery (STIR)-Sequenz ist. Diese Technik ermöglicht eine Unterdrückung des hyperintensen Fettsignals („Fettsuppression“) durch Wahl der Hochfrequenzanregung zu einem Zeitpunkt, während Fettprotonen kein Signal erzeugen können.

 

In der MRT wird zur Beurteilung der Weichteilperfusion häufig Kontrastmittel intravenös appliziert. Hierbei handelt es sich in der Regel um sog. T1-Kontrastmittel, die derzeit meist auf dem Element Gadolinium (Gd3+) (Gd-DTPA) basieren. Gadolinium beeinflusst die Signalgebung durch seine starken paramagnetischen Eigenschaften, die zu einer Verkürzung der T1-Relaxationszeit und so zu einer Signalanhebung von kontrastmittelaufnehmendem Gewebe auf T1-gewichteten Bildern führen.

 

 

Technische Voraussetzungen und Durchführung von MRT-Untersuchungen

 

Gemäß des Beschlusses des Vorstandes der Bundesärztekammer wurden Leitlinien zur Durchführung und Qualitätssicherung der MRT für die wichtigsten Indikationen aufgestellt. In den folgenden Kapiteln werden, ausgehend von diesen Leitlinien, die speziellen Anforderungen für rheumatologische Fragestellungen formuliert.

 

 

Magnetresonanztomografen

 

Bei rheumatologischen Fragestellungen liegen Studien über Untersuchungen der betroffenen Gelenke sowohl an Niederfeldgeräten als auch an Hochfeldtomografen vor. Aufgrund des besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnisses ist grundsätzlich ein Hochfeld-MR-Tomograf dem Niederfeldgerät vorzuziehen, wobei die Untersuchungskosten und das Patientenaufkommen die Untersuchung an Hochfeld-MR-Tomografen begrenzen. Eine Lösung könnte der verstärkte Einsatz von modernen dedizierten Niederfeldgeräten sein, deren Leistungsfähigkeit zugenommen hat und die somit für die wichtigsten Fragestellungen im Bereich der Knie-, Fuß- und Handgelenke ausreichend sind. Beim dedizierten Niederfeld-MRT befindet sich nur die zu untersuchende Gelenkregion im Magneten. In Abhängigkeit der zu untersuchenden Körperregion können bestimmte Fragestellungen, wie z. B. einer entzündlichen Densarosion an der HWS, jedoch nicht an einem für periphere Gelenke dedizierten Niederfeldgerät untersucht werden.

 

 

Spule

 

Die Wahl der Spule richtet sich nach der zu untersuchenden Gelenkregion. Es sollten ausschließlich spezielle, anatomisch angepasste Spulen verwendet werden, die für die jeweilige Region eine optimale Bildqualität liefern (z. B. Kniegelenk mit der Kniespule, Handgelenk mit der Oberflächenspule etc.). Die konsekutive Einschränkung des Abbildungsfeldes („field-of-view“) bei der Anwendung kleiner Ring- und Rechteckspulen erlaubt z. B. an der Hand nur die Untersuchung des Handgelenks und der Handwurzel oder der Metakarpophalangealgelenke, einschließlich proximaler Interphalangealgelenke. Soll ein kompletter Gelenkstatus der gesamten Hand oder beider Hände erfolgen, ist dies zwar möglich (Untersuchung der Hände z. B. in der Kniespule), aber die Ortsauflösung nimmt mit größerem Abbildungsfeld ab. Bei entzündlichen Wirbelsäulenveränderungen, wie z. B. der Sakroiliitis, führt die Anwendung einer Torsospule („body phased array coil“) zu einer Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses und damit zu besserer Bildqualität.

 

 

Sequenzprotokolle

 

Die MRT erlaubt eine wesentlich stärkere Beeinflussung des Bildkontrastes durch die Wahl der Untersuchungssequenzen, als dies bei anderen bildgebenden Verfahren der Fall ist. Da jede Einzelsequenz mehrere Minuten Messzeit beanspruchen kann, sollte aus Gründen der Praktikabilität ein Untersuchungsprotokoll aus maximal 5 Einzelsequenzen bestehen, wobei mindestens 2 unterschiedliche Schichtrichtungen (axial, koronar), mindestens 1 Sequenz nach Kontrastmittelapplikation sowie eine fettunterdrückte Sequenz angefertigt werden sollte (Tabelle 1 u. 2).

 

 

 

 



Wirbelsäule

 

Optimal für die MRT-Diagnostik z. B. der Sakroiliitis sind Ganzkörpermagneten mit 1,0–1,5 Tesla Feldstärke unter Verwendung einer Torsospule. In Rückenlage werden sagittale und transversale Lokalisationssequenzen angefertigt. Die Schichtführung der nun folgenden Sequenzen erfolgt parakoronar entlang der Vorderkante des Os sacrum. So kann mit 10–15 Schichten das gesamte Kreuzbein abgedeckt werden. Bei Verdacht auf frühe Sakroiliitisformen empfiehlt sich der Einsatz von gadoliniumhaltigem Kontrastmittel. Ideal ist eine volumendeckende, dynamische T1-gewichtete Gradientenecho-3D-Sequenz in gegenphasierter Technik vor und während der Injektion des Kontrastmittels, da sich so Informationen über den zeitlichen Verlauf des Signalintensitätsanstiegs gewinnen lassen. Ansonsten wird die Wirbelsäule standardmäßig mit T1- und T2-gewichteten Sequenzen in sagittaler und axialer Schichtführung untersucht, wobei sich die Wahl des axialen Schichtvolumens an den sagittalen Sequenzen orientiert und eine genaue Bildanalyse diese voraussetzt. Koronare Sequenzen können bei der Beurteilung der kleinen Wirbelgelenke hilfreich sein.

 

MR-Arthrografie

 

Bei der direkten MR-Arthrografie erfolgt die Bildakquisition nach intraartikulärer Injektion eines paramagnetischen Kontrastmittels. Sie hat sich insbesondere für die Untersuchung des Schultergelenkes zur exakten Diagnose von Läsionen der Rotatorenmanschette und des Labrum glenoidale bewährt. Alternativ steht die indirekte MR-Arthrografie zur Verfügung. Nach intravenöser Injektion von Kontrastmittel kommt es zu einer protrahierten Anreicherung in der synovialen Flüssigkeit. Anders als bei der direkten MR-Arthrografie ist allerdings keine Distension des Gelenkes zu erreichen.

 

Bei den dynamischen kontrastmittelverstärkten Untersuchungen wird unmittelbar vor und in kurzer zeitlicher Folge nach bolusartiger Kontrastmittelinjektion eine schnelle Serie von T1-gewichteten Gradientenecho-Aufnahmen akquiriert. Daraus kann die absolute und zeitabhängige Signalzunahme quantitativ bestimmt werden.

 

Extremität (z. B. Hand)

 

Native und kontrastmittelverstärkte T1-gewichtete Spin-Echo-Sequenz in koronarer Schichtführung, koronare Short- tau- inversion- recovery- (STIR)- Sequenz, axiale fettgesättigte T1-Wichtung nach Kontrastmittelgabe. Optional können anstelle der Spin- Echo- Sequenzen auch Gradientenechosequenzen eingesetzt werden sowie zusätzlich eine axiale T2-gewichtete Turbo-Spin-Echo-(TSE)-Sequenz. Bei sämtlichen Sequenzen sollte die Schichtdicke nicht größer als 3 mm sein (ohne Schichtzwischenraum).

 

 

Indikationen zur MRT

 

Rheumatoide Arthritis (RA)

 

Absolute Indikation: HWS-Beteiligung. Bei der Diagnostik entzündlicher Veränderungen der HWS, insbesondere am kraniozervikalen Übergang, liefert die MRT wichtige Informationen über die knöchernen Verhältnisse, wie die atlantodentale Distanz, die Position der Densspitze in Relation zum Foramen magnum sowie über Arrosionen des Dens. Insbesondere sind auch die Bandstrukturen, pannöse Proliferationen sowie Impressionen der Medula oblongata direkt sichtbar und es können Aussagen über druckbedingte Schädigungen des Rückenmarks im Sinne der Myelopathie erfolgen.

 

Durch Funktionsaufnahmen in In- und Reklination können eine atlantodentale Instabilität beurteilt bzw. die verschieden Formen einer Subluxation (anteriore, vertikale, laterale und dorsale Fehlstellung des Dens axis) differenziert werden.

 

Relative Indikationen:

 

Frühdiagnostik

 

Aufgrund sensitiver Darstellung entzündlicher Weichteilveränderungen (Kapsulitis, Tendinitis, Synovialitis) und Abbildung früher knöcherner Veränderungen (Knochenödem, subchondrale Zyste, Erosion) gewinnt die MRT für die Frühdiagnostik bei der RA zunehmend an Bedeutung. Longitudinale MRT-Untersuchungen bei Therapiestudien mit DMARD konnten den medikamentösen Einfluss auf die synoviale Aktivität anhand der Änderung des Kontrastmittelenhancements zeigen.

 

Aktivitätsbeurteilung

 

Die Synovialmembranhypertrophie korreliert mit dem Schweregrad der Entzündungsreaktion und kann als Prädiktor für das Auftreten knöcherner Erosionen im weiteren Krankheitsverlauf angesehen werden. Eine Kontrastmittelapplikation sollte obligat erfolgen, da sie zum einen die Abgrenzbarkeit der entzündlich veränderten Synovialitis zu den umgebenden Strukturen erheblich verbessert und zum anderen Aussagen zur lokalen Entzündungsaktivität der Synovialitis ermöglicht.

 

Prognosebeurteilung

 

Neuere Studienergebnisse deuten darauf hin, dass die MRT der Hände bei frühen RA-Stadien helfen kann, den Verlauf der weiteren Destruktionen an der betroffenen Stelle vorherzusagen, was auch die Therapieentscheidung mit beeinflussen könnte. Das Knochenödem gilt hierbei als frühester Prädiktor für die Entwicklung erosiver Veränderungen.

 

 

Ankylosierende Spondylitis (AS)

 

Zwischen den ersten klinischen Symptomen und der definitiven Diagnosestellung einer AS vergehen bei einem Teil der Patienten 5–9 Jahre. In frühen Stadien ist deshalb neben der essenziellen klinischen Diagnostik eine hochsensitive Bildgebung der Sakroiliakalgelenke von besonderer Bedeutung. Zahlreiche Studien haben die höhere Sensitivität der MRT gegenüber der konventionellen Röntgendiagnostik als auch gegenüber der Computertomografie und der Szintigrafie vor allem für die frühe Diagnostik der Sakroiliitis bewiesen. Eine Reihe MR-tomografischer Befunde ist hinweisend für die Diagnose einer Sakroiliitis, die Kombination einzelner dieser Befunde beweist die Diagnose. Grundsätzlich sind akute und chronische Veränderungen differenzierbar. Im Einzelnen gehören zu den akuten Befunden einer Sakroiliitis juxtaartikuläre Osteitiden, Synovitiden, Kapsulitiden und Enthesitiden und zu den chronischen Veränderungen subchondrale Sklerosierungen, Erosionen, transartikuläre Knochenbrücken und periartikuläre Fettakkumulationen.

 

 

Spondyloarthritiden z. B. Psoriasisarthritis (PsA)

 

Die MRT wird eingesetzt zur Erfassung von Spondylitis und der inzipienten Sakroiliitis, welche bei der PsA häufiger asymmetrisch und in blander Form auftritt. Da bei der PsA neben destruktiven und proliferativen Knochenveränderungen häufig auch extraartikuläre Strukturen wie Kapsel-Band-Apparat (z. B. Enthesitis), Sehnen- und Sehnenscheiden und periartikuläre Regionen mitbetroffen sind, können diese typischen Phänomene mit der MRT durch ihren hohen Weichteilkontrast sensitiv erfasst und gut abgebildet werden.

 

 

Nachteile der MRT

 

Die MRT ist relativ kosten- und zeitaufwendig. Die geschlossenen MR-Tomografen sind ungeeignet für Patienten mit Platzangst, offene Niederfeldgeräte schaffen hier Abhilfe. Verglichen mit anderen bildgebenden Verfahren sind kinematische Untersuchungen und interventionelle Eingriffe relativ aufwändig.

 

 

Kontraindikationen der MRT

 

Absolute Kontraindikationen für eine MRT-Untersuchung

 

Metallische Fremdkörper (v. a. Fremdkörper direkt im Magnetfeld und an gefährlichen Lokalisationen z. B. hinter dem Auge), Herzschrittmacher, interne Defibrillatoren, epikardiale Drähte, Neurostimulatoren, bestimmte Cochlear-, Okularimplantate und Herzklappen (z. B. Starr-Edwards-Prothesen), Crutchfiled-Extensoren, Halokragen, Swan-Ganz-Katheter, implantierte Infusionspumpen, magnetisch aktivierte Gewebsexpander, ferromagnetische Gefäßclips, Stents und Filter, die vor weniger als einen Monat implantiert wurden, oder bei denen Verdacht auf Lockerung/Wanderung besteht, Applikation von KM.

 

Relative Kontraindikationen

 

Schwangerschaft, Osteosynthesematerial (Gefahr der Erwärmung), nicht ferromagnetische Gefäßclips im ersten Monat nach der Operation (da sie ferromagnetische Eigenschaften zeigen können), Tattoes mit eisenhaltigen Pigmenten.

 

 

Interpretation und Auswertung von MRT-Bildern

 

Ankylosierende Spondylitis

 

Der zeitliche Aufwand zur Auswertung der dynamischen Untersuchung in Region-of-interest (ROI)-Technik für die Bestimmung des quantitativen Aktivitätsgrades ist im Rahmen von Studien gerechtfertigt, in der täglichen Praxis aber oft nicht gegeben. Aus diesem Grunde sind semiquantitative Auswertungsschemata [8] entwickelt worden, welche vereinfacht die Bestimmung des Aktivitätsgrades auf Basis der STIR-Sequenz und/oder der statischen fettgesättigten T1-Turbo-Spin-Echo-Sequenz nach KM (T1-TSE-FS post KM) erlauben.

 

Rheumatoide Arthritis

 

Auch bei der Auswertung von MRT-Befunden bei RA (Extremitäten) werden quantitative und semiquantitative Methoden unterschieden. Die Quantifizierung des Synovialvolumens kann entweder manuell (zeitaufwändig) oder mittels entsprechender computergestützter Verfahren (ungenauer als manuell) erfolgen, ebenso die Bestimmung des relativen Signalanstiegs von dynamischen T1- gewichteten Bildern nach Applikation von Gd-DPTA. Diese Verfahren haben sich als sensitiv und reproduzierbar erwiesen. Für die klinische Routine sind sie ungeeignet.

 

Die OMERACT-Expertengruppe hat daher semiquantitative Scoringmethoden für die Auswertung von MRT-Bildern der RA entwickelt. Als Scoringparameter (RAMRIS) werden Erosion, Knochenödem und Synovialitis semiquantitativ nach Volumen, Ausmaß und Aktivität bewertet. Hierdurch sind MRT-Befunde vergleichbar und leichter zu interpretieren. Durch die Veröffentlichung eines Referenzatlanten (MRT-Befunde von der Hand) der OMERACT sind Ergebnisse zur Intra- und Interobservervarianz deutlich verbessert worden.

 

 

Computertomografie

 

Die Computertomografie (CT) – als Spiral-CT (SCT) oder Mehrschicht-SCT (MSCT) – ist ein röntgenologisches Schnittbildverfahren, bei dem von größeren Körperabschnitten dünne Schichten (£ 1 mm) akquiriert werden, sodass Computerdatensätze entstehen, die für artefaktfreie multiplanare Rekonstruktionen und dreidimensionale Visualisierungen genutzt werden können. Die Vorteile gegenüber der konventionellen Röntgendiagnostik bestehen in der überlagerungsfreien Aufnahmetechnik, der abgestuften Weichteildarstellung auch ohne Kontrastmittel und der o. g. Möglichkeit der dreidimensionalen Rekonstruktion.

 

Im Vergleich zur MRT besitzt die CT einen deutlich niedrigeren Weichteilkontrast, und vor allem bei jungen Patienten ist die Strahlenbelastung ein relevanter Nachteil. Hingegen ist die räumliche Auflösung der CT höher als die der MRT, und knöcherne Strukturen und Weichteilverkalkungen können besser dargestellt werden. Mit der MSCT können auch große Körperabschnitte, z. B. die gesamte Wirbelsäule, mit enger Schichtführung in kurzer Zeit untersucht werden. Zur radiologischen Diagnostik des Bewegungsapparates wird die CT bei Frakturen (z. B. Wirbelsäule, Becken, Knie- und Fußgelenk), bei der Abklärung entzündlicher (z. B. infektiöse und nichtinfektiöse Spondylodiszitis) und degenerativer Wirbelsäulenveränderungen (z. B. Bandscheibenvorfälle) wie zur Detektion von Knochentumoren und Metastasen eingesetzt. Für gezielte onkologische Fragestellungen hat sich der Einsatz kombinierter Positronenemissionstomografie (PET)-CT-Geräte bewährt.

 

 

Literatur

 

  1. Ahlström H, Feltelius N, Nyman R, Hällgren R (1990) Magnetic resonance imaging of sacroiliac joint inflammation. Arthritis Rheum 33:1763–1769

  2. Baraliakos X, Brandt J, Listing J, Haibel H, Sorensen H, Rudwaleit M, Sieper J, Braun J (2005) Outcome of patients with active ankylosing spondylitis after two years of therapy with etanercept: clinical and magnetic resonance imaging data. Arthritis Rheum 53:856–863

  3. Braun J, Bollow M, Eggens U, König H, Distler A, Sieper J (1994) Use of dynamic magnetic resonance imaging with fast imaging in the detection of early and advanced sacroiliitis in spondylarthropathy patients. Arthritis Rheum 37:1039–1045

  4. Bundesärztekammer (2000) Leitlinien der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung der Magnetresonanztomografie Dtsch Ärztebl 97:A 2557–2568

  5. Ejbjerg BJ, Narvestad E, Jacobsen S, Thomsen HS, Ostergaard M (2005) Optimised, low cost, low field dedicated extremity MRI is highly specific and sensitive for synovitis and bone erosions in rheumatoid arthritis wrist and finger joints: comparison with conventional high field MRI and radiography. Ann Rheum Dis 64:1280–1287

  6. Foley-Nolan D, Stack JP, Ryan M, Redmond U, Barry C, Ennis J, Coughlan RJ (1991) Magnetic resonance imaging in the assessment of rheumatoid arthritis – a comparison with plain film radiographs. Br J Rheumatol 30:101–106

  7. Gilkeson G, Polisson R, Sinclair H et al. (1988) Early detection of carpal erosions in patients with rheumatoid arthritis: a pilot study of magnetic resonance imaging. J Rheumatol 15:1361–1366

  8. Hermann KG, Braun J, Fischer T, Reisshauer H, Bollow M (2004) Magnetic resonance tomography of sacroiliitis: anatomy, histological pathology, MR-morphology and grading. Radiologe 44:217–228

  9. McQueen FM (2000) Magnetic resonance imaging in early inflammatory arthritis: what is its role? Rheumatology 39:700–706

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  11. Ostergaard M, Edmonds J, McQueen F, Peterfy C, Lassere M, Ejbjerg B, Bird P, Emery P, Genant H, Conaghan P (2005) An introduction to the EULAR- OMERACT rheumatoid arthritis MRI reference image atlas. Ann Rheum Dis 64 (suppl 1):i3–7

  12. Zikou AK, Argyropoulou MI, Alamanos Y, Tsifetaki N, Tsampoulas C, Voulgari PV, Efremidis SC, Drosos AA (2005) Magnetic resonance imaging findings of the cervical spine in patients with rheumatoid arthritis. A cross-sectional study. Clin Exp Rheumatol 23:665–670

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