Computerisierte Volumetrie von Liquor cerebrospinalis und intrakraniellem Raum bei Kindern mit Hydrozephalus

Abstract

Der (früh-)kindliche Hydrozephalus stellt ein für die Entwicklung des Kindes sehr relevantes Krankheitsbild dar, dessen pathophysiologisches Verständnis sich im zeitlichen Wandel ständig änderte und für das mit der Hydrodynamischen und der „bulk flow“ - Theorie bis heute lediglich zwei Theorien zur Entstehung existieren. Neben der klinischen Symptomatik ist die pathologische Vermehrung des Liquorvolumens das charakteristische Erkrankungsmerkmal. Zum diagnostischen Nachweis bei Kindern hat sich dabei gerade die MRT aufgrund ihrer hohen Auflösung und der nicht vorhandenen Strahlenbelastung durchgesetzt. In dessen Bewertung sind bisher vor allem qualitative Parameter, wie die Ventrikelweite oder wenige quantifizierbare lineare Indizes, vergleichsweise der Evans' Index oder die FOHR, etabliert. Diese sind in der Regel stark abhängig vom jeweiligen Untersucher und der verwendeten Bildebene und benötigen zum Vergleich häufig weitere Aufnahmen. Deswegen war in dieser Arbeit die Zielvorgabe, eine Methodik zu etablieren, die automatisiert und untersucherunabhängig die quantitative Bewertung von MRT-Aufnahmen im klinischen Alltag ermöglicht und so auch zur besseren Beurteilung des klinischen Krankheitsverlaufs, insbesondere nach der Therapie mit einer ETV oder einem VP-Shunt, beiträgt. Zudem wurde untersucht, wie gut eine zuvor festgelegte axiale Ebene, die besonders zur Repräsentation der Liquormenge im Verhältnis zum intrakraniellen Volumen geeignet ist, mit dem vollständigen Datensatz korreliert, um anhand dieser Aussagen zur Bewertung des Krankheitsbilds treffen zu können. In dieser Arbeit wurden insgesamt 142 MRT-Aufnahmen von 68 Kindern mit der Diagnose Hydrozephalus untersucht und retrospektiv ausgewertet. Hierfür wurde jeder MRT-Datensatz mit der Software FSL in die verschiedenen intrakraniellen Kompartimente CSF, ICV und CSF/ICV segmentiert und anschließend Voxel-basiert das jeweils zugehörige Volumen in Millilitern berechnet. Die durchgeführte Studie belegt, dass eine vollständig automatisierte, verlässliche Segmentierung und Volumetrie der intrakraniellen Kompartimente anhand MRT-Aufnahmen möglich ist, für deren Anwendung die als gut Liquor darstellende Truefisp-Sequenz gegenüber der herkömmlichen T2-Sequenz überlegen war. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Parenchymklassen einer zuvor axial festgelegten Ebene stark mit den Klassen des gesamten MRT-Datensatzes korrelieren. Für beide chirurgischen Interventionsmöglichkeiten des Hydrozephalus konnte, sowohl anhand der axialen Ebene als auch für den vollständig segmentierten Datensatz, ein langfristiger Therapieerfolg nachgewiesen werden, wobei sich eine Tendenz zur größeren Effektivität nach Anlage eines VP-Shunts gegenüber der ETV zeigte. Abschließend konnte durch diese Arbeit eine untersucherunabhängige Methodik zur automatisierten Auswertung von MRT-Aufnahmen gezeigt werden, die quantitative Aussagen zur Bewertung des Hydrozephalus bei Kindern liefert und zudem eine bessere Vergleichbarkeit ermöglicht. Die starke Korrelation zwischen den Gewebeklassen der axialen Ebene und des gesamten Datensatzes könnte zukünftig die Bewertung des Krankheitsbildes mittels MRT ohne Sedierung ermöglichen. Auch lässt sich schlussfolgern, dass sowohl die ETV als auch der VP-Shunt als chirurgische Verfahren zur langfristig erfolgreichen Behandlung des Hydrozephalus geeignet sind. Diese Grundlagenarbeit zur automatisierten Volumetrie in der Diagnostik und Verlaufskontrolle des frühkindlichen Hydrozephalus ist ein wichtiger Grundstein für zukünftige Weiterentwicklungen hin zu einer Methodik, beispielsweise mit planimetrischen Verfahren, um eine einfache aber hoch valide quantitative Methode der Bildbeurteilung für multiple Fragestellungen in der Therapieevaluation dieses Krankheitsbildes zur Verfügung zu stellen.