Die Möglichkeiten der MRT mit Perfusions- und Ventilationsmessungen bei der Lungendiagnostik jugendlicher Mukoviszidose-Patienten

Abstract

Einleitung: Zur Evaluation des Ausmaßes der Lungenschädigung bei Cystischer Fibrose (CF) wurden bisher verschiedene Scoring-Systeme in der Bildgebung entwickelt. Die hierzu verwendeten Modalitäten sind die konventionelle Thorax-Übersichtsaufnahme, die Lungenfunktionsprüfung (LFP) und die hochauflösende Computertomographie (HRCT). Mit diesen Verfahren ist es jedoch nicht möglich z.B. die durch CF verursachten regionalen Ventilationsstörungen zu beurteilen. Die MRT mit der sauerstoff-verstärkten Ventilationsbildgebung und arterial spin labeling Technik zur Perfusionsdarstellung kann sowohl morphologische als auch regionale funktionelle Informationen liefern und ohne Strahlenexposition auskommen.

Material und Methodik: 10 gesunde Probanden sowie 22 CF-Patienten unterzogen sich in dieser Studie einer LFP, der MRT-Untersuchung und bei den Patienten wurde ein Röntgenthorax angefertigt. Bei der LFP wurden die Ergebnisse der Vitalkapazität (VC), des Residualvolumens (RV) und des FEV1 dokumentiert. Die morphologische Untersuchung erfolgte durch eine PDw FLASH 3D GRE und eine T2w TSE-Sequenz, aus denen der MRT-Score erstellt wurde. Die funktionelle Untersuchung umfasste die vertikale Zwerchfellmobilität (T1w 2D GRE), die Protonendichte (PDw FLASH 2D GRE), das Lungenvolumen (PDw FLASH 3D GRE), die sauerstoff-verstärkte Ventilationsbildgebung (nicht selektive IR TSE) und die Perfusionsbildgebung (schichtselektive IR TSE).

Ergebnisse: Der MRT-Score zeigte eine sehr gute Korrelation mit dem CNS (r = 0,91; p = 0,0001). Die Ergebnisse der funktionellen Untersuchungen ergaben bis auf die vertikale Zwerchfellmobilität signifikante Unterschiede zwischen Gesunden und Patienten. Die im MRT bestimmten Lungenvolumina zeigten eine hohe Übereinstimmung mit der LFP (mittlere Differenz: RV = -0,63; VC = 0,26). Der Verlauf der FEV1-Werte über viereinhalb Jahre (der 10 erwachsenen Patienten) korrelierte relevant mit dem MRT+Airtrapping-Score (-0,63; 0,07), der Peribronchitis ( 0,67; 0,03), der Zwerchfellmobilität (0,67; 0,03), der Protonendichte (0,73; 0,02) und dem Airtrapping-Score ( 0,67; 0,047).

Schlussfolgerung: Der MRT-Score erwies sich als gute Darstellung der aktuellen morphologischen Veränderungen, was die exzellente Korrelation mit dem CNS bestätigt. Die sehr neuen Methoden zur Messung der funktionellen Parameter zeigten signifikante Unterschiede zwischen Gesunden und Patienten, es bedarf jedoch weiterer Evaluation bis diese in der klinischen Routine eingesetzt werden können.

Introduction: For evaluation of lung damage in cystic fibrosis (CF) different scoring-systems have been developed. Conventional thoracic x-ray, pulmonary function tests (PFT) and high-resolution computertomographie (HRCT) are the modalities generally used. However, using these methods it is not possible to evaluate focal ventilation defects caused by CF. MRI is able to deliver both morphological and local functional information using oxygen-enhanced ventilation imaging and arterial-spin-labeling technique (perfusion imaging).

Material and methods: 10 healthy volunteers and 22 CF-patients underwent PFT for evalution of vital capacity (VC) residual volume (RV) and FEV1 as well as MRI. A chest x-ray was available in all patients allowing the determination of the Crispin-Norman-Score (CNS). The following MRI protocol was carried out: a PDw FLASH 3D GRE and a T2w TSE-sequence for morphologic analysis to generate the MRI-score; functional analysis included vertical mobility of the diaphragm (T1w 2D GRE), proton density (PDw FLASH 2D GRE), lung volumes (PDw FLASH 3D GRE), oxygen-enhanced ventilation imaging (nonselective IR TSE) and perfusion imaging (selective IR TSE).

Results: MRI-score correlated very well with CNS (r = 0,91; p = 0,0001). Except for vertical mobility of the diaphragm, all functional results showed a significant difference between healthy volunteers and CF patients. Lung volumes obtained in MRI were highly concordant to PFT (mean difference in VC = 0,26 l). The developing of FEV1 over the last 4,5 years (of the 10 adult patients) displayed a relevant correlation with MRI-score+airtrapping-score (-0,63; 0,07), peribronchitis ( 0,67; 0,03), mobility of the diaphragm (0,67; 0,03), proton density (0,73; 0,02) and airtrapping-score ( 0,67; 0,047).

Conclusion: MRI-score proved to be a good depiction of the current morphological changes, confirmed by the excellent correlation with CNS. The novel methods for functional measurements showed significant differences between healthy volunteers and CF-patients, but further evaluation is necessary until they can be initiated in clinical routine.