Magnet-Resonanz-Tomografie zur Infektionsdiagnostik: Methodenchcharakteristik und Einsatzgebiete

Die MRT ist vom Prinzip her ein Verfahren der molekularen Bildgebung, das sowohl die Verteilung der vorhandenen Wasserstoffprotonen als auch deren Integration in das biologische Gewebe darstellen kann. Daraus ergeben sich gewebespezifische Kontraste, die pathologische Veränderungen sowohl im Weichteilgewebe als auch in den knöchernen Strukturen mit hoher Sensitivität als auch ausgezeichneter Spezifität erkennbar machen.

Entzündungsspezifisches Signalverhalten

In der Regel reagiert der menschlichen Körper auf Infektionen mit einer Entzündungsreaktion (klassische Trias: Rubor, Calor, Dolor). Erhöhte Perfusion und die gesteigerte Permeabilität der Gefäßwände führen zur Ödembildung und mit Einlagerung von Wasserstoffprotonen und konsekutiv zu einer erhöhten Diffusionskapazität im Gewebe. Die eingelagerten Wasserstoffprotonen in den Ödemzonen erzeugen erhöhte Signalintensitäten auf wassersensitiven Sequenzen (z. B. T2-gewichtet), die Entzündungen mit hoher Sensitivität und Spezifität darstellen können. Hierbei ist zu beachten, dass Körperfett ebenfalls erhöhte Signalintensität auf T2-gewichteten Sequenzen aufweist, die das Signal des entzündungsbedingten Ödems maskieren kann und folglich ein falsch-negatives Ergebnis liefert. Dies gilt insbesondere für Ödeme im Subkutangewebe und im Knochen, wo das fetthältige, gelbe Knochenmark signalreich imponiert. Diese Maskierung kann vermieden werden, indem das Fettsignal unterdrückt wird (z. B. STIR, SPIR, HASTE, T2-fatsat etc.).

Kontrastmittel nur in Ausnahmefällen nötig: Im Regelfall ist bei der MRT, im Gegensatz zur Computertomografie (CT), zur Abklärung einer Infektion keine Kontrastmittelgabe notwendig. Die Sensitivität der MRT in der Diagnose von entzündungsbedingten Ödemen ist sehr hoch. Die Applikation von Kontrastmittel führt zu einer Anreicherung im Ödem (Permeabilitätsstörung, Hyperämie) und führt folglich zu keiner Zusatzinformation zu den wassersensitiven Sequenzen. Die Sensitivität der MRT kann durch die Gabe von Kontrastmittel sogar herabgesetzt werden, wenn das Kontrastmittel-Enhancement das Signal im Entzündungsgebiet maskiert. Dies ist insbesondere in fettreichen Geweben der Fall.
In Ausnahmen kann die Applikation von Kontrastmittel jedoch die Akkuranz der MRT in der Diagnose von Entzündungen verbessern. Die Darstellung kleinster Entzündungsfoci, wie zum Beispiel von Neuritiden kleiner Nerven oder von Infektionen flächiger Strukturen (e. g. Mukosa) ist die Sensitivität nach Applikation von Kontrastmittel erhöht. Auch bei Abszedierung ist die Gabe von Kontrastmittel empfohlen, da hier das Kontrastmittelenhancement der Kapsel pathognomonisch ist und somit gut zur Differenzierung von zystischen Strukturen nicht-entzündlicher Genesen herangezogen werden kann. Diesbezüglich sind spezifische Angaben auf der Zuweisung gefordert. Je ausführlicher diese sind, desto präziser kann eine Befundung erfolgen. Es gibt jedoch auch Infektionen, die zu keiner Hyperämie und Ödembildung des Gewebes führen und demnach kein entzündungsspezifisches Signalverhalten aufweisen. Zu diesen Infektionen zählen vorwiegend granulomatöse Infektionen und chronisch-fibrosierende Entzündungsreaktionen.

Methode der Wahl bei Weichteilinfektionen

Aufgrund des hohen Weichteilkontrastes der MRT ist dieses bildgebende Verfahren die Methode der Wahl für die Detektion, Charakterisierung und Verlaufskontrolle von Weichteilinfektionen. Darüber hinaus eignet sich diese Methode ausgezeichnet zur Darstellung von Infektionen des ZNS und des Skelettsys – tems. Die Darstellung eines Knochenmarködems ist die Domäne der MRT. Keine andere bildgebende Methode weist eine annähernde Sensitivität oder auch Spezifität in der Detek – tion und Charakterisierung von Knochenmarködemen auf. Bereits die Basissequenz, eine T1-gewichtete wasserinsensitive Sequenz, weist minimale Ödemeinlagerungen als Signalreduktion auf (negativer Kontrast).

Der Vorteil der MRT gegenüber der Szintigrafie liegt darin, dass zusätzlich zur Ödembildung auch morphologische Informationen in hoher Auflösung geliefert werden können. So führen degenerative Veränderungen (i. e. aktivierte spondylophytäre Randanbauten, Enthesiopathien, Begleitbursitiden) in der Szintigrafie häufig zu falsch-positiven Befunden, welche in der MRT eindeutig diagnostiziert werden können. Auch bei postoperativen Veränderungen ist mittels MRT die Differenzierung zwischen postoperativem Ödem und einer Osteomyelitis anhand einer hochauflösenden T1-gewichteten Sequenz möglich, die die kortikale Begrenzung des betroffenen Knochens erkennbar macht.

Neue Sequenzen in klinischer Entwicklung

Entzündliche Lymphknotenveränderungen stellen eine besondere Herausforderung in der bildgebenden Diagnostik dar. Die Reaktion von Lymphknoten auf eine Entzündung ist ähnlich der Reaktion auf ein neoplastisches Geschehen. Größenzunahme und Kontrastmittelenhancement ist für beide Reaktionen gleich und können im Anfangsstadium der Erkrankung nicht zur Charakterisierung herangezogen werden. Sowohl bei dieser Fragestellung wie auch bei generell bei der Differenzierung von entzündlichen und neoplastischen Veränderungen sind neue Sequenzen in klinischer Entwicklung.

Mit der diffusionsgewichteten MRT (DWI) konnten diesbezüglich gute Erfolge erzielt werden. Mit dieser Methode wird die Diffusionskapazität von biologischen Geweben gemessen, die für jedes Gewebe charakteristisch ist. Eine Änderung dieser Diffusionskapazität führt zu einer Kontraständerung auf den DWIBildern und kann gegebenenfalls quantifiziert werden. Bei Infektionen nimmt die Diffusionskapazität aufgrund der Ödembildung und der Permeabilitätsstörung der Gefäßwände zu, wohingegen die Diffusionskapazität der meisten Tumoren aufgrund ihrer Hyperzellularität herabgesetzt ist. So konnten mit dieser Sequenz Knochenmarkentzündungen von neoplastischen Skelettveränderungen mit hoher Akkuranz differenziert werden. Diese Differenzierung gelang auch bei Lymphknotenveränderungen, wobei jedoch einschränkend gesagt werden muss, dass zur verlässlichen Messung der Diffusionskapazität ein gewisses Gewebsvolumen notwendig ist.

Bei der MR-Spektroskopie (MRS) besteht eine ähnliche Situation. Hier wird die Konzentration einzelner Protonen in einem Gewebe gemessen. Hohe Cholin-Werte sind starke Indikatoren für Malignome, wohingegen hohe Lipid- und Aminosäurenanteile auf ein entzündliches Geschehen hinweisen. Beide Sequenzen sind quantifizierbar und eigenen sich daher besonders für das Monitoring von Therapieverläufen. Für beiden Sequenzen gilt aber einschränkend, dass ein größeres Volumen gemessen werden muss (Gewebsvolumen von 1 cm3) und die Untersuchungszeiten noch sehr lange sind. Weiters ist die Auswertung der Bilddaten sehr aufwändig und erfordert hohen technischen und personellen Aufwand. Sie werden daher nur in wenigen, spezialisierten Abteilungen angeboten und zählen (noch) nicht zum Routineprotokoll.

RESÜMEE: Im Vergleich zu anderen bildgebenden Methoden hat die MRT in der Diagnose von Infektionen deutliche Vorteile. Der größte Vorteil liegt darin, dass keine ionisierenden Strahlen verwendet werden, wodurch sequenzielle Untersuchungen ohne Schädigung durchgeführt werden können. Dies ist ein Vorteil bei notwendigen Verlaufskontrollen und bei der Untersuchung von Kindern und Jugendlichen. Ein weitere Vorteil liegt im hohen Kontrast von Weichteilgeweben und die hohe örtliche Auflösung der MRT-Bilder, wodurch die Untersuchung von komplexen anatomischen Regionen, wie der Kopf-Hals-Bereich und auch das kleine Becken, ausgezeichnete Ergebnisse liefern. Zusätzlich ist es möglich, eine Ganzkörper- MRT durchzuführen, die im Vergleich zu nuklearmedizinischen Methoden eine höhere Akkuranz aufweist, da sie eine ausgezeichnete morphologische Information bietet.
Der Nachteil der Methode liegt einerseits im hohen finanziellen und zeitlichen Aufwand sowie der limitierten Verfügbarkeit von MRTGeräten.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die MRT generell die Methode der Wahl zur Diagnose von Infektionen ist, sofern keine Kontraindikationen wie z. B. Pacemaker oder ferromagnetisches Metall vorliegen. Insbesondere eignet sich diese bildgebende Methode zur Untersuchung von pädiatrischen Patienten und für Verlaufskontrollen mit repetitiven Untersuchungen.

FACT-BOX

• MRT ist ein Schnittbildverfahren ohne ionisierender Strahlen.
• MRT hat eine hohe anatomische Auflösung und einen exzellenten Weichteilkontrast.
• MRT ist die Methode der Wahl zur Darstellung von Weichteil-, Skelett- und ZNS-Infektionen.
• DWI und MRS sind spezielle Sequenzen, die die Spezifität der MRT weiter erhöhen.