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Namkung, Sook (2006): Superparamagnetic Iron Oxide (SPIO)-enhanced Liver MR Imaging with Ferucarbotran: Efficacy for Characterization of Focal Liver Lesions with T2-weighted FSE and T2*-weighted GRE and Early Dynamic T1-weighted GRE sequences. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Die Superparamagnetic Iron Oxides (SPIO)-verstärkte MRT der Leber wird als sinnvolle präoperative diagnostische Methode mit einer hohen Sensitivität und Spezifität für die Detektion von fokalen Leberläsionen angewendet. Mit der SPIO-verstärkten MRT ist aber prinzipiell auch eine Differenzierung zwischen benignen und malignen fokalen Leberläsionen möglich auf der Basis ihrer zellulären Zusammensetzung und Funktion (RES-Zellen in normalem Lebergewebe und in benignen Tumoren, keine RES-Zellen in malignen Tumoren). In früheren Studien wurden die Effekte von SPIO-Kontrastmitteln fast ausschließlich auf die Detektion von Läsionen sowie die Effekte in T2-gewichteten (w) Fast-Spin Echo (FSE) und T2*-w Gradienten Echo (GRE) Sequenzen beschränkt, da SPIO hauptsächlich die T2 / T2* - Zeiten verkürzen. Ferucarbotran ist ein relativ neu zugelassenes SPIO-Kontrastmittel, welches als intravenöser Bolus appliziert werden kann und sich durch eine geringe Nebenwirkungsrate vor allem im kardiovaskulären Bereich auszeichnet. Eine dynamische T1-w Perfusionsmessung nach der Bolusapplikation von Ferucarbotran könnte Informationen über die Vaskularisation solider Tumore in der Leber liefern. Die Möglichkeit der Charakterisierung von fokalen Leberläsionen mit Hilfe der dynamischen Ferucarbotran-verstärkten MRT wurde bereits in der Literatur angedeutet und typische Befunde konnten an einer begrenzten Anzahl von Fällen für einzelne fokale Leberläsionen gezeigt werden. Das erste Ziel dieser Arbeit war die Evaluierung der diagnostischen Effizienz des SPIO Kontrastmittel Ferucarbotran in T2-w FSE and T2*-w GRE Sequenzen zur Charakterisierung von fokalen Leberläsionen. Das zweite Ziel war es typische Anreicherungsmuster fokaler Leberläsionen in der dynamischen T1-w MRT mit 2D-GRE and 3D-GRE VIBE Sequenzen zu beschreiben. An einem 1.5 Tesla MRT-System wurden native und kontrastverstärkte T2-w FSE and T2*-w GRE Sequenzen 10 Minuten nach Bolusinjektion von 1.4 ml Ferucarbotran bei 68 Patienten durchgeführt. An einem 1.5 Tesla MRT-System wurden T1-w dynamische Bilder bei 23 Patienten mit einer 2D-GRE Sequenz und bei 37 Patienten mit einer 3D-GRE-VIBE Sequenz akquiriert. Die endgültige Diagnose der 68 Patienten, bei denen T2-w FSE/ T2*-w GRE Sequenzen durchgeführt wurden war Hepatozelluläres Karzinom (HCC, n=29), Lebermetastasen (n=15), Cholangiozelluläres Karzinom (CCC, n=2), Hämangiom (n=6), Leberzelladenom (n=5), Fokal Noduläre Hyperplasie (FNH, n=3) und Zysten (n=8). Die endgültige Diagnose der 60 Patienten, bei denen eine T1-w dynamische Ferucarbotran-verstärkte MRT durchgeführt wurde war HCC (n=25), Lebermetastasen (n=14), CCC (n=2), Hämangiom (n=6), Leberzelladenom (n=3), FNH (n=3) and Zysten (n=7). In den T2-w FSE und T2*-w GRE Bildern wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) und das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis basierend auf Signalintensitätsmessungen in den fokalen Läsionen und dem Leberparenchym durchgeführt. Der prozentuale Signalverlust (PSIL) der verschiedenen fokalen Läsionen von der nativen zur kontrastverstärkten T2-w FSE –Sequenz wurde errechnet. Eine qualitative Auswertung der Bildqualität sowie der Abgrenzbarkeit der Läsionen im Vergleich zwischen kontrastverstärkten T2-w FSE und kontrastverstärkten T2*-w GRE Bildern erfolgte. In den T1-w dynamischen Bildern wurden Signalintensitätsmessungen im Leberparenchym, den Lebergefäßen und in fokalen Leberläsionen vorgenommen um SNR und CNR zu errechnen. Das mittlere SNR von soliden benignen Läsionen zeigte einen Abfall in der T2-w FSE Sequenz von 34.1 vor auf 21.0 (p<0,05) nach Kontrastmittelgabe; maligne Leberläsionen zeigten nur einen geringen Signalverlust von 33.3 auf 32.5 (nicht signifikant). Das mittlere CNR der malignen Läsionen war am höchsten in der kontrastverstärkten T2*-w Sequenz vergleichen mit der nativen- und kontrastverstärkten T2-w FSE Sequenz (29.9 vs. 22.7 (p<0.01) vs. 12.8 SI (p<0.01)). Bei einem Grenzwert von 25 % Signalverlust (PSIL) in der T2-w FSE Sequenz konnte eine Sensitivität und Spezifität von 97.8% beziehungsweise 92.9% mit der Ferucarbotran-verstärkten T2-w MRT erreicht werden. Der Signalverlust (PSIL) von Adenomen und FNH zeigte keine Überschneidungen. Kontrastverstärkte T2*-w GRE Bilder zeichneten sich durch eine überlegene Bildqualität und Abgrenzbarkeit von Läsionen (p < .05) im Vergleich zur kontrastverstärkten T2-w FSE Sequenz aus. In der dynamischen Ferucarbotran-verstärkten T1-w MRT konnte eine Hypervaskularisation in den typischerweise hypervaskularisierten Läsionen wie HCC, Adenom oder FNH nicht gezeigt werden. In Hämangiomen hingegen war ein frühes Enhancement in allen Fällen abzugrenzen. In der T1-w 3D-GRE Sequenz lag das mittlere CNR der soliden benignen Läsionen bei etwa null (FNH) oder war sogar positiv (Adenom), während das mittlere CNR der malignen Läsionen im negativen Bereich zu allen Zeitpunkten lag. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass solide benigne Läsionen eine SPIO-Speicherung zeigen, welche einen signifikanten Signalabfall in den Läsionen in T2-w Bildern hervorruft. Mit einem Grenzwert von 25% Signalverlust (PSIL) kann eine sichere Unterscheidung von benignen und malignen Läsionen erfolgen. Für die Detektion von Läsionen ist eine zusätzliche T2*-w Sequenz hilfreich wegen des stärkeren Läsion-zu-Leber-Kontrastes (CNR), einer verbesserten subjektiven Abgrenzbarkeit der Läsionen und der besseren Bildqualität. Mit der dynamischen T1-w MRT mit einer 3D-GRE Sequenz nach Bolusinjektion von Ferucarbotran können möglicherweise Aspekte zur Charakterisierung von malignen versus benignen Leberläsionen gewonnen werden. Allerdings liefert die T1-w dynamische MRT offensichtlich weder mit 2D- noch mit 3D-GRE Sequenzen die gleiche Information über die Vaskularisation von Leberläsionen wie die Gadolinium-verstärkte MRT, da die von den extrazellulären Kontrastmitteln bekannten Anreicherungsphänomene in hypervaskularisierten Leberläsionen mit der dynamischen Ferucarbotran-verstärkten MRT nicht nachvollzogen werden konnten. Für die Praxis bedeutet dies, dass der Schwerpunkt der Ferucarbotran-verstärkten MRT Untersuchung weiterhin bei den T2-w und T2*-w Sequenzen liegt, um die in der Literatur berichteten hohen Detektionsraten und die von uns untersuchten Möglichkeiten zur Charakterisierung auszunutzen. Die während der Bolusapplikation durchgeführte T1-w dynamische Bildgebung kann in limitierten Fällen wie z.B. Häma-ngiomen differentialdiagnostische Hilfestellungen liefern, kann aber die Information einer dynamischen Untersuchung mit extrazellulären Kontrastmitteln nicht ersetzten.