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Lütke-Daldrup, Charlotte (2017): MRT-basierte Quantifizierung von Fettkompartimenten und Fettkonzentrationen in Leber, Pankreas und Muskeln mittels modifizierter Dixon-Sequenz. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
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Abstract

Die Magnetresonanztomographie ist heute die Standardmethode für die nichtinvasive Fettquantifizierung in Organen und Muskeln und bietet den genauesten Einblick in die Fettverteilung im Körper. Vor dem Hintergrund der steigenden Adipositas-Prävalenz und der Vielzahl damit verbundener Erkrankungen steigt die Notwendigkeit einer nicht-invasiven und verlässlichen Methode der Fettquantifizierung. Da sowohl Übergewicht als auch Folgeerkrankungen wie Diabetes mellitus Typ 2 nun auch schon im Kindesalter auftreten ist eine Methode, die frei von ionisierender Strahlung ist, besonders wichtig. Technische Fortschritte in der MRT-Technik erlaubten die Weiterentwicklung der Dixon-Methode, so dass sie nun eine schnelle und qualitativ hochwertige Bildakquisition erlaubt und auf vielen Scannern verfügbar ist. Ziel dieser Arbeit war es zu zeigen, dass die Dixon-basierte Fettquantifizierung mit den bisherigen MRT-Referenzstandards vergleichbare Ergebnisse liefert und weitere Vorteile hat. Um dies zu zeigen, wurden zwei unterschiedliche Studien entworfen. Zum einen wurde die mDixon Ganzkörperfettquantifizierung, also die Untersuchung der Fettverteilung im Körper, bei zehn gesunden Probanden mit der T1w-Sequenz verglichen („Vergleichsstudie“). Hierbei wurden auch die Bildqualität auf einer visuellen Analogskala untersucht und die Akquisitionszeiten verglichen. Im Anschluss wurde mittels mDixon die Ganzkörperfettquantifizierung bei den Probandinnen der PPS-Diab Studie durchgeführt. Zum anderen wurde die Dixon-basierte Organfettquantifizierung, also die Bestimmung des prozentualen Fettanteils eines Volumens, mit der 1H-MRS verglichen. Dies wurde sowohl bei Phantomen mit bekanntem Fettanteil („Phantomstudie“) als auch in der Leber, dem Pankreas, dem M. soleus und dem M. tibialis anterior bei den Probandinnen der PPS-Diab Studie durchgeführt. Im Rahmen der Vergleichs- und Phantomstudie wurde auch die Intrascanner-Reproduzierbarkeit untersucht. Die Fettvolumenbestimmung mittels T1w und mDixon zeigte sehr gute Korrelationen zwischen den mit den unterschiedlichen Sequenzen gemessenen Fettkompartimenten (Gesamtfett: R = 0,99, subkutanes Fett: R = 0,99, viszerales Fett: R = 0,94). Ein Äquivalenztest zeigte bei 7,5% Abweichungstoleranz die Äquivalenz der beiden Methoden für alle untersuchten Kompartimente. Die Bildqualität, besonders die Differenzierbarkeit von Fettgewebe, der mittels mDixon generierten Bilder war signifikant besser als die der T1w Bilder (T1w: 3,5 ± 0,5; mDixon: 4,4 ± 0,7). Beide Methoden zeigten eine gute Intrascanner-Reproduzierbarkeit. Der Vergleich der Akquisitionszeiten ergab keinen signifikanten Unterschied. Die Phantomstudie zeigte eine exzellente Korrelation zwischen den Werten der mDixon und 1H-MRS (R = 0,999), ein Äquivalenztest demonstrierte die hohe Intrascanner-Reproduzierbarkeit der mDixon. Der Vergleich der Leberfettanteile der PPS-Diab Probandinnen zeigte ebenfalls eine exzellente Korrelation (R = 0,99), jedoch eine leichte Überschätzung des Fettanteils durch die mDixon im Vergleich zur 1H-MRS. Während die Platzierung des Voxels für die 1H-MRS im Pankreas aufgrund dessen Form und Größe problematisch war, stellte sich die mDixon als gute Alternative zur Fettquantifizierung dar. Die Korrelation der beiden Methoden bei der Muskelfettbestimmung war gering, dies lässt sich am wahrscheinlichsten durch Kontamination des 1H-MRS Voxels durch umliegende Fettsepten und hohe EMCL Anteile (der größtenteils übergewichtigen Probandinnen) erklären. Die Anwendbarkeit zur Fettquantifizierung in Muskeln muss daher in weiteren Studien, mit kontrollierteren Bedingungen, untersucht werden. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die mDixon-Sequenz eine hervorragende Methode zur Fettquantifizierung in der Leber und dem Pankreas ist, insbesondere, da sie auch Rückschlüsse auf die Fettverteilung zulässt und eine kleine Organgröße kein Hindernis darstellt. Bei der Untersuchung der Fettverteilung im Körper profitiert man von der ausgezeichneten Differenzierbarkeit von Fett und der damit genaueren, zukünftig leichter automatisierbaren Quantifizierung verschiedener Kompartimente. Die mDixon-Sequenz stellt somit eine interessante Alternative für die Fettquantifizierung dar. Aufgrund des steigenden Interesses an nicht-invasiver Fettquantifizierung ist ein weiterer Zuwachs an Studien zu erwarten, die die mDixon-Sequenz nutzen.