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Darstellung der Gefäße in der MR-Angiographie

Techniken zur Darstellung von Gefäßen

Heute werden nahezu alle arteriellen Gefäße und zahlreiche Venen mit der MR-Angiographie (MRA) untersucht und nach Rekonstruktion als dreidimensionaler Gefäßbaum abgebildet. Daher werden viele Angiographien mit der nicht-invasiven MRT und nicht mehr mit der kathetergestützten Angiographie durchgeführt. Trotzdem wird die Katheterangiograpie auch weiterhin ihre Bedeutung behalten, weil nur damit in gleicher Sitzung eine Therapie mit Wiedereröffnung des Gefäßes möglich ist.

Drei grundlegende Techniken sind für Gefäßdarstellungen in der MRT entwickelt worden, die alle auf einer selektiven Signalerhöhung im perfundierten Gefäßlumen basieren. Eine Technik nutzt die schnelle Bewegung von Protonen im Lumen von Gefäßen im Vergleich zu stationären Protonen der Gefäßwand oder Umgebung (Time-of-flight, TOF). Bei der TOF werden die Sequenzen so eingestellt, dass stationäre oder langsame Protonen ein niedriges Signal haben oder es schnell verlieren, während sich schnell bewegende Protonen ihr hohes Signal bei der Bewegung durch die Messebenen behalten. Damit wird das arterielle Gefäßlumen signalreich abgebildet und steht für die direkte Bildauswertung oder für Rekonstruktionen des Gefäßbaums zur Verfügung. Selten wird noch die Phasenkontrastangiographie eingesetzt, weil sie mit erheblichen Flussartefakten und reduzierter Auflösung behaftet ist. Die Bildgebung basiert auf der Registrierung von Phasenverschiebungen von Protonenkollektiven gegeneinander, wie er bei laminarem Blutfluss in den meisten Gefäßen herrscht. Für die meisten Gefäßdarstellungen hat sich heute die kontrastmittelgestützte MR-Angiographie durchgesetzt. Sie benutzt stark T1-gewichtete, schnelle Gradientenecho-Sequenzen mit Fettunterdrückung in 2D- oder 3D-Akquisition, wodurch das native Bild vor der Kontrastmittelgabe generell relativ signalarm wird. Durch die folgende Kontrastmittelgabe als Bolus über eine Armvene wird die T1-Zeit selektiv im Gefäßlumen stark verkürzt und das Signal massiv erhöht. Die Vorteile der Kontrast-MR-Angiographie sind kurze Messzeiten (z.B. in Atemstillstand), hohe Auflösung und geringe Anfälligkeit für Strömungsartefakte. Mit den neuesten Geräten kann die Messung mit einem 3D-Datensatz, 512er Matrix und 1,5-2 mm effektiver Schichtdicke durchgeführt werden, wodurch Auflösungen von 0,6-1mm erreicht werden. Wichtig ist, die Ankunft des Kontrastmittelbolus im Gefäßbett genau zu bestimmen, was durch vorherige Applikation eines Testbolus (2-4 ml) geschehen kann. Alternativ kann die Messung auch automatisch gestartet werden, wenn der Kontrastmittelbolus im Gefäßbett erscheint („Bolustracking“). Durch zusätzliche Parallelmessung („Sense“-Technik) kann die Messzeit je nach Auflösung weiter auf 4-10 Sekunden reduziert werden. Mit dieser kurzen zeitlichen Auflösung kann die Kontrastmittelpassage durch einzelne Gefäßsysteme nacheinander in mehreren Bildfolgen studiert werden („sequenzielle“ MR-Angiographie), um z.B. Shunts, Fisteln und fehleinmündende Gefäße aufzuzeigen.

Kopf/Halsgefäße

Für die Untersuchung der Kopf-Halsgefäße wird oft noch die Time-of-Flight- (TOF-) Technik bevorzugt. Sie braucht kein Kontrastmittel und damit keinen venösen Zugang. In Verbindung mit feiner Bildmatrix (512x 512 Bildpunkten) und kleinen Messfeldern (ca. 20cm) sind Auflösungen von unter 0,5mm in der Messebene möglich. Damit sind auch kleine intrazerebrale Arterien für den Nachweis von Stenosen, Verschlüssen oder Aneurysmen darstellbar. Alternativ wird heute die Kontrast-MR-Angiographie eingesetzt.

Eine erste große Studie hat gezeigt, dass mit der MR-Angiographie intrakranielle Aneurysmen mit gleicher Sicherheit zu diagnostizieren sind wie mit der Katheterangiographie. Die Rolle der MR-Angiographie in der Diagnose und Therapie von Carotisstenosen wird noch kontrovers diskutiert. Die Vorteile der MR-Angiographie liegen in der Darstellung des gesamten arteriellen Gefäßbaumes, einschließlich intrakranieller Gefäßanomalien und Tandemstenosen. Daher wird vielerorts eine Kombination aus Doppler- bzw. B-Bild-Sonographie und der MR-Angiographie für die Planung der Revaskularisation einer Carotisstenose gefordert. In der Therapie von akuten Hirninfarkten nimmt die MR-Angiographie der Gehirngefäße eine immer wichtigere Stelle ein. Mit diffusionsgewichteten (evtl. kombiniert mit perfusionsgewichteten) Sequenzen wird der zerebrale Infarkt heute bereits 1-2 Stunden nach Symptombeginn nachgewiesen. Mit der sofort anschließend durchgeführten MR-Angiographie kann der ursächliche und evtl. noch persistierende Verschluss einer versorgenden Arterie sofort dokumentiert werden. Steht eine MR-Anlage nicht zur Verfügung, können akute Hirninfarkte auch mit der CT unter Ausnutzung von indirekten Infarktzeichen frühzeitig gesichert werden. Nach zahlreichen Studien gilt heute als sicher, dass die schnelle Wiedereröffnung eines in MRT (oder CT oder in der konv. Katheterangiographie) dokumentierten Gefäßverschlusses innerhalb der ersten 3-6 Stunden durch systemische oder kathetergestützte Lysetherapie die Prognose von Hirninfarkten wesentlich verbessert. Wegen der großen diagnostischen und therapeutischen Anforderungen eines Hirninfarktes wird heute die Zusammenarbeit von Neurologen, Neuroradiologen, Physio- und Sprachtherapeuten im logistischen Verbund einer „stroke-unit“ angestrebt.

MRT-Gehirn - zerebrale Infarkte: Diagnostik beim akuten zerebralen Infarkt in der MRT. Im T2-gew. Bild (links) wirkt der ausgedehnte Mediainfarkt infolge kortikalem Ödem gering raumfordernd, grenzt sich aber kaum vom gesunden Parenchym ab. In der diffusionsgewichteten Sequenz (mitte) ist der Infarkt bereits nach 1-2 Stunden eindeutig abgegrenzt. Im ADC-Bild (rechts) ist er signalarm.

MR-Gehirn - zerebraler Infarkt: Beim selben Patienten mit großem Mediainfarkt links wurde die MR-Angiographie der intra- und extrakraniellen Gefäße angeschlossen. Es stellt sich ein akuter Verschluss der A. carotis interna oberhalb der Bifurkation dar.

Darstellung der Lungengefäße und Quantifizierung der Lungenperfusion

In der Diagnostik der Lungenembolie nimmt die MR-Angiographie nur die zweite Stelle nach der CT ein. Die MRT hat eine gute räumliche Auflösung bei hohem Gefäßkontrast, ihre Anwendung ist aber bei Patienten mit Dyspnoe stark eingeschränkt. Mit der etablierten kontrastunterstützten MR-Angiographie sind daher gravierende Bildartefakte besonders bei schwerer und massiver Lungenembolien zu erwarten.

Die mit stärkeren Gradienten der neuen Gerätegeneration eingeführten True-Fisp (Free precessing steady state) Sequenzen weisen zwei Besonderheiten auf, die sie für die Diagnostik der Lungenembolie attraktiv machen. Der Kontrast ist stark T2-gewichtet und erlaubt eine gute Abgrenzung von Thrombus und fließendem Blut. Als Real-Time-Sequenz konzipiert ist dann kein EKG, kein venöser Zugang, kein vorheriger Localizer und keine Anpassung von Geräteparametern erforderlich, wodurch die Technik unempfindlich gegen Bewegungsartefakte durch Atmung und Herzaktion wird.

In der Arbeitsgruppe von Dr. Kluge wurden bisher 92 Patienten mit Verdacht auf Lungenembolie mit Real-Time-TrueFisp-Sequenzen untersucht, wobei 40 Patienten eine Lungenembolie hatten. Als etablierte Kontrollsequenz schloss sich die kontrastverstärkte hochaufgelöste MR-Angiographie der Pulmonalarterien an. Zudem wurde eine Perfusions-Szintigraphie als SPECT zum Nachweis segmentaler Perfusionsdefekte durchgeführt. Die Sensitivität der Real-Time-TrueFisp-Sequenzen betrug 93% und die Spezifität 100% im Vergleich zur kontrastverstärkten MR-Angiographie, bzw. 83% und 100% im Vergleich zur Szintigraphie. Bei Patienten mit starker Dyspnoe war die RT-MR in allen Fällen aussagekräftig, die MR-Angiographie in 11% aber nicht.

Die Real-Time-MRT liefert nicht nur zuverlässige Information bei Lungenembolie, sondern kann in der Notfalldiagnostik andere Ursachen für massive Dyspnoe oder andere Symptome abklären (Blutung, Pneumonie, Pleuraerguss, Atelektase, Pneumothorax). Bisher wurden 130 Patienten mit akuten thorakalen Erkrankungen mit der RT-MRT untersucht. Die diagnostische Qualität erlaubte bisher in allen Fällen eine korrekte Diagnose von Aortendissektionen, Blutungen, Pleuraergüssen, Tumoren oder Atelektasen

Die Entwicklung schneller Sequenzen erlaubt es heute, die Passage eines Kontrastmittelbolus durch das gesamte Lungenparenchym in hoher zeitlicher Auflösung (ca. 2 Sekunden) zu studieren und Perfusionsdefekte mit guter Auflösung (ca. 2-3mm) nachzuweisen. Damit tritt die Perfusions-MRT in Konkurrenz zur Perfusions-Szintigraphie. Ein weiterer Vorteil der MRT liegt in der Kombination aus Darstellung der Lungenmorphologie, MR-Angiographie der Lungenstrombahn und Perfusions-MRT in einem Untersuchungsgang. Dadurch wird die Ursache eines Perfusionsdefektes (Lungenembolie, Tumor, Atelektase, Infiltrat, Lungenvenenstenose etc.) mit abgeklärt und die bekannt geringe Spezifität der alleinigen Perfusionsstudie überwunden.

Bisher wurden 71 Patienten mit initialem Verdacht auf Lungenembolie vergleichend mit Perfusions-MRT und Perfusions-Szintigraphie untersucht. In allen 15 Fällen mit gesicherter Lungenembolie wurde eine exakte Übereinstimmung der Perfusionsdefekte hinsichtlich Lokalisation und Ausdehnung zwischen MRT und Szintigraphie nachgewiesen.

Eine spezielle Indikation zur Perfusions-MRT ergibt sich im Monitoring von Patienten nach kathetergestützter Ablation zur Therapie eines Vorhofflimmerns. MRT-Studien von Herrn Dill und Ekinci haben gezeigt, dass hochgradige Stenosen von mindestens einer der vier großen Pulmonalvenen, die vor Einmündung in den linken Vorhof mittels Hochfrequenz- oder Kryoablation behandelt wurden, in ca. 10% der Fälle auftreten. Herr Kluge hat die funktionellen Auswirkungen der Pulmonalvenenstenose vergleichend mit PerfusionsMRT und SPECT an 51 Patienten untersucht. Hier wurde gleichlautend in MRT und Szintigraphie gezeigt, dass bei Reduktion des Durchmessers einer Lungenvene < 6mm in 84% mit einem korrespondierenden, lobären oder segmentalen Perfusionsdefekt zu rechnen ist. Wird die Pulmonalvenenstenose dilatiert und mit einem Gefäßstent offen gehalten, bildet sich auch der Perfusionsdefekt wieder zurück, was an 6 Patienten gezeigt wurde.

Bisher gibt es noch wenige Studien zum Einsatz der Perfusions-MRT. Es zeichnet sich aber jetzt schon ab, dass die Perfusions-MRT in Kombination mit anderen MR-Techniken die Szintigraphie ersetzen kann. Weitere Angaben zu den einzelnen Studien sind dem Kapitel von Herrn Kluge zu entnehmen.

Untersuchung der Aorta

Bereits anerkannt ist die MR-Angiographie in der Diagnostik von Erkrankungen der thorakalen und abdominalen Aorta. Aneurysmen können hinsichtlich Durchmesser, Längsausdehnung und Einbezug von Seitästen beurteilt werden. In der Diagnostik einer Dissektion beziehen sich die Fragen der MRT zum Typ (Stanford A oder B), Einbezug von abgehenden Ästen, zur Entry- und Reentry, Funktion der Aortenklappe, begleitenden Blutungen und Identifikation von falschem und echtem Lumen. Bei Isthmusstenosen wird nach Stenosegrad, Aneurysmabildung und Ausprägung von Kollateralkreisläufen gefragt. In der postoperativen Kontrolle sind vor allem Komplikationen wie Blutungen, Aneurysmen und Nahtinsuffizienzen frühzeitig nachzuweisen, die insgesamt mit einer Häufigkeit von 1-6% relativ selten sind. Für alle drei Erkrankungen haben wir die hohe Zuverlässigkeit der MR-Angiographie in der präoperativen Diagnostik an 80 Patienten und in der postoperativen Verlaufskontrolle an 49 Patienten aufgezeigt. Spinecho-Sequenzen, Cine-Techniken und der kontrastunterstützten MR-Angiographie wurden miteinander verglichen, um die speziellen Vor- und Nachteile jeder Technik herauszuarbeiten.

Die Ursache von Aneurysmen der thorakalen Aorta ist in über 90% die Arteriosklerose, seltener sind Trauma oder Entzündung. Nach der Struktur der Aneurysmawand wird zwischen echten (alle Strukturen der regulären Aortenwand sind auch in der Aneurysmawand) und falschen Aneurysmen (das Aneurysma wird nur von Teilen der äußeren Media oder Adventitia gehalten) unterschieden. Die Indikation zur Operation ist generell bei einer Erweiterung des Außendurchmessers auf über 5,5 cm gegeben.

MR-Angiographie - Aorta : Aneurysma der Aorta ascendens in der MR-Angiographie (links). Rechts eine Dissektion Typ B in der cine Technik mit Darstellung eines „entry“ im Bereich des Aortenbogens (Pfeil) und ausgeprägtem Aneurysma des Aorta descendens (rechts).

Wir untersuchten präoperativ 57 Patienten (16 Frauen/41 Männer) mit Aneurysma der A. ascendens im Alter von 33-82 Jahren. Die Befunde wurden durch Angiographie und intraoperativen Befund bestätigt. Der maximale Durchmesser des Aneurysmas betrug 6,4 cm (SDA 1,4 cm). Eine Aufweitung des Klappenrings mit Insuffizienz Grad 1 und höher lag bei 78% vor, eine aneurysmatische Erweiterung des Aortenbogens im Bereich der abgehenden Kopf-/Halsgefäße bei 42%. Der max. Durchmesser des Aneurysmas, die Dicke der Aortenwand und die mediastinalen Strukturen (Mediastinalhämatom, Atelektasen, Pleuraergüsse) wurden zuverlässig in T1-gewichteten SE-Sequenzen beurteilt. Die Beziehung zu den großen abgehenden Gefäßen und die Längsausdehnung des Aneurysmas waren in der MIP-Rekonstruktion der MRA übersichtlich darzustellen. Die Cine-MRT war optimal in der Differenzierung von Thromben und Lumina.Eine Insuffizienz der Aortenklappe war anhand eines Regurgitations-Jets in den Cine-Techniken zu erfassen.

Postoperativ wurden 23 Patienten (7 Frauen, 16 Männer) im Alter von 24-75 Jahren (Mittelwert: 57 Jahre) bis zu einem Jahr nach Operation eines Aneurysmas der Aorta ascendens (Implantation eines klappentragenden Konduits) mit der MRT und Ultraschall untersucht. In 21/23 Fällen wurde ein regelrechter postoperativer Befund erhoben, d.h. glatte Übergänge vom Konduit zur originären Aorta, sowie suffiziente Klappen gesehen. In einem Fall war ein größeres paraaortales Hämatom erkennbar. In einem weiteren Fall war ein paravalvuläres Leck in der Cine-Technik der MRT vermutet und in der Kontrollangiographie bestätigt worden.

Aortendissektionen: Dissektionen der Aorta entstehen nach Ruptur der Intima auf dem Boden einer Entzündung oder Degeneration der Media. Hierbei tritt das Blut zwischen Intima und Media in die Gefäßwand ein („entry“) und wühlt sich unter Bildung eines falschen Lumens in Richtung des Blutstromes meist solange vor, bis es wieder in das echte Lumen zurücktritt („Reentry“). Es kann aber auch retrograder Fluß im falschen Lumen auftreten. Mit T1-gew. SE Sequenzen können die Außendurchmesser sicher bestimmt werden und Thromben in der Aortenwand und mediastinale Blutungen dargestellt werden.

Wir haben 13 Patienten (2 Frau, 11 Männer) mit Dissektion der Aorta bei akut aufgetretener Symptomatik untersucht. In 5 Fällen wurde ein Typ A (Einbezug der Aorta ascendens) und in 8 Fällen ein Typ B (Dissektion nur der descendierenden Aorta) diagnostiziert. In zwei Fällen wurde eine intramurale Hämorrhagie (IMH) gefunden, die in der alleinigen Kontrast-MRA und der konventionellen Angiographie nicht zu sehen waren, wohl aber in der zusätzlichen Spinecho- und Cine-Technik.

Eine postoperative Kontrolle einer Aortendissektion vom Typ A wurde bei 8 Patienten 2-12 Monate nach Operation durchgeführt. Alle Patienten hatten zum Untersuchungszeitpunkt keine klinische Symptomatik. In 7 Fällen wurde ein regelrechter Übergang zwischen Konduit und originärer Aorta bei suffizienter Klappe gesehen. In allen Fällen bestand die Dissektion der descenderienden Aorta weiterhin, ohne dass ein Verschluss des falschen Lumens durch Thrombose oder Anlegen der Dissektionsmembran gesehen wurde. Ein Patienten zeigte eine aneurysmatische Erweiterung der A. ascendes distal des Konduits auf 5,3 cm mit Dissektionsmembran. Dieser Patient wurde erneut operiert.

Aortenistmusstenosen: Aortenistmusstenosen entstehen durch exzentrische Einschnürung der Aortenwand im Bereich des D. Botalli. Regelmäßige Befunde sind eine Erweiterung der Aorta proximal des Abgangs der linken A subclavia und Kollateralkreisläufe über die Interkostalgefäße. Vor Operation wurden 10 Patienten (4 Frauen/ 6 Männer) im Alter von 36-41 Jahren mit verschiedenen MRT-Techniken untersucht.. Die SE-Sequenz in axialer und parakoronarer Schicht stellte die Kalibersprünge im Istmusbereich dar. Die Cine-Technik bildete turbulente Strömungen ab, die noch keine Quantifizierung des Stenosegrades erlaubte. Durch zusätzliche geschwindigkeitskodierte Sequenzen können Flußmessungen in der Aorta über und unter der Stenose in Höhe des Zwerchfells durchgeführt werden, wodurch der Kollateralfluß gemessen werden kann. Erst die MR-Angiographie erlaubt eine kontrastreiche Darstellung der Aorta mit allen Kollateralen über die Subclavia- und Interkostalarterien.

Bei 18 Patienten wurden bis zu 8 Jahre nach Operation MRT-Kontrollen durchgeführt, wobei in einem Fall eine ausgeprägte Restenosierung mit erneuter Ausbildung von Kollateralen und in einem weiteren Fall eine aneurysmatische Erweiterung im operierten Segment gefunden wurde. Alle übrigen Kontrollen zeigten regelrechte Befunde ohne enges Segment und ohne Kollateralen.

Nierenarterien

In der Abklärung eines Hypertonus hat die MR-Angiographie die digitale Subtraktionsangiographie (DSA) in der Diagnose von Nierenarterienstenosen weitgehend verdrängt. Auch der Doppler-Ultraschall ist je nach individuellen Untersucherbedingungen und der Erfahrung des Untersuchers sehr variabel in der diagnostischen Sicherheit. Als Ursache für einen Hypertonus sind Nierenparenchymerkrankungen (Nephritis, Glomerulosklerose, Glomerulonephritis, Hypernephrom) in ca 15% der Fälle, Nierenarterienstenosen (Arteriosklerose, fibromuskuläre Dysplasie) in 3% und Nebennierentumore (hormonaktive Nierenrindentumore, Phäochromozytom) zu nennen. Mit der MRT können in einem Untersuchungsprotokoll von ca. 20 Minuten das untere Mediastinum und gesamte Retroperitoneum zum Ausschluss eines Nebennierentumors, die Nieren zum Nachweis eines Tumors oder einer entzündlichen Erkrankung und die Nierenarterien zur Dokumentation einer Stenose abgeklärt werden. Heute gilt als gesichert, dass die hochauflösende, kontrastunterstützte MR-Angiographie vergleichbare Nachweisraten für die Diagnose von Nierenarterienstenosen hat wie die kathetergestützte Renovasographie.

Becken/Beingefäße

Durch Einsatz der der Schrittverschiebetechnik, schneller kontrastunterstützter 3D-Sequenzen und effizienter Nachverarbeitungssoftware (automatische Bildsubtraktion und MIP) können heute alle Etagen der Becken/Beinarterien mit einem einzigen Kontrastmittelbolus von 16-20 ml in ca. 15-20 Minuten dargestellt werden. Vergleichende Studien zwischen MRT und arterieller DSA oder konventioneller Blattfilmtechnik haben gezeigt, dass die MR-Angiographie hinsichtlich Gefäßkontrast und Auflösung mit den konventionellen Kathetertechniken konkurrieren kann. Sowohl in der Darstellbarkeit von kleinen Seitästen und peripheren Arterien, als auch in der Diagnose von Stenosen oder Verschlüssen werden Resultate mit vergleichbaren Sensitivitäten und Spezifitäten angegeben. Damit reicht die diagnostische Sicherheit der MR-Angiographie aus, um eine periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) zu diagnostizieren und als Ursache für die Beschwerden des Patienten zu definieren. Wegen der fehlenden Invasivität und Strahlenbelastung wird die MR-Angiographie zunehmend Eingang in die diagnostische Vorsorge finden, wenn es darum geht, die Arteriosklerose der Becken/Beinarterien bei geringen oder fehlenden Symptomen nachzuweisen oder auszuschließen. Bei Patienten mit gesicherter Arteriosklerose in einem anderen Stromgebiet, z.B. an den Herzkranzgefäßen oder den Hirnarterien, kann die MRT ergänzend das gesamte arterielle Gefäßsystem in einem Untersuchungsgang darstellen. Neben der üblichen Schrittverschiebetechnik nur für die Becken/Beinetage sind hierzu erweiterte Schrittverschiebetechniken mit Schlittensystemen entwickelt worden, die ein Abfahren über den gesamten Körper erlauben (z.B. AngioServR von Prof. Debatin aus Essen). Auch zeigen immer mehr Berichte, dass die alleinige MR-Angiographie ausreicht, bei gesicherter pAVK eine notwendige Therapie hinsichtlich konservativer, gefäßchirurgischer oder kathetergestützter Behandlung festzulegen und bereits eine Planung hinsichtlich Zugang, Stentimplantation oder zusätzlicher Lyse zu ermöglichen. Daher soll die MR-Angiographie in der Kerckhoff-Klinik verstärkt in der Vorsorge der pAVK integriert und auch in der Therapieplanung eingesetzt werden.

MRT-Gefäße - Becken/Beinangiographie : Mit der kontrastverstärkten MR-Angiographie und der Verschiebetechnik können alle Etagen vom Becken, Ober- und Unterschenkel einem Untersuchungsgang bei einmaliger Kontrastmittelgabe untersucht werden. Hier ein gut kollateralisierter Verschluss der A. femoralis superficialis rechts.