Funktionelle MR

4D-Flussbildgebung – funktionelle MRT jetzt auch bei Gefäßen

Bis vor kurzem war die MRT-Phasenkontrasttechnik für die Magnetresonanz-Angiographie (MRA) wegen des hohen Zeitaufwands dabei, aus der klinischen Routine zu verschwinden. Die Beschleunigung der Datenakquisition hat die Methode wieder salonfähig gemacht; in ihrer Anwendungsform als dynamische Flussbildgebung verdankt sie das ihren diagnostischen und prognostischen Vorzügen.

Streamlines im Bereich der V. mesenterica, der V. lienalis sowie der V. portae...
Streamlines im Bereich der V. mesenterica, der V. lienalis sowie der V. portae mit Darstellung der Flussrichtung.
Darstellung der Mesenterial- und Lebergefäße: Aorta mit Truncus coeliacus und...
Darstellung der Mesenterial- und Lebergefäße: Aorta mit Truncus coeliacus und A. mesenterica superior (rot), V. mesenterica, V. lienalis und V. portae (gelb) sowie V. cava inferior (blau).

Die Phasenkontrastbildgebung zählte zu den ersten MRA-Bildgebungstechnologien, die Anwendung fanden. „Ihr hauptsächlicher Nachteil“, erinnert sich Dr. Harald Kramer, „bestand in dem recht großen Zeitaufwand für das Aufnehmen der Daten, wodurch diese Technik etwas in den Hintergrund geriet.“

Anfänglich verwendete man aus der Phasenkontrasttechnik für die MRA lediglich das statische Bild. Die technische Weiterentwicklung führte insbesondere bei der kontrastverstärkten Angiographie zu einer deutlich schnelleren Datenakquisition, was die Phasenkontrast-MRA weiter in den Hintergrund rücken ließ. „Die Motivation zur Weiterentwicklung der Phasenkontrast-MRA wuchs vor allem durch die Erkenntnis, dass sich nicht nur statische Bilder, sondern auch die Flussinformationen entnehmen lassen“, schildert der Visiting-Associate-Professor in der Abteilung für Radiologie an der University of Wisconsin, Madison School of Medicine and Public Health, USA.

Zum Vergleich: Die kontrastverstärkte Angiographie, die nur statische Bilder liefert, ermöglicht – abhängig von der Größe des Areals – Aufnahmen innerhalb von circa 30 Sekunden, 4D-Datensätze benötigen hingegen aktuell abhängig von der verwendeten Technik noch immer mindestens fünf bis zehn Minuten in der Akquisition, was einer Frist von etwa einer halben Stunde vor fünf Jahren entspricht.


Einsatz im gesamten Körper möglich
Die Beschleunigung ließ sich durch Optimierungen bei den Akquisitionsalgorithmen, durch eine Reduktion der Daten, die man aufnimmt, erzielen, so Kramer. Die 4D-Flussbildgebung lässt sich im gesamten Körper verwenden. Der Ausgangspunkt für den Einsatz nach der Beschleunigung der Technik war das Herz: Dort ließen sich Fehlbildungen und Herzklappen darstellen. Quantifizierungen wurden möglich: Bei nicht korrekt schließenden Klappen lässt sich nicht nur die prozentuale Schließung, sondern auch die tatsächliche Auswirkung auf den Fluss bestimmen, etwa der unerwünschte Rückfluss in Millilitern.
Bei Gefäßverengungen war früher nur der Stenosegrad messbar, eine hämodynamische Relevanz ließ sich nur ungenau ableiten. Erst mit der 4-D-Flussbildgebung lässt sich der Druckgradient messen – um wie viel schneller fließt in dieser Region das Blut, wie stark wird durch die Verengungen der Druck im Gefäß erhöht. Durch solche Quantifizierungen lässt sich bestimmen, mit welcher Wahrscheinlichkeit sich eine Gefäßverengung verschließen wird. Ferner kann man bezüglich der Gefäßausdehnungen, die durch Verwirbelungen hinter einer Stenose entstehen, vorhersagen, wie sehr sie sich erweitern werden und wie hoch das Risiko für eine Ruptur ist. „Das visualisierte Blutflussverhalten nennen wir Streamlines“, so der Radiologe.


Madison: Leuchtturm der Flussbildgebung
Die radiologische Abteilung der Universität von Wisconsin in Madison spielte eine zentrale Rolle bei der Entwicklung der MRT in der Gefäßbildgebung, unterstreicht Kramer. Madison ist eines der wenigen Zentren, in denen die Akquisitionsalgorithmen optimiert wurden, mit denen die heutigen reduzierten Akquisitionszeiten einhergehen. Und: „Was in vielen anderen Einrichtungen noch wissenschaftlich gehandhabt wird, ist in Madison bereits Bestandteil des klinischen Alltags“, sagt der Experte. Zum Einsatz kommen dabei Geräte mit 1,5 und 3 Tesla.

Nach dem Fokus auf Gefäßkrankheiten und das Herz als erstem Anwendungsbereich für diese Methode erweitert sich jetzt ihr Einsatz. Sie findet aktuell beispielsweise im Bauchraum Verwendung. So lässt sich mit der 4D-Flussbildgebung der Lebergefäße der Durchfluss durch die Leber analysieren: Durch ein zirrhotisch verhärtetes Organ kann Blut nur schwer fließen; die Giftstoffe, die die Leber herausfiltern soll, verbleiben vermehrt im Körper, was – ebenso wie ein Leberversagen – fatale Folgen mit sich bringen kann. Mit der vorgestellten Methode lässt sich feststellen, wie stark reduziert der Blutfluss durch die Leber ist und in welchem Stadium sich die Zirrhose befindet. Umgehungskreisläufe können dargestellt werden. Ferner lässt sich der Erfolg einer Therapie durch die Kontrolle des Blutflusses visualisieren.„Die 4D-Flussbildgebung fügt in der Diagnostik der Gefäße eine aussagestarke Komponente hinzu – das Flussverhalten liefert für Therapieentscheidungen äußerst relevante Informationen“, fasst Dr. Kramer die Bedeutung der Methode zusammen.

 

PROFIL
Dr. Harald Kramer studierte am Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität in München und promovierte am Institut für Klinische Radiologie über ein Thema der Magnetresonanz-Angiographie. Es folgten Tätigkeiten an diesem Institut und in der Abteilung für Radiologie, Scott & White Memorial Hospital, Temple, Texas, USA. Seit Anfang 2012 arbeitet er als Visiting-Associate-Professor in der Abteilung für Radiologie an der University of Wisconsin, Madison School of Medicine and Public Health, USA.

22.01.2015

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