Kortikale Läsionen im 7T-MRT
Kortikale Läsionen im 7T-MRT

Quelle: Tallantyre et al, J Magn Reson Imaging 2010; Filippi et al, Neurology, 2010; Calabrese et al, Neurology 2009, Kilsdonk et al, Brain 2013, Harrison et al, JAMA Neurol 2015

Hirn & Technik

7-Tesla-MR zieht in die klinische Routine ein

Ultrahochfeld-Magnetresonanztomographie mit einer Feldstärke von sieben Tesla hält schön langsam Einzug in die klinische Routine.

portrait of siegfried trattnig
Univ.-Prof. Dr. Siegfried Trattnig ist Professor für Radiologie mit besonderem Schwerpunkt Hochfeld-MR an der Medizinischen Universität Wien

„Dank der sehr hohen räumlichen und spektralen Auflösung ermöglicht Ultrahochfeld-MR detaillierte Einblicke in die menschliche Anatomie und kann präzise die metabolischen Prozesse etwa im Gehirn zeigen“, bekräftigte Univ.-Prof. Dr. Siegried Trattnig, Leiter des Exzellenzzentrums für Hochfeld-MR der Medizinischen Universität Wien, auf dem Wiener Radiologischen Symposium

Wichtigstes Einsatzgebiet dabei sind neurologische Erkrankungen wie Epilepsie oder Multiple Sklerose. Aufgrund der Kombination von besserem Signal-Rausch-Verhältnis, stärkerem Gewebekontrast und höherer räumlicher Auflösung wird mit 7 Tesla (7T) sichtbar, was bei 3 Tesla (3T) nicht zu sehen ist.

So zeigen viele Patienten mit Verdacht auf eine läsionale fokale Epilepsie trotz dediziertem Epilepsie-Protokoll unter 3T einen unauffälligen Befund. 23 Prozent der mittels 7T-MR identifizierten Fokalen Kortikalen Dysplasien – jene fokale Störungen der Entwicklung der Großhirnrinde, die häufig mit einer Epilepsie vergesellschaftet sind – sind mittels 3T-MR nicht nachweisbar. „Der Verdacht auf eine läsionale fokale Epilepsie verlangt heute nach einem 7T-MR – weil bei Epilepsie jede Läsion zählt“, betont Tratting. 

Bei der Temporallappen-Epilepsie, dem häufigsten Epilepsie-Syndrom des Erwachsenen, kann der Neuronenverlust in den relevanten Subregionen sichtbar gemacht, eine pathologische Klassifikation vorgenommen und sogar das postoperative Outcome vorhergesagt werden.

MRT bei Multipler Sklerose

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Patch-based Super-Resolution of 7T MRSI of Glioma. Suspected recurrence after the resection of a WHO grade II oligodendroglioma. Metabolic activities around the resection zone, especially for Cho, a marker linked to tumor cell proliferation, and for Gln increased in cancer cells even in non-CE areas.
Quelle: Hangel et al, ISMRM 2018

Auch bei Multipler Sklerose (MS) können MR-Untersuchungen mit 7T jene Plaques in der grauen Gehirnsubstanz, die mit den klinischen Befunden korrelieren, besser sichtbar machen. Weiters gibt es kortikale MS-Läsionen, die unter 7T, aber nicht unter 3T zu sehen sind. „Das ist deshalb so wichtig, weil diese kortikalen Läsionen mit den klinischen Symptomen und der Progression korrelieren“, erläutert Trattnig. Überdies sind sie äußerst hilfreich bei der Differenzialdiagnose: Kortikale Läsionen sind bei bestimmten Erkrankungen, die leicht mit MS verwechselt werden können („MS-Mimics“) – wie etwa Neuromyelitis optica –, nur selten anzutreffen. 

Bei rund 40 Prozent der MS-Patienten sind die Läsionen im Gehirn von Eisenringen umgeben. Dabei handelt es sich um eisenhaltige Makrophagensäume, die einige Entzündungsherde umgeben. Aber nur ein Drittel jener Eisenringe, die unter 7T sichtbar sind, können auch unter 3T detektiert werden. In Wien konnte gezeigt werden, dass MS-Plaques, die einen Eisenring besitzen, langsam wachsende Läsionen sind, die eine progressive MS anzeigen. „Die 7T-MR-Untersuchung bietet die Möglichkeit, die Wirksamkeit neu entwickelter Medikamente gegen die chronisch progressive MS mittels Bildgebung zu evaluieren“, unterstreicht Trattnig. In diesem Fall kommt Suszeptibilitäts-gewichtetes Imaging (SWI) unter 7T zum Einsatz.

Metabolische Bildgebung

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At 7 Tesla 7/9 metabolites were reliably mapped over the whole slice but only 3 at 3T. FID-MRSI › better metabolic maps in ~ 6 min at 7T compared to ~ 30 min at 3T. Improvement at 7T in tumor grading, tumor extension definition, detection of recurrency and improved biopsy guidance
Quelle: Gruber et al, Invest Radiol 2017

Ultrahochfeld-MR ermöglicht auch eine ziemlich detaillierte metabolische Bildgebung. „Mit einer Auflösung von unter einem Millimeter sehen wir in den metabolischen Maps bereits anatomische Informationen“, bekräftigt Trattnig. Mittels sogenannter Patch-based Super-Resolution können etwa bei Tumoren, die an der Grenze zwischen Rinde und Mark im Gehirn liegen, die metabolischen Aktivitäten auch in kleinen Tumoren sichtbar gemacht werden. Postoperativ können metabolische Aktivitäten als Hinweis auf Rezidivtumore um die Resektionszone gut dargestellt werden, insbesondere Cholin, ein Marker für Tumorzellproliferation, sowie Glutamin, das manchen Krebsarten als bedeutender Energie-Metabolit dient. Trattnig: „Wir haben dabei eine gute Übereinstimmung mit PET-Maps, aber die 7T-MR-Maps zeigen schon mehr strukturelle Details.“  

Das ist unter anderem deshalb von klinischer Bedeutung, weil sich in den letzten Jahren herausgestellt hat, dass Glutamin ein wesentlicher Vorläufer des Metabolismus von Krebszellen ist. Mittels 7T FID-MRSI (FID=free induction decay, MRSI= magnetic resonance spectroscopic imaging) kann aufgrund der höheren spektralen Auflösung auf den entsprechenden Maps die Aminosäure Glutamin vom chemisch ähnlichen Glutamat – dem wichtigsten Neurotransmitter im zentralen Nervensystem – unterschieden werden. „Unter 7T können sieben von neuen Metaboliten des Zentralnervensystems verlässlich über die gesamte Schicht gemappt werden, unter 3T sind es nur drei“, erklärt Trattnig. Die Maps, die mittels FID-MRSI generiert werden, sind zum einen besser, weil sie unter anderem ein exakteres Tumor-Grading und eine gezieltere Biopsie erlauben.


Profil:

Univ.-Prof. Dr. Siegfried Trattnig ist Professor für Radiologie mit besonderem Schwerpunkt Hochfeld-MR an der Medizinischen Universität Wien. Seit dem Jahr 2000 ist er Medizinischer Leiter des Hochfeld-MR-Forschungsscanners und seit seiner Gründung im Jahr 2003 auch des High Field MR Centre (HFMRC) der MedUni Wien. Trattnig ist Mitglied in mehr als 50 Kommitees in allen wichtigen internationalen radiologischen, orthopädischen und MR-Gesellschaften und Autor von über 480 Fachartikeln.

16.01.2019

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