DGIM Innere Medizin
Autoren
Sabine Dettmer und Jens Vogel-Claussen

Grundlagen der radiologischen Diagnostik in der Pneumologie

Mittels radiologischer Methoden können die Lunge und das Mediastinum bildgebend dargestellt und bezüglich vorhandener Pathologien beurteilt werden. Die Bildgebung hat somit einen wichtigen Stellenwert in der weiterführenden pneumologischen Diagnostik und kann dabei im interdisziplinären Kontext einen wichtigen Beitrag zum weiteren Patientenmanagement leisten. Entscheidend ist eine gute Zusammenarbeit zwischen Pneumologen und Radiologen, denn Untersuchungstechnik und auch Interpretation eines radiologischen Befundes können je nach Fragestellung und klinischem Kontext variieren.
Als Modalitäten für die Thoraxdiagnostik sind im Wesentlichen das konventionelle Röntgenbild und die Computertomografie relevant, in den letzten Jahren haben zunehmend auch nuklearmedizinische Untersuchungstechniken und die Magnetresonanztomographie an Bedeutung gewonnen.

Einleitung

Mittels radiologischer Methoden können die Lunge und das Mediastinum bildgebend dargestellt und bezüglich vorhandener Pathologien beurteilt werden. Die Bildgebung hat somit einen wichtigen Stellenwert in der weiterführenden pneumologischen Diagnostik und kann dabei im interdisziplinären Kontext einen wichtigen Beitrag zum weiteren Patientenmanagement leisten. Entscheidend ist eine gute Zusammenarbeit zwischen Pneumologen und Radiologen, denn Untersuchungstechnik und auch Interpretation eines radiologischen Befundes können je nach Fragestellung und klinischem Kontext variieren.
Als Modalitäten für die Thoraxdiagnostik sind im Wesentlichen das konventionelle Röntgenbild und die Computertomografie relevant, in den letzten Jahren haben zunehmend auch nuklearmedizinische Untersuchungstechniken und die Magnetresonanztomographie an Bedeutung gewonnen.
Im Folgenden sollen diese unterschiedlichen Untersuchungstechniken mit ihren Grundprinzipien, klinischen Indikationen und ihrer diagnostischer Aussagekraft kurz vorgestellt werden.

Untersuchungstechniken

Röntgen

Das konventionelle Röntgen ist die radiologische Basisdiagnostik, die oft am Anfang der bildgebenden Diagnostik steht und meist entscheidend darüber ist, ob eine weiterführende Diagnostik nötig ist. Die konventionelle Thoraxaufnahme ist ein Summationsbild, bei der alle Röntgenstrahlen, die den Körper durchdringen und weder absorbiert noch gestreut werden, zur Bildentstehung beitragen. Die Aufnahme wird wenn möglich im posterior-anterioren (p.-a.) Strahlengang angefertigt, so liegt das Herz detektornah und wird größenrealistisch abgebildet. Um auch in der p.-a.-Aufnahme schlecht einsehbare Lungenareale beurteilen zu können und die genaue Lokalisation einer Pathologie zu ermöglichen ist eine zweite Aufnahme im seitlichen Strahlengang nötig. Die Strahlenbelastung für eine Thoraxuntersuchung in zwei Ebenen liegt bei ca. 0,1 mSv, das ist ein Bruchteil der natürlichen Strahlenexposition (ca. 2,5 mSv pro Jahr). Da die Lungen aufgrund ihres hohen Luftgehalts strahlentransparent und Pathologien durch Flüssigkeit oder Weichgewebe häufig vermehrt schattengebend sind, ergibt sich ein hoher natürlicher Kontrast, der viele pulmonale Pathologien sichtbar werden lässt. Schwieriger ist es im Bereich der Mediastinalstrukturen, wo es diesen natürlichen Kontrast nicht gibt und die konventionelle Röntgendiagnostik schnell an ihre Grenzen kommt.
Die höchste Aufnahmequalität wird bei einer Aufnahme in tiefer Inspiration erreicht, weil hier die Lungen am besten belüftet und somit gut einsehbar sind. Dies gelingt am ehesten bei einer Aufnahme im Stehen. Im Sitzen sind die basalen Lungenabschnitte meist schlechter belüftet und damit eingeschränkt beurteilbar. Bei der Liegendaufnahme kommen noch andere Besonderheiten hinzu, die die Beurteilbarkeit weiter einschränken (Tab. 1). So lässt sich diese Aufnahme nur im anterior-posterioren (a.-p.) Strahlengang anfertigen mit entsprechend größerer Abbildung von Herz und Mediastinum. Der kraniokaudale Gradient in der Lungengefäßfülle, der bei der Stehendaufnahme für die Beurteilung bezüglich einer pulmonalvenösen Stauung herangezogen wird, ist bei der Liegendaufnahme aufgehoben. Des Weiteren kommen Pathologien mitunter unterschiedlich zur Darstellung. Ein Erguss verteilt sich beispielsweise homogen über den gesamten Hemithorax dorsalseitig und ein Pneumothorax ventral, sodass bei der Aufnahme im Liegen beide erst ab einer gewissen Größe erkannt werden können (Abb. 1). Auch Luft-Flüssigkeitsspiegel sind methodenbedingt nicht sichtbar. Aus diesen Gründen ist eine Aufnahme im Stehen immer einer Liegendaufnahme vorzuziehen, soweit dies beim Patienten möglich ist.
Tab. 1
Besonderheiten, die bei einer Thoraxaufnahme im Liegen beachtet werden müssen und die die Beurteilbarkeit einschränken können
Aufnahme im Liegen
- Unterschiedliche Verteilung von Erguss (dorsal) und Pneumothorax (ventral), daher erst ab größeren Mengen sichtbar.
- Spiegelbildungen sind nicht sichtbar.
- Der kraniokaudale Gefäßgradient ist aufgehoben.
- Häufig geringere Inspirationstiefe.
a.-p.-Strahlengang
Herz und Mediastinum werden breiter abgebildet.
Keine seitliche Aufnahme
Durch fehlende 2. Ebene lassen sich Pathologien bezüglich ihrer Lokalisation schlechter zuordnen.
Im konventionellen Röntgen lassen sich insbesondere größere Pathologien, die das Lungenparenchym betreffen, gut und häufig diagnostisch ausreichend beurteilen. So sind beispielsweise eine Lobärpneumonie, eine Atelektase, eine pulmonalvenöse Stauung und ein Pneumothorax meist eindeutig zu diagnostizieren (Abb. 2). Schwieriger wird es, wenn die Pathologien entweder sehr klein sind, z. B. bei einer beginnenden pulmonalen Metastasierung, einem kleinen Bronchialkarzinom, einem atypischen pneumonischen Infiltrat und interstitiellen Lungenveränderungen, oder wenn die Pathologie angrenzend an oder umgeben von anderen Weichgewebsstrukturen ist, z. B. im Mediastinum oder an der Thoraxwand. Auch lassen sich Gefäße im konventionellen Röntgenbild nicht ausreichend beurteilen, z. B. bei einer Lungenembolie oder Aortendissektion. In solchen Fällen ist eine weiterführende Diagnostik mittels Computertomografie nötig.

Computertomografie (CT)

Allgemeines

Die Computertomografie (CT) ermöglicht eine überlagerungsfreie Bildgebung des Thorax und somit eine sehr genaue Darstellung von anatomischen Strukturen und Pathologien. Auch sie erfolgt mit Röntgenstrahlen, wobei hier mit 0,2–5 mSv für eine Untersuchung der Thoraxorgane, je nach Scanprotokoll und CT-Scanner-Typ, die Strahlenbelastung deutlich höher als beim konventionellen Röntgen ist und somit die Indikation strenger gestellt werden muss. Die Untersuchungsdauer ist sehr kurz, ca. 1–8 s für den Thorax, sodass die meisten Patienten problemlos die Luft anhalten können und die Untersuchung in der Regel als nicht sehr belastend angesehen wird. Auch in Notfallsituationen und bei beatmeten Patienten ist die Untersuchung unproblematisch.

Indikationen

Häufigste Indikationen für eine CT des Thorax sind Tumor- und Metastasensuche sowie Staging bei malignen Erkrankungen. Pathologien von Mediastinum und Thoraxwand, wie Lungenembolien und mediastinale Raumforderungen, und auch die Fokussuche bei Fieber unklarer Genese werden mit der CT abgeklärt. Ein weiterer großer Indikationsbereich sind die interstitiellen Lungenerkrankungen mit Lungenfibrose und Lungenemphysem.
Das Lungenparenchym selbst ist aufgrund des guten natürlichen Kontrasts nativ gut beurteilbar. Fragestellungen zu interstitiellen Lungenveränderungen können daher am besten ohne intravenöses Kontrastmittel beantwortet werden. Besteht der Verdacht auf obstruktive bronchiolitische Veränderungen, ermöglicht eine zusätzliche Aufnahme in Exspiration die Visualisierung von Arealen mit „air trapping“. Die Weichteile von Mediastinum und Thoraxwand sowie die Gefäße haben nur einen sehr geringen Kontrast, weshalb für eine ausreichende Beurteilbarkeit meist die Gabe von intravenösem Kontrastmittel erforderlich ist. Dieses ist jodhaltig und führt zu einer erhöhten Strahlenresorption im Gewebe. Intravenös appliziert kontrastieren sich zunächst die Pulmonalarterien, dann Aorta und schließlich die parenchymatösen Organe und die Venen. Nach wenigen Minuten beginnt die renale Ausscheidung, und die ableitenden Harnwege werden dargestellt. Je nach Fragestellung wird die zeitliche Latenz zwischen Kontrastmittelinjektion und Aufnahme unterschiedlich gewählt. Zum Ausschluss einer Lungenembolie wird untersucht, wenn der maximale Kontrast in den Pulmonalarterien ist, also zeitlich früher, als wenn es um eine Pathologie der parenchymatösen Organe geht. Bereits für die Planung der Untersuchung ist also eine möglichst genaue Kenntnis der Fragestellung nötig.
Kontraindikationen für eine intravenöse Kontrastmittelgabe sind eine Kontrastmittelallergie, eine eingeschränkte Nierenfunktion sowie eine Schilddrüsenüberfunktion. Dies alles sind relative Kontraindikationen, und je nach Dringlichkeit der Untersuchung können die Patienten entsprechend auf die Kontrastmittelgabe vorbereitet werden. Bei einer leicht- bis mäßiggradig eingeschränkten Nierenfunktion kann ein Vor- und Nachwässern mit isotoner Kochsalzlösung intravenös das Risiko einer weiteren Nierenschädigung mindern. Bei einer Schilddrüsenüberfunktion muss die Jodaufnahme in die Schilddrüse medikamentös geblockt und damit das Risiko einer jodinduzierten Hyperthyreose minimiert werden. Bei Allergien gegen jodhaltiges Kontrastmitteln kann der Patient mit antiallergischen Medikamenten vorbereitet werden.

Diagnostik

Die Betrachtung der Bilder erfolgt mit speziellen Bildbetrachtungsprogrammen an hochauflösenden Monitoren. Für Weichteile, Lungenparenchym und Knochen gibt es festgelegte Fenstereinstellungen, mit denen sich die jeweiligen Strukturen optimal beurteilen lassen (Abb. 3). Für bestimmte anatomische Strukturen kann es hilfreich sein, den Datensatz in verschiedenen Ebenen zu rekonstruieren, z. B. lassen sich die Lungen koronar und die Wirbelsäule sagittal gut betrachten. Viele Befunde sind in der CT charakteristisch und erlauben eine relativ sichere Diagnose, z. B. eine Lungenembolie und pulmonale Metastasen. Schwieriger ist es beispielsweise bei interstitiellen Lungenerkrankungen. Hier gibt es in der CT eine Vielzahl von Befundmustern, die häufig alleine keine hinreichende Sicherheit bei der Diagnose geben, da es ein großes Overlap zwischen den verschiedenen Krankheitsbildern gibt. Gerade im Endstadium weisen viele interstitielle Lungenerkrankungen sehr ähnliche uncharakteristische fibrosierende Veränderungen auf. Klinische Informationen und pathologische Befunde können in solchen Fällen die Diagnosesicherheit erheblich verbessern und sind teilweise auch zwingend erforderlich. Bei der Diagnostik beispielsweise der idiopathischen pulmonalen Fibrose wird eine gemeinsame Einschätzung von Pneumologen, Radiologen und Pathologen gefordert. Um die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu erleichtern und die diagnostische Sicherheit zu erhöhen, gibt es bereits an vielen Kliniken interdisziplinäre Thoraxkonferenzen.

Magnetresonanztomographie (MRT)

Allgemeines

Die Magnetresonanztomographie (MRT) eignet sich zur Darstellung der Weichteile insbesondere von Schädel, Muskuloskelettalsystem und Abdomen. In den letzten Jahren hat zunehmend die MRT des Thorax an Bedeutung gewonnen, insbesondere was die funktionelle Diagnostik betrifft.
Wesentlicher methodischer Unterschied zu den anderen Untersuchungsmodalitäten ist, dass die Bilder nicht mit Röntgenstrahlen sondern mithilfe eines starken Magnetfelds und somit ohne Strahlenbelastung erzeugt werden. Daher ist besondere Vorsicht mit metallischen Fremdkörpern geboten. Im Zweifel sollte vor der Untersuchung die MRT-Tauglichkeit eines Implantats überprüft werden, z. B. unter http://www.mrisafety.com/. Problematisch ist auch die Untersuchung von beatmeten und instabilen Patienten, da die Untersuchungszeit mit 30–60 Minuten sehr lange und in dieser Zeit der Zugang zum Patienten eingeschränkt ist. Das MRT-Kontrastmittel ist sehr gut verträglich, allergische Reaktionen sind deutlich seltener als bei der CT. Bei Patienten mit stark eingeschränkter Nierenfunktion wurde in einigen Fällen eine Bindegewebserkrankung, die sogenannte nephrogene systemische Fibrose, als seltene Nebenwirkung beschrieben. Deshalb sollte bei höhergradig niereninsuffizienten Patienten auf eine Kontrastmittelgabe möglichst verzichtet oder ein zyklisches gadoliniumhaltiges Kontrastmittel in niedriger Dosierung verwendet werden.

Diagnostik

Besondere Stärken der MRT sind der hohe Weichgewebskontrast und die Möglichkeit der funktionellen Diagnostik. Bei der Thoraxdiagnostik ist dies beispielsweise bei Pancoast-Tumoren hilfreich, wenn es um eine Infiltration der Gefäße und Nerven an der oberen Thoraxapertur geht. Die funktionelle Diagnostik ist z. B. beim Herz- und Gefäßsystem von Bedeutung. Die Flussgeschwindigkeit in einem Gefäß kann gemessen werden und ermöglicht Rückschlüsse über die Relevanz einer Stenose. Beim Herzen können Volumina, Masse und Ejektionsfraktion bestimmt und die Durchblutung des Myokards in Ruhe und unter Belastung gemessen und damit infarktgefährdete Areale identifiziert werden. Neuere Entwicklungen bei der pulmonalen Diagnostik sind die dynamische kontrastverstärkte MRT sowie die O2-verstärkte MRT der Lunge. Beides sind innovative funktionelle Methoden, mittels derer sich die Perfusion und die Ventilation der Lungen darstellen und auch quantifizieren lassen. Dies ist insbesondere bei chronischen Lungenerkrankungen ein erheblicher Informationsgewinn im Vergleich zur rein statischen Untersuchung bei der CT. Mittels dynamischer Untersuchung kann des Weiteren eine Kontrastmitteldynamik dargestellt werden (Abb. 4). Weniger gut lässt sich das Lungenparenchym im MRT darstellen, jedoch sind hier in den letzten Jahren auch erhebliche Fortschritte mit MRT-Sequenzen mit sehr kurzer Echo-Zeit (als „ultrashort TE“ oder UTE bezeichnet, Abb. 5) gemacht worden.

Nuklearmedizinische Untersuchungstechniken

Weitere bildgebende Methoden umfassen die nuklearmedizinischen Untersuchungstechniken Lungenszintigraphie, Positronen-Emissions-Tomografie (PET) und als Hybridverfahren die PET-CT. Die Besonderheit hierbei ist, dass neben der morphologischen Information auch eine funktionelle Darstellung der Stoffwechselvorgänge erfolgt. Dabei werden Radiopharmaka eingebracht, die sich in bestimmten Organen anreichern, die abgegebene Strahlung wird mittels Gammakamera gemessen und bildlich dargestellt.
Bei der Lungenszintigraphie unterscheidet man zwischen einer Ventilationsszintigraphie, bei der das Radiopharmakon als Aerosol inhaliert wird, und einer Perfusionsszintigraphie, bei der das Radiopharmakon venös injiziert wird. Die Lungenszintigraphie wird am häufigsten bei Verdacht auf Lungenembolie oder chronisch-thromboembolische pulmonale Hypertonie (CTEPH) durchgeführt.
Häufige Indikation für ein PET-CT ist das Tumorstaging bei Bronchialkarzinom. Mit radioaktiv markierter Fluordesoxyglukose (FDG) wird stoffwechselaktives Gewebe dargestellt.

Zusammenfassung

Zusammenfassend haben konventionelle Röntuntersuchung, CT, PET-CT und MRT jeweils ihre Indikationen, Stärken und Schwächen. Diese sind in Tab. 2 zusammengefasst. Das konventionelle Röntgen ist in den meisten Fällen die Initialdiagnostik und bei vielen Pathologien, wie z. B. Pneumonie, Pleuraerguss, Pneumothorax und pulmonalvenöser Stauung, ausreichend aussagekräftig. Die CT ist aufgrund der guten morphologischen Darstellung und der hohen Verfügbarkeit „das Arbeitspferd“ in der radiologischen Diagnostik und deckt ein breites Indikationsspektrum ab. Die PET-CT ist heute ein wichtiger Bestandteil beim Staging des Bronchialkarzinoms. Die MRT ist speziellen Indikationen vorbehalten und bietet durch die technischen Fortschritte der letzten Jahre innovative Methoden, insbesondere in der funktionellen Bildgebung.
Tab. 2
Übersicht von konventionellem Röntgen, CT und MRT des Thorax mit Indikationen, Stärken und Schwächen
 
Konventionelles
Röntgen
CT des Thorax
MRT des Thorax
PET-CT
Indikationen
Basisdiagnostik, Diagnostik von Pneumonie, Pleuraerguss, pulmonalvenöser Stauung und Pneumothorax
Weiterführende Diagnostik bei Staging und Tumorsuche, Patholgien von Mediastinum und Thoraxwand sowie interstitiellen Lungenerkrankungen
Spezialdiagnostik zur funktionellen Diagnostik von Herz und Gefäßen sowie zur Beurteilung von Ventilation und Perfusion der Lungen, Darstellung der Weichteile der Thoraxwand
Staging bei Tumorerkrankungen, insbesondere beim Bronchialkarzinom
Stärken
Sehr gut verfügbar, nur geringe Strahlenbelastung
Gute Verfügbarkeit und kurze Untersuchungsdauer, auch bei Notfall- und Intensivpatienten
Keine Strahlenbelastung, daher Untersuchung besonders für Kinder geeignet
Kombination aus morphologischer (CT) und funktioneller (PET) Bildgebung
Schwächen
Mediastinum, Weichteile und kleine Prozesse nur eingeschränkt beurteilbar
Strahlenbelastung, Kontrastmittel in vielen Fällen nötig
Lange Untersuchungszeit und eingeschränkte Verfügbarkeit
Lange Untersuchungszeit, sehr aufwendig
Literatur
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