Operative und interventionelle Gefäßmedizin
Autoren
Thorsten Bley und Peter Kuhlencordt

MR-Angiographie in der Gefäßmedizin

Die Magnetresonanzangiographie (MRA) nimmt einen zunehmend größeren Stellenwert in der Beurteilung der arteriellen und venösen Gefäßstrombahn von Kopf bis Fuß ein. Stetige Verbesserungen in der Scanner- und Sequenztechnologie wie auch der Nachverarbeitungsverfahren konnten die Bildqualität der MRA derart verbessern, dass in einer Vielzahl von Fällen die diagnostische Katheterangiographie durch die MRA ersetzt werden kann (Abb. 1). Unter Verwendung von Geräten der neuesten Bauart, Oberflächenspulen und Gradientenechosequenzen können hoch qualitative dreidimensionale Gefäßrekonstruktionen mit hoher Sensitivität und Spezifität generiert werden (Collins et al. 2007). Bei der Untersuchung von verkalkten Läsionen kann es zu einer Überschätzung des Stenosegrades v. a. im Bereich von kleinkalibrigen Gefäßen kommen. Prinzipiell wird die native MRA, bei der keine gadoliniumhaltigen Kontrastmittel eingesetzt werden, von der kontrastmittelunterstützten MRA unterschieden.
Die Magnetresonanzangiographie (MRA) nimmt einen zunehmend größeren Stellenwert in der Beurteilung der arteriellen und venösen Gefäßstrombahn von Kopf bis Fuß ein. Stetige Verbesserungen in der Scanner- und Sequenztechnologie wie auch der Nachverarbeitungsverfahren konnten die Bildqualität der MRA derart verbessern, dass in einer Vielzahl von Fällen die diagnostische Katheterangiographie durch die MRA ersetzt werden kann (Abb. 1). Unter Verwendung von Geräten der neuesten Bauart, Oberflächenspulen und Gradientenechosequenzen können hoch qualitative dreidimensionale Gefäßrekonstruktionen mit hoher Sensitivität und Spezifität generiert werden. Bei der Untersuchung von verkalkten Läsionen kann es zu einer Überschätzung des Stenosegrades v. a. im Bereich von kleinkalibrigen Gefäßen kommen. Prinzipiell wird die native MRA, bei der keine gadoliniumhaltigen Kontrastmittel eingesetzt werden, von der kontrastmittelunterstützten MRA unterschieden.
Die allgemeinen Kontraindikationen der MRT, wie z. B. Herzschrittmacher/ICD, metallische Fremdkörper insbesondere im ZNS und der Orbita oder Klaustrophobie gelten auch für die MRA. Für die kontrastmittelunterstütze MRA gelten darüber hinaus Einschränkungen bei bekannter Allergie gegen die gadoliniumhaltigen Kontrastmittel sowie eine eingeschränkte Nierenfunktion wegen der Gefahr einer nephrogenen systemischen Fibrose (NSF) (auch Abschn. 3 im Kap. „Digitale Subtraktionsangiographie und CT-Angiographie in der Gefäßmedizin“). Neuerdings sind erste Berichte von Gadolinium Ablagerungen im zentralen Nervensystem nach wiederholten Gaben gadoliniumhaltiger Kontrastmittel veröffentlicht worden. Diese Erkenntnis ist alarmierend, jedoch ist die klinische Relevanz der nachgewiesenen Gadolinium Ablagerungen noch nicht abschließend geklärt.

Kontrastmittelunterstützte MR-Angiographie

Für die kontrastmittelunterstützte MRA wird zumeist eine 3D-Gradientenechosequenz während einer Atemanhaltephase verwendet. Dank des hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnisses der MRA können parallele Bildgebungstechniken im k-Raum bzw. im Bildraum wie z. B. SENSE, ASSET oder GRAPPA zur Reduktion der Scanzeit bzw. zur Erhöhung der räumlichen Auflösung genutzt werden. Durch gadoliniumhaltige Kontrastmittel wird die T1-Relaxationszeit verkürzt, so dass sich das starke intraluminale Signal gegen das unterdrückte Hintergrundsignal deutlich abhebt. Dazu werden die Echozeit (TE) und die Repetitionszeit (TR) so gering wie möglich gewählt. Die kurze TR bewirkt bei Verwendung hoher Flip-Winkel (typischerweise 25–60°) eine Unterdrückung des umgebenden Gewebes, da sich die Längsmagnetisierung in der kurzen Zeit zwischen den Hochfrequenzpulsen nicht erholen kann.
Das richtige Timing der Messung ist wichtig, um den Kontrastmittelbolus bei der ersten Passage durch das zu untersuchende Gefäßterritorium abzubilden. Die Kreislaufzeit kann mittels eines Testbolus von ca. 2 ml Kontrastmittel vor der eigentlichen MRA bestimmt werden. Alternativ kann die Bolusankunft nach Applikation der Gesamtdosis des Kontrastmittels in einer Referenzschicht beobachtet werden, um dann unmittelbar die MRA-Messung zu starten. Dabei ergibt sich die Fehlermöglichkeit, dass die Messung zu früh gestartet wird und das Kontrastmittel noch nicht im zu untersuchenden Gefäßterritorium angekommen ist. Oder die Messung wird nach dem Maximum des KM-Bolus gestartet und der Bolus quasi „verpasst“. Vor diesem Hintergrund war die Erfindung der zeitaufgelösten MRA („Time-resolved“-MRA = TR-MRA) ein Segen (Abb. 2) (Korosec et al. 1996).
Bei der TR-MRA werden beliebig viele MRA-Messungen (in der Regel 12–16 Phasen von ca. 3–5 sec Dauer) hintereinander während der KM-Applikation gemessen. Während der ersten Phasen gelangt das Kontrastmittel von dem venösen Zugang zunächst zum rechten Herzen, dann werden einige pulmonalarterielle und pulmonalvenöse Phasen gemessen bis schließlich das Maximum des Kontrastmittelbolus in das arterielle Stromgebiet des Untersuchungsvolumen gelangt. Im Anschluss an die KM-Gabe kann die Phase mit dem höchsten Signal in dem zu untersuchenden Gefäßterritorium ausgewählt werden. Der Bolus kann also nicht mehr verpasst werden. Gleichzeitig kann das Problem der venösen Überlagerung durch die TR-MRA deutlich reduziert werden.
Aus diesem Grund wird z. B. bei der Becken-Bein-MRA gerne die TR-MRA der Unterschenkel mit der hochauflösenden konventionellen MRA des Beckens und der Oberschenkel kombiniert. Dadurch werden die zuweilen stark einschränkenden venösen Überlagerungen an den Unterschenkelgefäßen vermieden und die gewohnt hohe Auflösung der Becken- und Oberschenkelgefäße erlangt.
Aus dem vorzugsweise isotropen 3D-MRA-Datensatz werden für die bessere Darstellbarkeit multiplanare Reformatierungen (MPR) und Maximum-Intensity-Projektionen (MIP) angefertigt, die von jedem beliebigen Blickwinkel betrachtet werden können. So können sämtliche Gefäßsegmente betrachtet werden, ohne dass Überlagerungen von zwei oder mehreren Arterien die Beurteilbarkeit beeinträchtigen. Um Überlagerungen von Hintergrundsignal zu reduzieren, können sog. Partial-volume-MIP angefertigt werden, die lediglich das zu untersuchende Gefäß einschließlich seines Verlaufs in die MIP-Rekonstruktion einschließen. Mit der „volume rendering technique“ (VRT) wird ein wahres 3D-Bild des MRA-Datensatzes in beliebiger Farbgebung erstellt. Das erleichtert die räumliche Zuordnung der lokoregionären Topographie und der Gefäße zueinander (Abb. 3).

Nephrogene systemische Fibrose

Die bei der MR-Angiographie verwendeten gadoliniumhaltigen MR-Kontrastmittel haben eine um den Faktor 6–8 geringere allergische Nebenwirkungsrate als die bei der DSA und CTA verwendeten jodhaltigen Kontrastmittel. Als schwerste Komplikation der Gabe gadoliniumhaltiger Kontrastmittel gilt die nephrogene systemische Fibrose (NSF). Bei der Erkrankung handelt es sich um eine Sklerosierung der Haut sowie innerer Organe, die in 5 % der Fälle zum Tode führen kann. Die NSF ist bisher nur bei Patienten mit vorbestehender schwerer Einschränkung der Nierenfunktion (GFR ≤30 ml/min/1,73 qm), hepatorenalem Syndrom und dialysepflichtiger Niereninsuffizienz beschrieben worden. Im Register der Jale University, New Haven, CT, USA, werden die nachgewiesenen NSF-Fälle dokumentiert (http://www.icnfdr.org). Durch Gabe makrozyklischer gadoliniumhaltiger Kontrastmittel in möglichst niedriger Dosis kann das Risiko einer NSF minimiert werden.
Zur Vermeidung dieser schweren Komplikation sollte bei Patienten mit dialysepflichtiger Niereninsuffizienz und schwerer Einschränkung der Niereninsuffizienz (GFR ≤30 ml/min/1,73 m3) auf eine Kontrastmittel-unterstütze MRA möglichst verzichtet werden und andere Techniken, wie z. B. eine native MRA angewendet werden (Kap. „Digitale Subtraktionsangiographie und CT-Angiographie in der Gefäßmedizin“).
Sollte dennoch eine kontrastmittelunterstütze MRA notwendig erscheinen, ist darauf zu achten, dass makrozyklische gadoliniumhaltige Kontrastmittel in möglichst geringer Konzentration verwendet werden.

Native MR-Angiographie

Seit die Assoziation der potenziell tödlich verlaufenden NSF mit der Applikation gadoliniumhaltiger MR-Kontrastmittel bekannt wurde, kam es zu intensiven wissenschaftlichen Bemühungen um die Verbesserung der nativen MRA-Techniken. Die bestehenden Techniken wurden verfeinert und neue Methoden entwickelt. Im Folgenden werden die gängigen nativen MRA-Techniken „Dark-blood-MRA“, „Time-of-flight-MRA“ und „Phasen-Kontrast-MRA“ sowie Prinzipien einiger neuer Techniken erläutert.
Die „Dark-blood-MRA“ macht sich den Blutfluss zu Nutze, um möglichst viel intraluminales Signal zu eliminieren. Lediglich stationäre Protonen innerhalb der angeregten Schicht tragen zu dem Signal bei. Im Gegensatz zu den stationären Protonen in der Gefäßwand und dem perivaskulären Gewebe tragen die intravaskulären Protonen, die mit dem Blutfluss aus der angeregten Schicht fließen, nicht zum Signal im MR-Bild bei. Es kommt zu der sog. flussbedingten Signallücke („flow void“). Das rekonstruierte MR-Bild weist demnach ein hypointenses (dunkles) Gefäßlumen auf. Das steht im Kontrast zu dem Signal der Gefäßwand und des perivaskulären Gewebes, welches je nach Beschaffenheit unterschiedliche Signalintensitäten aufweist. Die zumeist Spinecho-basierte Dark-blood-Technik wird benutzt, um z. B. die Gefäßwand, intraluminale Thromben oder Dissektionsflaps zu beurteilen, die dank der stationären Protonen als signalintensivere Strukturen aus dem signallosen Lumen herausragen.
Eine weitere Strategie zur Elimination des intraluminalen Signals ist die sog. Double-inversion-recovery-Technik. Dabei wird zunächst das Signal des stationären und des fließenden Blutes durch einen 180°-Hochfrequenzpuls ausgelöscht. Ein zweiter selektiver 180°-Inversionspuls erreicht nun das stationäre Gewebe der Untersuchungsschicht und hebt den Effekt des ersten Inversionspulses auf, während die im Blut fließenden Protonen diesen zweiten Puls nicht erfahren und somit signallos in die zu untersuchende Schicht fließen. Dadurch wird der gewünschte Kontrastunterschied zwischen dem signallosen intraluminalen Blut und der signalreichen stationären Gefäßwand/perivaskulären Gewebe erreicht.
Die „Time-of-flight-MRA“ (TOF-MRA) benutzt die Blutfluss-bedingte Signalgebung der Gradientenecho Sequenzen und führt zu einem hellen intraluminalen Kontrast. Durch geschickte Platzierung eines Saturationspulses kann das Signal des Blutes ausgelöscht werden, das durch den Saturationspuls in die zu untersuchende Schicht fließt. So kann zum Beispiel am Hals das Signal des von kranial nach kaudal fließenden venösen Blutes mittels Saturationspuls eliminiert werden und lediglich das von kaudal nach kranial fließende arterielle Blut mit hohem Kontrast dargestellt werden.
Bei der Phasen-Kontrast-MRA (PC-MRA) werden zwei bipolare Gradienten gleicher Stärke nacheinander geschaltet, so dass die im Blut fließenden Protonen eine Phasen-Akkumulation erfahren. Dieser messbare Phasenshift ist die Grundlage der PC-MRA. Neben der morphologischen Darstellung der komplexen Differenzen, die dem angiographischen Bild entsprechen, können mittels PC MRA physiologische Parameter des Blutflusses wie z. B. die Flussgeschwindigkeit und -richtung bestimmt werden. Es konnte sogar der transstenotische Druckgradient zur nicht-invasiven Beurteilung der hämodynamischen Relevanz einer Stenose bestimmt werden, z. B. über Nierenarterienstenosen in ersten Tierexperimenten.
Neuerdings werden auch sog. Balanced-steady-state-free-precessione-Techniken (bSSFP, true-FISP, balanced FFE, FIESTA) für die native MRA eingesetzt, die in der kardialen MRT seit geraumer Zeit schon eine wichtige Funktion einnehmen (Abb. 4). Dank ihres T2/T1-Kontrastes wird bei diesen Techniken ein hohes intraluminales Signal für die MR-angiographische Darstellung der Gefäße erlangt. Auf diesen Techniken basierend konnte die native MRA verfeinert werden, indem der Einfluss-Effekt des arteriellen Blutes mit dem hohen Signal der bSSFP-Auslesung kombiniert wurde. Ein selektiver Inversionspuls eliminiert zunächst alles stationäre und arteriell bzw. venös fließende Signal im Untersuchungsvolumen. Nun wird das hohe Signal des frisch einfließenden arteriellen Blutes mittels bSSFP-Auslesung für die angiographische Darstellung gewonnen. Ein weiterer Fett-Saturationspuls führt zur uniformen Fettsuppression.
Als weiterführende Literatur zu nativen MRA-Techniken wird auf die Übersichtsarbeit von Miyazaki und Lee verwiesen.
Der Stellenwert von MR-Phlebographie wie auch der oben beschriebenen CT-Phlebographie in der Thrombosediagnostik ist noch nicht eindeutig geklärt. Beide Schnittbildverfahren weisen im Vergleich zu den etablierten bildgebenden Methoden eine hohe Treffsicherheit in der Diagnostik einer proximalen TVT auf. Von Vorteil ist die gleichzeitige Darstellung von pathologischen Raumforderungen in unmittelbarer Nähe der Gefäße. Darüber hinaus eignet sich die MR-, ebenso wie die CT-Phlebographie, zur Darstellung von komplexen Umgehungskreisläufen und Anlagestörungen des venösen Systems, v. a. der abdominellen und thorakalen Venen.
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