MRT des Rektumkarzinoms: Wert der kontrastmittelgestützten Bildgebung für das präoperative Staging unter Berücksichtigung neuerer zeitsparender Bildaufnahmetechniken

Abstract

Einleitung Der Nutzen der MRT für das Tumorstaging und damit zur Erstellung eines Therapieplanes und der Prognose ist heute unumstritten. Mehrere Studien zeigten die Überlegenheit der MRT gegenüber anderen gebräuchlichen Verfahren wie CT, ERUS oder PET(-CT). Der heutige Untersuchungsstandard beinhaltet T2-gewichtete TSE-Dünnschichtaufnahmen, die mit phasengesteuerten Oberflächenspulen bei 1,5 bis 3 T Feldstärke erstellt werden. Die modernen Verfahren der Parallelbildgebung und der Einsatz fettunterdrückter kontrastmittelverstärkter Sequenzen wurden jedoch bislang nur an modernen 3-T-Einheiten und nicht an den häufiger gebräuchlichen 1,5-T-Geräten untersucht. Zum anderen werden Kontrastmittel auf Gadoliniumbasis zwar in der Praxis oft eingesetzt, ihr Nutzen ist jedoch umstritten und nur in wenigen Studien untersucht worden, die meist nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen. Patienten und Methodik 37 Patienten (29 m; 8 w) mit histologisch gesicherten Rektumtumoren (davon 33 Adenokarzinome) wurden am 1,5-T-Magnetresonanztomographen Siemens Magnetom Avanto untersucht. Mithilfe phasengesteuerter Mehr-Kanal-Spulen und konsequenter Nutzung der Parallelbildgebungsbeschleunigung wurden T2-gewichtete und fettunterdrückte, kontrastmittelgestützte T1-gewichtete TSE-Dünnschichtaufnahmen in sagittaler und axialer Schnittebene (Schichtdicke 3 mm) akquiriert. Bei 34 Patienten wurden zusätzlich die schnelle fettunterdrückte kontrastmittelgestützte 3D- Gradientenechosequenz VIBE mit Parallelbildgebungsfaktor 2 eingesetzt. Als Kontrastmittel wurde Gadoteridol verwendet. Die Patienten erhielten vor den Aufnahmen Butylscopolamin zur Ruhigstellung des Dickdarms. Die Auswertung der Aufnahmen erfolgte durch drei Untersucher in zwei Befundungsdurchgängen. In der ersten Befundung wurden für jede Bildaufnahmemodalität die Bildqualität, das Artefaktvorkommen und die Darstellbarkeit ausgewählter anatomischer Strukturen mittels einer Fünf-Punkt-Skala beurteilt. Desweiteren erfolgte die Einschätzung der perirektalen Tumorinfiltration, der Invasion umliegender Organe, des Lymphknotenbefalles und des zirkumferentiellen Resektionsrandes ohne Kenntnis des histopathologischen Goldstandards. In einer zweiten Bildbefundung wurde die Einschätzung von den Untersuchern in Kenntnis der histopathologischen Untersuchungsergebnisse wiederholt. Die statistische Auswertung erfolgte für die Bildqualität, das Artefaktvorkommen und die Strukturmerkmale mittels des Wilcoxon-Tests und für die Tumorinvasion mittels einer ROC-Analyse und des McNemar-Tests. Desweiteren wurden Spearman-Rang- Korrelationskoeffizienten für die einzelnen Sequenzen sowie das T- und N-Stadium berechnet. Ergebnisse Die Bewertung des Gesamteindruckes, des Artefaktvorkommens und der anatomischen Strukturen ergab für die Untersucher 1 und 3 in der Mehrzahl der Fälle eine signifikante Überlegenheit der T2-TSE gegenüber der T1-TSE, während sich die Aufnahmemodalitäten in ihrer Bewertung bei Untersucher 2 meistens nicht voneinander unterschieden. Die VIBE-Sequenzen wurden für die meisten Kriterien von allen Untersuchern als der T2-TSE unterlegen bewertet. In der Auswertung der Tumorausbreitung zeigten sich in der ROC-Analyse zwischen den Bildaufnahmemodalitäten keine signifikanten Unterschiede. Im McNemar-Test zeigte sich jedoch, daß die in der arteriellen Phase durchgeführte sagittale VIBE in der Zahl der als unklar bewerteten Fälle der T2-TSE signifikant unterlegen war. Dies war bei allen Untersuchern der Fall. Für die venöse axiale VIBE und die T1-TSE wurden hingegen keine signifikanten Differenzen festgestellt. Allerdings wurden von allen Untersuchern die zusätzlichen kontrastmittelgestützten Aufnahmen als subjektiv hilfreich für eine effiziente Bildbeurteilung und zur Erhöhung der Befundungssicherheit angesehen. Die - auch im Vergleich mit anderen Studien - geringe Genauigkeit bei der Bestimmung des T- und N-Stadiums ist unter Berücksichtigung der Lernkurve in der Beurteilung auf die Vorbehandlung der Mehrzahl der Patienten mit neoadjuvanter Therapie zurückzuführen. Die Korrelationskoeffizienten zeigten mäßige Übereinstimmungen zwischen der ersten und der zweiten Befundung auf. Diskussion und Ausblick Es konnte keine Überlegenheit der kontrastmittelgestützten Sequenzen gegenüber der T2-TSE- Bildgebung festgestellt werden; beide Modalitäten erschienen ebenbürtig, was auch mit der aktuellen Literatur in Einklang steht. Da aber die Verlängerung der Untersuchungsdauer und die Risiken für die Patienten gering sind, und alle Untersucher eine Zunahme der Befundungssicherheit berichteten, wird empfohlen, zur Sicherung des Befundes in der klinischen Praxis neben der sagittalen und axialen T2-TSE auch die kontrastmittelgestützte fettunterdrückte 3D-GRE im Rahmen eines modernen optimierten Protokolls mit Parallelbildgebung einzusetzen. Weitere Gebiete, in denen der Nutzen von gadoliniumhaltigen Kontrastmittel beim Rektumkarzinom im Rahmen moderner MR-Bildgebung weiter erforscht werden sollte, sind der Einsatz bei Restaginguntersuchungen nach neoadjuvanter Therapie und bei Rezidivverdacht. Zur Abklärung von Lymphknotenmetastasen werden derzeit auch erste ermutigende Untersuchungen mit negativ kontrastierenden eisenoxidhaltigen Kontrastmitteln (sog. USPIO) berichtet.

Introduction: MRI plays an important role for staging rectal cancer, because of its excellent soft tissue contrast and pertinent diagnostic consequences for therapy and prognosis. Its advantage compared to other imaging modalities (e.g., CT, ERUS, and PET) has been shown in several studies. The present imaging standard as defined by the European multi-center study (MERCURY 2003) essentially relies on T2-weighted axial and sagittal sections at 1.5 T. First, however, technical innovations including imaging acceleration by parallel imaging and contrast-enhanced fat-suppressed fast volume-interpolated 3-dimensional gradient-echo techniques based on hardware improvements have not yet been tested in clinical trials. Second, the usefulness of gadolinium-based contrast-enhancement in general, though often used in clinical practice, remains controversal based on studies with older techniques. Accordingly, the objectives of this dissertation were to test these issues in a clinical study and, thus, to devise an optimized time-efficient imaging protocol for the modern clinical practise. Materials and Methods: 37 patients (29 m; 8 f) with histologically proven rectal tumors (including 33 adenocarcinomas) who had an MR examination at 1.5 T (Siemens Magnetom Avanto) as part of clinical staging were included in the study. T2-weighted (ETL, 13; in-plane resolution, 0.8 mm) and contrast-enhanced fat-suppressed T1-weighted axial and sagittal 3-mm sections (ETL, 3; in-plane resolution, 0.6 mm) were acquired using turbo spin- echo sequences with parallel acceleration (GRAPPA, G=2) at modern phased-array coils (16-channel TIM). In addition, 34 patients had a fast fat-suppressed contrast-enhanced 3D gradient-echo scan (ceVIBE) with an acceleration factor of 2. Gadoteridol was employed as contrast agent. The images were rated for image quality, presence of artifacts, and visualization of anatomic structures by three readers independently on a five-point-scale. Moreover, perirectal tumor infiltration, invasion of adjacent organs, lymph node metastases, and circumferential resection margin were judged without knowledge of the histopathologic results. Rating scores were subjected to a statistical evaluation by the Wilcoxon signed-rank test, while tumor invasion was analyzed using receiver operating characteristics (ROC) and McNemar’s test. In addition, Spearman’s rho was calculated for intra- and interobserver agreement for a blinded and non-blinded reading with respect to the final histologic results. Results: Readers 1 and 3 rated the T2w TSE significantly superior to the ceT1w TSE with reference to image quality, presence of artifacts, and visualization of anatomic structures, while reader 2 arrived at a similar rating. The ceVIBE images were rated inferior to T2w TSE at most criteria by all readers. ROC analysis of tumor invasion did not show any significant differences between imaging modalities. When looking at the sagittal VIBE acquired in the arterial phase, McNemar’s test showed a significant higher number of unclear rated cases compared to the T2w TSE for all readers. Between the axial ceVIBE in the venous phase and the axial ceT1w TSE, however, no significant differences were observed. In fact, all readers regarded the contrast-enhanced images as being complementary and helpful for an efficient image evaluation and increase of diagnostic confidence. Of note, the neoadjuvant treatment before surgery and histologic rating must be regarded as a confounding limitation explaining the low accuracy of rating the T and N states. The modest correlation of Spearman’s rho between a first blinded and a second non-blinded reading must be seen in this context. Discussion While both optimized contrast-enhanced sequences and fast T2w TSE imaging showed excellent quality, no superiority can be derived for either of them with respect to diagnostic quality. Since both were regarded as largely complementary and as such increasing diagnostic confidence, both T2w TSE and ceT1w TSE should be included in a diagnostic imaging protocol. This is facilitated by the fact that each modality took less than 10 minutes only for the axial and sagittal high-resolution sections together. As no diagnostic trade-off was observed with use of the ceVIBE, this sequence can effectively replace the ceT1w TSE, shortening furthermore the measuring time for axial and sagittal sections from ten minutes to two minutes. Thus, a modern time- efficient imaging protocol of the pelvis for staging rectal carcinoma would essentially comprise an axial and sagittal T2w TSE (10 min) followed by fat- suppressed contrast-enhanced axial and sagittal 3D gradient-echo scans (2 min). In conclusion, as a result of this study, the time of a traditional staging MRI protocol can be cut in half without sacrificing resolution or image quality by use of modern imaging techniques as demonstrated.