MRT-basierte Quantifizierung von entzündlichen Läsionen bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen und gesunden Darmabschnitten

Abstract

Einleitung Bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) spielt das MRT in der Primärdiagnostik und im Therapiemonitoring eine wichtige Rolle. Die Beurteilung entzündlicher Läsionen erfolgt bisher durch qualitative oder allenfalls semiquantitative Auswertung. Moderne T1w- und T2wMapping-Sequenzen ermöglichen eine quantitative Beurteilung der Entzündung anhand bewegungskorrigierter T1w- und T2w-Maps. In der kardialen MRT sind Mapping Sequenzen bereits Teil der klinischen Routine und ermöglichen eine quantitative Beurteilung von Veränderungen wie Inflammation, Nekrose und Fibrose. Ähnliche Ergebnisse lieferten Messungen an Leber und Niere. Die Erstellung von T1w- und T2w-Parameterkarten am Intestinum wurde bisher kaum untersucht. Ziel der Studie war es, T1w- und T2w-Relaxationszeiten von gesunden und floride entzündeten Darmsegmenten zu etablieren und anhand dieser das Ausmaß der Entzündung zu quantifizieren.

Material und Methoden Von insgesamt 53 mit einem standardisierten MRT-Protokoll untersuchten Patienten, konnten 29 Patienten mit gesicherter CED in die Auswertung eingeschlossen werden. Zum Einsatz kamen native T1w- und T2w-Mapping-Sequenzen, T1w-Mapping-Sequenzen nach KM-Applikation sowie T1w-FLASH- und T2w-HASTE-Sequenzen für semiquantitative Analysen. Die durchschnittlichen Relaxationszeiten beziehungsweise aus Signalintensitäten errechneten Quotienten, wurden zwischen entzündlichen Läsionen und gesunden Darmsegmenten verglichen. Zusätzlich erfolgte der Vergleich mit einer darmgesunden Kontrollgruppe und eine Korrelationsanalyse mit den Entzündungsparametern CRP und Leukozytenzahl. Aus den Relaxationszeiten des T1w-Mapping wurde ergänzend die extrazelluläre Volumenfraktion (ECV) errechnet. Zudem erfolgte ein Messwertvergleich zwischen Läsionen mit unterschiedlicher Entzündungsaktivität.

Ergebnisse Die Relaxationszeiten der nativen T1w- und T2w-Mapping-Sequenzen, das ECV und die Quotienten der T2w-HASTE-Sequenz lagen in den entzündlichen Läsionen signifikant höher als in den gesunden Darmabschnitten der CED-Patienten beziehungsweise der Kontrollgruppe. Beim T1w-Mapping nach KM-Applikation, sowie dem Quotienten der T1w-FLASH-Sequenz, waren die Werte bei entzündlichen Läsionen signifikant niedriger als in gesunden Darmsegmenten beziehungsweise in der Kontrollgruppe. Keine statistisch signifikanten Unterschiede, sondern allenfalls Tendenzen konnten bei Läsionen mit unterschiedlicher Entzündungsaktivität festgestellt werden. Zwischen den Entzündungsparametern CRP/Leukozytenzahl und den Messwerten waren keine plausiblen Zusammenhänge nachweisbar.

Zusammenfassung: Im nativen T1w- und T2w-Mapping und im T1w-Mapping nach KM-Applikation zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen entzündlichen Läsionen und gesunden Darmsegmenten. Weitere Studien könnten Standardwerte für pathologisches und nicht pathologisches Darmgewebe etablieren und gegenbenenfalls durch Verlaufsuntersuchungen Therapieerfolge über die gemessenen Relaxationszeiten nachweisen.

Introduction MRI plays an important role in primary diagnostics and therapy monitoring in the context of inflammatory bowel disease (IBD). The extent of inflammation has so far been assessed by qualitative or at most semi-quantitative evaluation. T1w- and T2w-Mapping sequences enable a quantitative assessment of the inflammation using motion-corrected T1w- and T2w-maps. Mapping sequences are already established in cardiac MRI and enable a quantitative assessment of changes such as inflammation, necrosis and fibrosis. Similar results were obtained on the liver and kidney. The creation of T1w and T2w maps at the intestine has so far scarcely been examined. The aim of this study was to establish T1- and T2-values of healthy and inflamed intestinal segments and to use them to quantify the inflammatory activity.

Materials and methods Initially 53 patients were examined with a standardized MRI protocol. 29 of these patients with confirmed CED diagnosis could be included in the evaluation. We applied native and contrast enhanced T1w-Mapping and T2w-Mapping sequences, as well as T1w-FLASH- and T2w-HASTEsequences for semi-quantitative analyzes. The average values or quotients calculated from signal intensities were compared between inflammatory lesions, healthy intestinal segments and a control group. Furthermore, we conducted an analysis of the correlation with the inflammation parameters CRP and leukocyte count. The extracellular volume fraction (ECV) was additionally calculated from the measured values of the T1w-Mapping. Supplementary measurements between lesions with different inflammatory activity were compared.

Results The native T1- and T2-values, the ECV and the T2w-HASTE-quotients were significantly higher in inflammatory lesions than in healthy intestinal segments of the IBD patients or the controls. The contrast enhanced T1w-Mapping values and the T1w-FLASH-quotients were significantly lower for inflammatory lesions than in healthy intestinal segments or the controls. No statistically significant differences, at most tendencies, could be identified for lesions with different inflammatory activity. There was no plausible correlation between CRP/leukocytes and the measurements in any of the examined sequences with exception of the ECV.

Summary: In the native and contrast enhanced T1w-Mapping and T2w-Mapping we found significant differences between inflammatory and healthy intestinal segments. Further studies with higher patient numbers could help to establish standard values for pathological and non-pathological intestinal tissue. These studies should also determine whether the measured values are suitable for assessing the inflammatory activity. The application of mapping sequences for the quantitative assessment of the therapeutic success seems to be useful.