Blood-pool Kontrastmittel-verstärkte Ganzkörper MR Angiographie

Abstract

Die GK-MRA-Methode mit Einsatz des Blood-pool Kontrastmittels Gadofosveset Trisodium und deren klinische Anwendbarkeit wurde in dieser Arbeit untersucht. Als Primärvariable wurde die diagnostische Genauigkeit der GK-MRA in der First-Pass Phase und in der kombinierten First-Pass und Steady-State Phase nach Injektion des Kontrastmittel Gadofosveset Trisodium mit einem Referenzstandard bewertet. Die diagnostische Genauigkeit wurde evaluiert, um eine Aussage zur Fähigkeit der Detektion und Quantifikation von Stenosen im arteriellen Gefäßsystem mit der GK-MRA und dem Einsatz eines Blood-pool Kontrastmittels treffen zu können. Als zusätzliche Endpunkte der Studie wurde die Bildqualität der GK-MRA in der First-Pass und der Steady-State Phase, die zusätzlich mittels des Ganzkörper-Ansatzes detektierten Stenosen im arteriellen Stromgebiet, sowie der Einfluss der GK-MRA auf das therapeutische Patientenmanagement bei gefäßerkrankten Patienten ausgewertet. Dazu wurde eine prospektive Investigator-Sponsored-Study (ISS) mit 50 Patienten durchgeführt, bei denen der Verdacht oder der Nachweis einer signifikanten arteriellen Stenose (>50%) in einer der folgenden Arterien besteht: supraaortale Gefäße, Aorta, Nierenarterien, Becken- und Beinarterien gezeigt durch den Referenzstandard. Alle Studienpatienten wurden mit einem 1,5T MR-Scanner mit einem GK-MRA-Untersuchungsansatz mit einer Einzel-Bolus-Injektion des Blood- pool Kontrastmittels Gadofosveset Trisodium untersucht. Eine First-Pass Phase in vier unterschiedlichen Tischpositionen unter Einsatz eines Testbolus- Ansatzes, bei dem für jeden Studienteilnehmer die individuelle Kreislaufzeit berechnet wird, wurde mit einer Auflösung von 1,6x1,0x1,5 mm durchgeführt. Anschließend wurde eine Steady-State Phase in allen vier Tischpositionen durchgeführt und dabei eine Auflösung von 1,0 x 1,0 x 1,0 mm verwendet. In jedem Gefäßsegment wurde der bevorzugte Referenzstandard zur Evaluation des Stenosegrades unter Anwendung eines 5-Punkte-Scores eingesetzt. Sämtliche Bilddaten wurden verblindet von zwei unabhängigen Auswertern evaluiert. Unterschiede in der Stenose Quantifikation zwischen der First-Pass MRA alleine und der kombinierten First-Pass und Steady-State MRA Untersuchung wurden mit einem 95% Konfidenzintervall-Ansatz mit einem adjustierten modifizierten χ² Test evaluiert. Die Gesamtbildqualität wurde in der First-Pass MRA in einem Score-System ausgewertet. Die zusätzlich zur Indexläsion mit Hilfe der GK-MRA- Methode erfassten Läsionen wurden evaluiert. In einer Konferenz mit einem Radiologen und einem Gefäßchirurgen wurden die Ergebnisse der durchgeführten GK-MRA-Untersuchungen diskutiert und Änderungen des therapeutischen Patientenmanagements, die sich aus der GK-MRA-Untersuchung ergeben haben, bewertet. Die diagnostische Genauigkeit der First-Pass MRA (531 Segmente bei 49 untersuchten Patienten) betrug 81,7% (95% KI 73,7 – 89,8%), die diagnostische Genauigkeit der kombinierten First-Pass und Steady-State MRA war 94,7% (95% KI 92,4 – 97,1). Die untere Grenze des 95% Konfidenzintervalls war 5,6%. Die kombinierte First-Pass und Steady-State MRA zeigte eine signifikant höhere diagnostische Genauigkeit bei der Detektion arterieller Stenosen als die First-Pass MRA alleine. Die Sensitivität und Spezifität für die Diagnose erkrankter Gefäßsegmente betrug 67,6% (95% KI 52,8 – 82,5) und 88,6% (95% KI 81,9 – 95,4) für die First-Pass MRA, sowie 93% (95% KI 89,8 – 97,0) und 98% (95% KI 96,3 – 99,6) für die kombinierte First-Pass und Steady-State MRA. Die Anzahl nicht-diagnostischer Gefäßsegmente betrug 14/191 (7,3%) für die First- Pass MR Angiographie. In 13 von 14 dieser Gefäßsegmente wurde die Steady-State MR Angiographie als diagnostisch eingestuft und konnte so die Anzahl an nicht- diagnostischen Segmenten auf 1/191 (0,5%) senken. Die Bildqualität zeigte sich in der First-Pass Phase am häufigsten als gut (34,5% der ausgewerteten Segmente), moderat (21,5%) und exzellent (20,5%) in der Steady-State Phase in 91% als diagnostisch sowie in 8,9% als nicht-diagnostisch. Das therapeutische Patientenmanagement wurde bei 11/49 (22%) der Patienten aufgrund der Ergebnisse der GK-MRA geändert. Die GK-MRA mit Einsatz des Blood-pool Kontrastmittels steigerte die Genauigkeit bei der Quantifikation arterieller Stenosen durch die Zusatzinformationen der hochaufgelösten Steady-State Bildgebung. Der GK-MRA-Ansatz nach Injektion von Gadofosveset Trisodium stellt eine robuste Untersuchungstechnik bei Patienten mit atherosklerotischen Erkrankungen dar und eignet sich für den breiten klinischen Einsatz zur Diagnose systemischer arterieller Gefäßerkrankungen. Die Bildqualität der GK- MRA war in der First-Pass MRA und Steady-State MRA großenteils gut. Eine Optimierung des Sequenzprotokolls und der zu untersuchenden Körperregionen könnten in Zukunft die Ortsauflösung weiter steigern. Die Ergebnisse der GK- MRA-Untersuchungen bei 50 Patienten haben das therapeutische Management gefäßerkrankter Patienten in 22% der Fälle verändert.

The whole body MRA (WB-MRA) method with use of the blood-pool contrast agent gadofosveset trisodium and its clinical feasibility was studied in this thesis. The primary variable was defined as diagnostic accuracy of the WB-MRA in first pass phase and combined steady state phase after injection of the contrast agent gadofosveset trisodium compared with a standard of reference. Diagnostic accuracy was evaluated to assess the feasibility of WB-MRA and the blood-contrast agent to detect and quantify stenoses in the arterial vascular system. Secondary endpoints of this study were defined as image quality of WB- MRA during first pass and steady state phase, additionally detected stenoses in the arterial vascular territory, and the impact of WB-MRA on therapeutical patient management for patients with arterial vascular disease. A prospective investigator-sponsored-study (ISS) was conducted with 50 patients with suspicion of a significant arterial stenosis (>50%) in one of the following arteries: supraaortal arteries, aorta, renal arteries, iliac arteries, and peripheral run-off arteries of the lower extremity as shown by the standard of reference. All study subjects were examined with a 1.5T MRI scanner with a WB- MRA technique and application of a single dose injection of the blood-pool contrast agent gadofosveset trisodium. First pass phase was performed with a resolution of 1.6x1.01.5mm at four different table positions with the use of a test-bolus injection for which each study subject's individual circulation time was calculated. Subsequently, steady state phase was performed in all four table positions with a resolution of 1.0x1.0x1.0mm. The preferred standard of reference was selected for each vascular segment according to a 5 -point-score. Two independent, blinded readers evaluated all imaging data. Differences in the stenosis quantification between first pass phase and combined first pass and steady state phase were calculated with a 95% confidence interval approach with an adjusted Chi-squared test. The overall image quality was evaluated with a scoring system. All lesions, additionally detected by WB-MRA, were assessed. In a conference with a radiologist and a vascular surgeon, the results of the WB-MRA were discussed and the changes in therapeutic patient management following the WB-MRA were evaluated. The diagnostic accuracy of first pass MRA (531 segments of 49 study subjects) was 81.7% (95% CI 73.7 - 89.8), the diagnostic accuracy of the combined first pass and steady state MRA was 94.7% (95% CI 92.4 - 97.1). The lower boundary of the 95% CI was 5.6%. The combined first pass and steady state MRA showed a significantly higher diagnostic accuracy for the detection of arterial stenoses compared to the first pass MRA alone. The sensitivity and specifity for the diagnosis of diseased vascular segments was 67.6% (95% CI 52.8 -82.5) and 88.6% (95% CI 81.9 - 95.4) for the first pass MRA, and 93% (95% CI 89.8 – 97.0) and 98% (95% CI 96.3 – 99.6) for the combined first pass and steady state MRA. The number of non-diagnostic vascular segments was 14/191 (7.3%) for the first pass MRA. In 13 of 14 of these segments, the steady state MRA was rated diagnostically sufficient. Thus, the number of non-diagnostic segments was reduced to 1/191 (0.5%). Image quality in first pass was rated good in 34.5%, moderate in 21.5%, and excellent in 20.5%. In the steady state phase 91% of the evaluated segments were diagnostic, 8.9% non-diagnostic. The therapeutic patient management was changed in 11/49 (22%) of the patients due to the results of the WB-MRA. WB-MRA with the use of the blood-pool contrast agent gadofosveset trisodium increased the accuracy to detect arterial stenoses with the additional high resolution steady state phase. The WB-MRA technique after administration of gadofosveset trisodium is a robust examination method for patients with atherosclerotic disease and its broad clinical use for the detection of systemic arterial disease is feasible. The image quality of the WB-MRA was mainly good in first pass and steady state MRA. Optimization of the sequence protocol and the evaluated body regions could further increase the spatial resolution in future studies. The results of the WB-MRA in 50 patients changed therapeutic patient management in 22% of the cases.