MRT-Diagnostik rheumatischer Erkrankungen der Extremitätengelenke: klinischer Stellenwert und Vergleich von konventioneller (1,5 Tesla) mit Niederfeld (0,2 Tesla) MRT

Abstract

Die rheumatoide Arthritis (RA) und Spondyloarthritiden (SpA) sind die häufigsten entzündlich-rheumatischen Gelenkerkrankungen und stellen durch Langzeitarbeitsunfähigkeit und Frühberentungen ein volkswirtschaftliches Problem dar. Die geringe Sensitivität der konventionellen Röntgendiagnostik für die Diagnostik früher Formen von Arthritiden ist im Allgemeinen anerkannt. Moderne Schnittbildverfahren wie die Ultraschalldiagnostik (US) und die Magnetresonanztomographie (MRT) haben sich als sensitiver für die Diagnostik von Erosionen erwiesen und können zusätzlich Synovitiden, Tenosynovitiden und Knochenmarködeme darstellen. Beide Verfahren, insbesondere jedoch die MRT, sind mit vergleichweise hohen Kosten behaftet. Niederfeld-MRT-Geräte verfügen über das Potential, eine sensitive Diagnostik zu vergleichsweise geringen Kosten anbieten zu können. Im Rahmen der vorliegenden Habilitationsarbeit wurden folgende Fragestellungen bearbeitet: 1. Welche Rahmenbedingungen sind für den Einsatz von Niederfeld-MRT-Geräten erforderlich? 2. Ist die diagnostische Qualität der Niederfeld-MRTs im Vergleich zur konventionellen MRT gleichwertig? 3. Welchen Stellenwert hat die MRT in der Diagnostik von Arthritiden an großen Gelenken? 4. Welche Rolle spielt die MRT in der Prognoseabschätzung bei früher RA und in der Langzeitverlaufsbeurteilung? Insgesamt analysierten wir 240 Patienten im Rahmen von sechs Studien. Dabei zeigten wir, dass insbesondere bei niedriger Feldstärke (0,2 Tesla) die Dosis des Kontrastmittels einen erheblichen Einfluss sowohl auf Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisse hat als auch die Ergebnisse des semiquantitativen Scorings positiv beeinflusst – bis zu 65 (44%) der 149 untersuchten MCP-Gelenke werden bei Verdoppelung der Kontrastmitteldosis mit höheren Scoringergebnissen eingeschätzt (Publikation 1). Sowohl im intraindividuellen Vergleich bei Patienten mit RA als auch im Gruppenvergleich bei Patienten mit SpA erwies sich die Niederfeld-MRT gleichwertig im Vergleich zur konventionellen MRT in Bezug auf deren diagnostische Aussage. Für die Diagnostik von Synovitiden fanden sich κ-Werte zwischen 0,69 – 0,94 und für die Diagnostik von Erosionen errechneten sich κ-Werte von 0,65 – 1,0 (Publikation 2). Bei der Darstellung pathologischer Veränderungen des Rückfußskeletts waren beide MRT-Geräteklassen etwa gleichwertig – es wurden keine signifikanten Unterschiede der Häufigkeiten der verschiedenen Pathologien gefunden (Publikation 3). Am Schultergelenk erwies sich die MRT bei 1,5 Tesla als sensitivstes Verfahren im Vergleich zur konventionellen Röntgendiagnostik und der US-Diagnostik. Erosive Läsionen wurden zahlreicher mittels US und MRT detektiert, wobei MRT auch bei 10 von 13 Patienten ohne Erosionen im US noch weitere Erosionen nachweisen konnte. Auch Weichteilveränderungen lassen sich mit der MRT deutlich sensitiver darstellen als mittels US, insbesondere bei Einsatz von paramagnetischem Kontrastmittel. Mit Hilfe der dynamischen kontrastverstärkten MRT konnte die diagnostische Sicherheit für die MR-tomographische Detektion von Erosionen signifikant erhöht (p < 0,005) und Patienten mit und ohne röntgenologische Erosionen voneinander differenziert (p < 0,005) werden (Publikation 4). Die MRT ist ein wertvolles Hilfsmittel für die Frühdiagnose der RA. Unsere Studie unterstrich erstmals den Wert der Detektion von Tenosynovitiden für die Diagnose einer frühen RA (Publikation 5). Die diagnostische Aussage des Nachweises von Tenosynovitiden war in Kombination mit dem positivem Nachweis von Rheumafaktoren bzw. Antikörpern gegen citrullinierte Peptid-Antigene noch spezifischer. Eine weitere Studie stellte erstmals den MR-tomographischen Verlauf der rheumatoiden Arthritis in einem Zeitraum von sieben Jahren unter Therapie mit erkrankungsmodifizierenden Antirheumatika (DMARDs) dar. Trotz der deutlichen Reduktion von Synovitiden der PIP- und MCP-Gelenke war eine Progression der erosiven Läsionen in allen verwendeten bildgebenden Verfahren (Röntgen-diagnostik, Ultraschall, MRT) zu verzeichnen (Publikation 6). Daraus lassen sich Rückschlüsse auf Synovitiden ziehen, die vom Patienten nicht wahrgenommen werden und welche Ursache für die langfristige Zerstörung der Gelenke auch bei adäquater antientzündlicher Therapie sein können. Insgesamt konnten wir zeigen, dass die Niederfeld-MRT bei adäquatem Einsatz, unter Zuhilfenahme einer feldstärkeadaptierten Kontrastmitteldosis und unter Anwendung von international standardisierten Auswerteverfahren ein hilfreiches diagnostisches Instrument ist. Bei akzeptabler Bildqualität waren keine diagnostischen Einbußen bei den hier untersuchten Indikationen zu verzeichnen.

Rheumatoid arthritis (RA) and spondyloarthritis (SpA) are the most common inflammatory rheumatoid diseases of the joints, representing a considerable public health problem through long-term inability to work and early retirement due to disability. There is general agreement that conventional radiography has a low sensitivity for the detection of early arthritis. Modern cross- sectional imaging modalities such as ultrasound (US) and magnetic resonance imaging (MRI) have shown to be more sensitive for demonstrating erosions and additionally reveal synovitis, tenosynovitis, and bone marrow edema. Both modalities, and MRI in particular, are relatively expensive. Low-field MRI systems have the potential to provide a sensitive diagnosis at rather low cost. This thesis was undertaken to answer the following questions: 1. What setting is necessary to use low-field MRI? 2. Is the diagnostic quality of low-field systems comparable to that of conventional MRI? 3. What is the role of MRI in the diagnostic evaluation of arthritis of the large joints? 4. How can MRI contribute to estimating the prognosis of early RA and long-term follow-up? A total of 240 patients were analyzed in the setting of six research studies. The results show that the contrast agent dose crucially affects both the signal-to-noise ratio and the contrast-to-noise ratio, especially at low field strength (0.2 Tesla). A higher dose of contrast medium improves the results of semiquantitative scoring – up to 65 of the 149 MCP joints examined (44%) were assigned higher scores when the contrast dose was doubled (publication 1). Both intra-individual comparison in patients with RA and group comparisons of RA and SpA showed low-field MRI to be comparable to conventional MRI in terms of diagnostic yield. Kappa values for the diagnosis of synovitis ranged from 0.69 – 0.94, those for the detection of erosions from 0.65 – 1.0 (publication 2). Both MRI systems showed comparable performance in visualizing abnormal changes of the hindfoot skeleton without significant differences in the detection of various types of lesions between the two (publication 3). In the evaluation of the shoulder, MRI at 1.5 Tesla was found to be the most sensitive imaging modality compared with conventional radiography and US. US and MRI detected more erosive lesions with MRI demonstrating additional erosions in 10 of 13 patients in whom no erosions were detected by US. MRI is also clearly more sensitive than US in detecting soft-tissue lesions, especially after administration of paramagnetic contrast medium. Dynamic contrast-enhanced MRI significantly improved the diagnostic accuracy in the MRI detection of erosions (p < 0.005) and allowed differentiation of patients with and without erosions on radiographs (p < 0.005) (publication 4). MRI is a useful tool for the early diagnosis of RA. Our study for the first time highlighted the role of tenosynovitis in the diagnosis of early RA (publication 5). The diagnostic significance of tenosynovitis was found to be even more specific in conjunction with positive rheumatoid factors or antibodies to citrullinated peptide antigens. Another study for the first time investigated the course of rheumatoid arthritis using MRI over a period of seven years in patients treated with disease-modifying antirheumatic drugs (DMARDs). While there was a marked reduction in synovitis of the PIP and MCP joints, all imaging modalities investigated (conventional radiographs, US, MRI) demonstrated progression of the disease (publication 6). These results provide insights into the role of synovitis, which is not noticed by the patient but may be the cause of long-term joint destruction despite adequate anti-inflammatory treatment. In conclusion, our results suggest that low-field MRI is a useful diagnostic modality when used adequately with a contrast medium dose adjusted to the field strength and applying internationally established standards for analysis. Image quality was found to be acceptable and did not limit diagnostic accuracy for the indications investigated.