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Material und Methodik

3.1 Patienten

Untersucht wurden 64 Patienten, die ambulant oder stationär in der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Hepatologie und Gastroenterologie der Charité, Campus Virchow-Klinikum, in Behandlung waren und bei denen eine chronisch entzündliche Darmerkrankung vermutet oder gesichert war. Zwei Patienten wurden im Abstand von etwa einem Jahr ein zweites Mal untersucht.

Als Ausschlußkriterien galten die Kontraindikationen zum Durchführen einer MRT, wie Metallprothesen, Metallsplitter, magnetische Gefäßclips und Herzschrittmacher sowie starke Platzangst und fehlende Zustimmung des Patienten.

Insgesamt 53 dieser Patienten wurden innerhalb von 2 Wochen vor oder nach der MR-Untersuchung koloskopiert.

3.2 Koloskopische Untersuchung und klinische Daten

3.2.1 Koloskopie

Die koloskopische Untersuchung wurde nach gründlicher Reinigung des Kolons der zu untersuchenden Patienten durchgeführt. Dazu gehört neben einer oralen Laxantientherapie und Flüssigkost am Vortag das Trinken von 2-4 Liter einer isotonischen Salzlösung (Endoskopielösung) 3-6 Stunden vor der Untersuchung. In der Regel erhielten die Patienten vor der Koloskopie eine intravenös applizierte Prämedikation mit Midazolam (Hoffmann-La Roche AG, Grenzach-Wyhlen, Deutschland). Zur Reduktion der Kolonspastik wurde N-Butylscopolamin (Boehringer Ingelheim Pharma KG, Ingelheim, Deutschland) intravenös verabreicht.

Die Untersuchungen wurden mit einem Video-Endoskop (Olympus CF 100 HI, Olympus Optical Co., LTD. Tokyo, Japan) von einem erfahrenen Endoskopiker durchgeführt. Unter der Einsicht des Darmes bis zum Caekum oder terminalen Ileum wurde eine detaillierte Beurteilung der Schleimhaut vorgenommen. Dabei wurden neben der Entzündungslokalisation das Befallsmuster der Schleimhaut sowie weitere Befunde wie Stenosen und Fisteln dokumentiert. Zusätzlich wurden Biopsien der Darmschleimhaut entnommen.

Die Diagnose wurde mit Hilfe der Schleimhautbefunde und des Befallsmusters unter Einbeziehung des histologischen Befundes gestellt.


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Für die koloskopierten Patienten wurde die endoskopische Entzündungsschwere anhand eines Endoskopie-Aktivitätsindex (EAI) bestimmt.

Dieser basiert auf den Ergebnissen einer 1989 von Mary und Modigliani veröffentlichten Studie zur Bestimmung der Entzündungsschwere bei Morbus Crohn [74]. Dabei wird die Darmschleimhaut in 5 Darmabschnitten nach tiefen und oberflächlichen Ulzerationen bewertet sowie die Gesamtfläche der von einer Entzündung oder Ulzeration betroffenen Mukosa bestimmt. Aus diesen Angaben kann letztlich ein Wert gebildet werden, in dem außerdem noch das Vorhandensein von Stenosen berücksichtigt wird.

Um einen Vergleich mit den klinischen und MR-Befunden vornehmen zu können, wurden getrennt für Morbus Crohn und Colitis ulcerosa Gruppen gebildet. Für den EAI beim Morbus Crohn gilt: milde Aktivität besteht für Werte von 0 - 8, mittelstarke von 9 - 16 und starke Aktivität für Werte größer als 16. Für den EAI bei der Colitis ulcerosa entsprechen 0 - 5 Punkte einer milden, 6 - 10 einer mittelstarken und mehr als 10 Punkte einer starken Aktivität.

3.2.2 Klinische Daten

Um die Endoskopie- und MR-Ergebnisse mit den klinischen Befunden der Untersuchten vergleichen zu können, wurden CDAI und CAI herangezogen.

Für den Crohn´s Disease Activity Index (CDAI) nach Best werden insgesamt 8 Variablen (Anzahl ungeformter Stühle, Grad der Bauchschmerzen, Allgemeinbefinden, assozierte Symptome, Durchfallbehandlung, Resistenz im Abdomen, Hämatokrit, Gewicht) mit Gewichtungsfaktoren multipliziert und anschließend addiert [9]. Werte kleiner als 150 zeigen eine milde, zwischen 150 und 350 eine mittelschwere und größer als 350 eine starke Entzündung an.

Die Klassifikation der Krankheitsaktivität der Colitis ulcerosa erfolgte nach dem Colitis Activity Index (CAI) nach Rachmilewitz. Stuhlfrequenz, Blutungsintensität, Fieberwerte, Hämoglobinwert, Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit und Albuminwert werden zu einem Punktwert zusammengefügt [87]. Weniger als 5 Punkte sprechen für eine milde, 5 bis 10 für eine mittelstarke und mehr als 10 Punkte für eine schwere Entzündung.

Beide Indizes sind in der Klinik gut etabliert und haben insbesondere für die Therapiekontrolle Bedeutung.


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3.3  MRT-Untersuchung und Datenerhebung

3.3.1 MR-Tomographen

Die Untersuchungen wurden an zwei verschiedenen MR-Tomographen durchgeführt. Beide Geräte besitzten einen DEC-Alpha-Prozessor und haben eine hohe Detailauflösung bei einer magnetischen Feldstärke von 1,5 Tesla.

Das Siemens Magnetom Symphony (Siemens AG, Erlangen, Deutschland) ist mit dem Betriebssytem Numaris 3.5 ausgestattet.

Das Philips Gyroscan ACS-NT (Philips Electronic, Eindhoven, Niederlande) basiert auf dem VMS- und POSIX-Betriebssystem.

3.3.2 MR-Spulen

Für die Untersuchungen wurden bei beiden Geräten Oberflächenspulen benutzt, die sich in ihren Eigenschaften sehr ähnlich sind und von außen auf das Abdomen aufgelegt werden. Sowohl die Siemens CP-Körper-Arrayspule als auch die Philips Phased-Arrayspule bestehen aus 4 Elementen mit jeweils integriertem Vorverstärker, die zirkulär polarisiert sind. Sie dienen als Empfangsspule, während die in das MR-Gerät integrierten Körperspulen als Sendespulen dienen. Die Eindringtiefe der Oberflächenspulen beträgt etwa 40 cm.

Abbildung 16 : MR-Tomographen Magnetom Symphony (Siemens AG, Erlangen, Deutschland) links und Gyroscan ACS-NT (Philips Electronic, Eindhoven, Niederlande) rechts.


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3.3.3  MR-Sequenzen

1 Sequenzen Symphony

Zu Beginn der Arbeit mit dem MR-Tomographen stand die Sequenzoptimierung, deren Ziel es war, möglichst schnelle Sequenzen mit guter Bildqualität (hohes SNR) und großem FoV zu entwickeln. Wir benutzten vom Hersteller gelieferte Sequenzen, die von uns modifiziert wurden. Dabei orientierten wir uns auch an anderen Untersuchungen zur Darstellung des Gastrointestinaltraktes [22, 107, 109]. Für die Sequenzoptimierung führten wir Messungen mit Phantomen und gesunden Probanden durch. Das letztlich erstellte Sequenzprotokoll enthielt sowohl Messungen in T1-Wichtung als auch in T2-Wichtung, die in koronarer, transversaler und sagittaler Orientierung gefahren wurden.

Im Mittelpunkt der Sequenzoptimierung stand die Dynamik-Sequenz, eine T1-gewichtete Sequenz, die sowohl vor, als auch nach intravenöser Kontrastmittelgabe durchgeführt wurde. Es handelt sich um eine Gradientenecho-Sequenz in Atemanhaltetechnik mit Fettsuppression, die bei einer Bildmatrix von 256 x 256 Bildpunkten in koronarer Schichtung durchgeführt wurde.

Bei Patienten mit bekannten, vermuteten oder während der Untersuchung diagnostizierten Fistelgängen im Abdominal- oder Perinealbereich wurden im Anschluß an das normale Protokoll spezielle Sequenzen gefahren. Diese T1- und T2-gewichteten Fistelsequenzen unterscheiden sich von den übrigen Sequenzen durch eine geringere Schichtdicke, einen geringeren Schichtabstand und eine größere Schichtanzahl.

Tabelle 3: MR-Sequenzparameter (Sequenzprotokoll) für das Siemens Symphony

Sequenzen Siemens Symphony

 

T1_FLASH2D_CO/TR/SA

T2_TRUFI_COR

T1_FLASH_VISION (Dynamik)

Orientierung

cor, trans, sag

cor

cor

Technik

Gradientenecho

Gradientenecho

Gradientenecho

TE

4 ms

90 ms

4,8 ms

TR

94,5 ms

2100 ms

140 ms

Pulswinkel

70°

90°

75°

FoV

380 mm (87,5%)

375 mm (65%)

360 mm (87,5%)

Schichtdicke

7 mm

6,0

8 mm

Distance factor

0,3

0,3

0,2

Fettsupression

ja

ja

ja

Breath-hold

ja

ja

ja

2 Sequenzen Gyroscan

Auch für das Gyroscan standen bereits vorhandene Sequenzen vom Hersteller zur Verfügung. Wieder wurden die Sequenzen an die bereits beschriebenen Bedürfnisse angepaßt und durch die [Seite 32↓]Arbeit mit Phantomen und Probanden modifiziert. Ähnlich zur Arbeit am Symphony wurde der Dynamik-Sequenz besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Da allerdings eine vergleichbare Gradientenecho-Sequenz nur ungenügende Bildqualität erreichte und darüber hinaus längere Meßzeiten benötigte, entschieden wir uns für eine Spinecho-Sequenz ohne Atemanhaltetechnik mit Fettsupression in koronarer Orientierung. Die Bildmatrix beträgt ebenfalls 256 x 256 Bildpunkte. Die übrigen Sequenzparameter sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Darüber hinaus ist das Protokoll vergleichbar mit dem des Symphony und enthält neben T1- und T2-gewichteten Sequenzen in koronarer und transversaler Schichtung auch Sequenzen für die Diagnostik von Fisteln.

Tabelle 4: MR-Sequenzparameter (Sequenzprotokoll) für das Philips Gyroscan

Sequenzen Philips Gyroscan

 

T1_FFE_FS_CO/TR/SA

T2W_UTSE_FS_COR

T1_TSE_FS_COR (Dynamik)

Orientierung

cor, trans, sag

cor

cor

Technik

Gradientenecho

Turbospinecho

Turbospinecho

TE

17 ms

90 ms

17 ms

TR

380 ms

2100 ms

380 ms

Pulswinkel

90°

90°

90°

FoV

375 mm (85%)

375 mm (65%)

400 mm (85%)

Schichtdicke

6 mm

6 mm

6 mm

Distance factor

0,3

0,3

0,3

Fettsupression

ja

ja

ja

Breath-hold

nein

nein

nein

3.4 Untersuchungsablauf

3.4.1 Aufklärungsgespräch

Nach Erhebung der Risikoanamnese erfolgte die Aufklärung der Patienten über die geplante Untersuchung durch einen Facharzt. Die Patienten hatten die Möglichkeit, Fragen zu stellen und erklärten mit ihrer Unterschrift ihr Einverständnis zur Untersuchung.

3.4.2 Orale und rektale Kontrastierung

Um eine Aussage darüber treffen zu können, ob eine orale und rektale Kontrastierung und Auffüllung des Darmes eine deutliche Verbesserung der Beurteilbarkeit der Darmwand bewirkt oder aber, ob im Interesse einer schnellen und einfachen Untersuchung darauf verzichtet werden kann, wurden die Patienten in Gruppen eingeteilt. Die Patienten der ersten Gruppe erhielten [Seite 33↓]sowohl orales als auch rektales Kontrastmittel. In der zweiten, etwa gleich großen Gruppe, waren Patienten, die weder orales noch rektales Kontrastmittel bekamen. Die Untersuchten der dritten Gruppe nahmen lediglich orale Flüssigkeit zu sich, da sie eine rektale Auffüllung ablehnten.

Etwa eine Stunde vor Beginn der Messung erfolgte das Aufklärungsgespräch. Anschließend begannen die Patienten der ersten und der dritten Gruppe, Endoskopielösung (Endoskopielösung, Geschmackstyp Orange, Herstellung in klinikeigener Apotheke) zu trinken.

Als rektales Kontrastmittel verwendeten wir ebenfalls Endoskopielösung. Für die rektale Auffüllung lagen die Patienten in Seitlage auf dem Tisch des MRT. Nach einer digitalen Untersuchung des Rektums wurde vorsichtig ein mit Gleitmittel benetztes Darmrohr in den Analkanal eingeführt. Dieses ist über einen Schlauch mit dem Einlaufsystem (Enema Bag, Guerbet GmbH, Sulzbach, Deutschland) verbunden, in dem sich das auf Körpertemperatur erwärmte Kontrastmittel befindet. Dieses läuft passiv ein und sorgt somit für eine retrograde Auffüllung des Kolons. Ein mit Luft aufgepumpter kleiner Ballon um das Ende des Darmrohrs verhindert ein Auslaufen der applizierten Flüssigkeit, eine Klemme am Schlauch ein Zurückfließen in das System.

3.4.3 Durchführen der MR-Untersuchung

Nach erfolgter oraler und rektaler Kontrastierung wurde der Patient in Rückenlage auf dem Tisch des MR-Gerätes positioniert. Anschließend wurde über eine venöse Verweilkanüle (Venflon, Becton Dickinson, Helsingborg, Schweden) ein peripherer venöser Zugang gelegt. Diese ist mit einer 1,5 m langen Schlauchverlängerung verbunden, welche mit 0,9 prozentiger Kochsalzlösung (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) gefüllt ist und der späteren intravenösen Kontrastmittelgabe dient.

Nun wird die Oberflächenspule über dem Abdomen und Becken der Patienten aufgelegt und mit einem flexiblen Gurt gegen ein Verschieben gesichert. Mit dem Kopf voran wird der Patient in Längsrichtung in den Magneten gefahren, wo mittels eines Licht-Visieres eine exakte Positionierung von Körperspule und Patient im Magneten erfolgt.

Die weitere Bedienung des MR-Tomographen erfolgt mittels Computertastatur, Maus und Bildschirm von einem anderen Raum, der durch eine Tür und ein Fenster vom Untersuchungsbereich abgetrennt ist.

Zum Schutz vor den laut klopfenden Geräuschen des MRT-Gerätes wurde den Patienten ein Kopfhörer aufgesetzt. Mittels Druck auf einen kleinen Ball, der über einen Luftschlauch mit dem Gerät verbunden ist, kann der Patient durch ein Signal beim Untersucher auf sich aufmerkam [Seite 34↓]machen. Während der Untersuchung besteht über eine Kamera sowie das Fenster Blickkontakt zum Patienten. Über Lautsprecher und Mikrophone wird die Verständigung zwischen Patient und Untersucher während der Untersuchung gewährleistet.

Nach dem Eingeben der Patientendaten über die Bedienkonsole des Gerätes erfolgte die eigentliche Messung. Diese beinhaltet ein für jedes Gerät identisches Sequenzprotokoll. Am Beginn jedes Meßprotokolls steht die Durchführung eines Übersichtsscans (engl. survey) in allen drei Orientierungen. Dieser dient der Kontrolle, ob Patient und Spule optimal positioniert sind und der Planung der folgenden Messungen. Die Dynamik-Sequenz, am Ende des Meßprotokolls durchgeführt, ist zweigeteilt: nachdem der Patient mit dieser Sequenz untersucht wurde, wird das intravenöse Kontrastmittel Omniscan® (Nycomed Arzneimittel GmbH, Ismaning bei München, Deutschland) in einer Dosierung von 0,2 mmol/kg Körpergewicht appliziert. Dieses wurde dem Patienten mit Hilfe einer Spritze über das vorher angeschlossene Schlauchsystem injiziert. Eine nachfolgende Injektion von 5 ml 0,9 prozentiger Kochsalzlösung stellte sicher, daß kein Kontrastmittel im Schlauch verblieb. Zwei Minuten nach der der Injektion wurde dieselbe Sequenz wiederholt.

Abbildung 17: Zeitlicher Ablauf der MR-Untersuchung. Eine orale und rektale Untersuchung wurde nur bei etwa der Hälfte der Patienten durchgeführt. Die eigentliche Messung dauerte im Schnitt 30 bis 35 Minuten.

Nach der Messung aller Sequenzen wurde der Patient aus dem Magneten gefahren, der venöse Zugang entfernt und die Klemme vom Schlauch des rektalen Einlaufsystems geöffnet, wodurch ein teilweises Abfließen des rektalen KM aus dem Kolon erfolgen konnte.

Die Patienten wurden im Anschluß durch einen Facharzt für Radiologie über die wesentlichen Befunde der Untersuchung informiert.

3.4.4 Datenspeicherung und Bilderausgabe

Die Daten der Messungen wurden auf MODs (engl. Magneto Optical Disc) digital gespeichert. Eine Kopie aller Daten wurde auf CD-ROM gebrannt.


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Die Bilderausgabe erfolgte über ein Trockenentwicklungsgerät, Imatition Dry View 8500 Laser Imager (Imation Corporation Enterprises Corporation, Oakdale MN, USA), auf Laser-Filmen (Kodak-Industries Corporation, Chalon-sûr-Saône. Frankreich).

3.5 Auswertung

3.5.1 Visuelle Auswertung

Die Bilder wurden mit den vom Gerät automatisch selektierten und manuell optimierten Werten für windows und center abgelichtet, welche durchschnittlich den besten Weichteilkontrast bieten. Die MRT-Bilder der T2-gewichteten und der Dynamik –Sequenzen (jeweils vor und nach intravenöser KM-Gabe) in koronarer Schichtung wurden zusammen mit einem Facharzt ohne Kenntnis der endoskopischen Ergebnisse nach vorher festgelegten Kriterien betrachtet und ausgewertet. Die koronaren Bilder eignen sich zur Auswertung besonders gut, da sich auf ihnen das Kolon in seiner gesamten Länge darstellt und die Bilder gut untereinander verglichen werden können.

Darüber hinaus wurden bei der Befundung aller zur Verfügung stehenden Bilder Fisteln, Stenosen, Konglomerattumoren und weitere pathologische Befunde außerhalb des Gastrointestinaltraktes registriert.

1 Bewertung der Bildqualität

Insgesamt definierten wir 4 Merkmale, die in ihrer Ausprägung eingeschätzt wurden und somit eine Einschätzung der Beurteilung bezüglich der Darstellung des Gastrointestinaltraktes ermöglichen.

Betrachtet wurden die Merkmale Distension, Homogenität, Abgrenzbarkeit der Darmwand zum Lumensowie dieAbgrenzbarkeit der Darmwand zum Mesenterium.

Die Distension bewertet, wieviele Darmabschnitte überwiegend gefüllt sind und entfaltet zur Abbildung kommen. Das Merkmal Homogenität erfaßt die Abschnitte, deren Lumen sich überwiegend signalarm darstellt. Bei der Abgrenzbarkeit der Darmwand wurde untersucht, ob sich die Darmwand im Verlauf des Darmes sowohl zum Lumen hin als auch zum Mesenterium sicher abgrenzen läßt.

Um diese Merkmale zu quantifizieren, wurde der Darm in 6 Abschnitte unterteilt: Dünndarm mit terminalem Ileum, Iliocaecalbereich, Colon ascendens, Colon transversum, Colon descendens und Colon sigmoideum. Nun wurden für jedes Merkmal Punkte in Abhängigkeit von der Anzahl [Seite 36↓]der Darmabschnitte vergeben, für die das entsprechende Merkmal zutrifft: 0 Punkte, wenn es für kein Segment zutrifft, 1 Punkt bei einem, 2 Punkte bei zwei, 3 Punkte bei 3 Darmsegmenten, 4 Punkte bei 4 und 5 Punkte, wenn es für 5 oder alle 6 Darmabschnitte zutrifft.

Außerdem wurden die Darmabschnitte erfaßt, in denen das entsprechende Merkmal am stärksten ausgeprägt ist.

2 Bewertung der Entzündungsaktivität – der MR-Aktivitätsindex

Um die Entzündungsschwere anhand der MR-Bilder einschätzen zu können, wurden die Signalintensität und die Darmwandverdickung herangezogen. Beide Kriterien wurden ebenfalls nach einem Punktsystem bewertet.

Die Signalintensitätszunahme (SI) gibt die subjektive beobachtete Vergrößerung des Signals der Darmwand nach intravenöser KM-Gabe an. Sie ist bei entzündlich veränderten Darmwänden vergrößert und ist Ausdruck einer vermehrten Kontrastmittelansammlung in der Darmmukosa.

Für die Bestimmung der SI-Zunahme wurden die post-KM-Bilder der Dynamiksequenz ausgewertet. Gibt es im Vergleich zu den prä-KM-Bildern der Dynamiksequenz keine Änderung des Darmwandsignals, wurden 0 Punkte vergeben. Die maximal vorstellbare Zunahme des Wandsignals wurde mit 5 Punkten bewertet. Um einen Vergleich für dieses Maximum zu haben, wurden die KM-gefüllten Bauchwandarterien, die bei jeder koronaren Schichtung erfaßt wurden, betrachtet.

Die Wandabschnitte, die im Vergleich zur Umgebung eine Vergrößerung des Signals aufweisen, also heller sind, werden durch Angabe des Segmentes, in dem sie liegen, registriert. Zusätzlich zu den o. g. Segmenten konnten hier auch Dünndarm und Rektum als mögliche Lokalisationen angegeben werden. Für die Vergabe der Punkte war es unerheblich, ob es sich um einen einzigen bzw. mehrere lokalisierte Befunde oder aber um die Signalerhöhung in einem ganzen Abschnitt handelt.

Eine Darmwandverdickung von mehr als 3 mm gilt als pathologisch und somit als Hinweis für eine Entzündung [84, 91, 107]. Alle Bilder wurden systematisch nach Darmwandverdickungen untersucht. Die Wandverdickungen wurden durch Angabe des Darmsegmentes, in dem sie gefunden wurden, beschrieben. Darmwandverdickungen zwischen 3 und 5 mm wurden mit einem Punkt, zwischen 5 und 10 mm mit zwei und größer als 10 mm mit drei Punkten bewertet. Den Ausschlag für die Punktvergabe gab dabei, unabhängig von Lokalisation oder Anzahl der Verdickungen, die größte sichtbare Darmwandverdickung. Als Hilfe wurden der auf jedem Film [Seite 37↓]abgelichtete Maßstab und ein Lineal benutzt. Konnte keine Wandverdickung gefunden werden, wurde für dieses Merkmal kein Punkt vergeben.

Weiterhin wurde für jeden Darmabschnitt eingeschätzt, ob er entzündet ist. Als entzündet galt ein Darmabschnitt dann, wenn für diesen mindestens eines der folgenden 3 Kriterien erfüllt war: Darmwanddicke ≥ 1, Signalintensitätszunahme ≥ 2, Vorhandensein einer oder mehrerer Komplikationen (Stenose, Fistelbildung, Proliferation des mesenterialen Fettgewebes, Abszeß).

Um die Entzündungsaktivität der Erkrankung für jeden Patienten bestimmen zu können, wurden neben der SI-Erhöhung und der Darmwanddicke auch die Anzahl befallener Darmabschnitte und das Auftreten von Komplikationen betrachtet.

Wurden mehr als 3 Darmabschnitte als entzündet eingeschätzt, wurde ein Punkt vergeben.

Für jede nachgewiesene gastrointestinale Komplikation (Stenose, Fistel, mesenteriale Fettgewebsproliferation, Abszeß) wurde ebenfalls ein Punkt vergeben.

Die errechneten Punkte für jedes der vier Merkmale wurden durch Addition zusammengefaßt und ergeben den MR-Aktivitätsindex (MRAI). Einen Überblick über die Zusammensetzung und Berechnung des MRAI bietet Tabelle 5.

Tabelle 5: Zusammensetzung und Berechnung des MR-Aktivitätsindex. 4 Kriterien werden in ihrer Ausprägung bestimmt und die Entzündungsaktivität durch Addition der vergebenen Punkte bestimmt.

Zusammensetzung und Berechnung des MR-Aktivitätsindex (MRAI)

Kriterium

Punktvergabe

Σ

Darmwanddicke

0 bis 3 mm

0 Punkte

3 bis 5 mm

1 Punkt

5 bis 10 mm

2 Punkte

> 10 mm

3 Punkte

max.

3

SI-Zunahme

0,1

0 Punkte

2,3

1 Punkt

4,5

2 Punkte

max.

2

Anzahl entzündeter Darmabschnitte

0 bis 3

0 Punkte

> 3

1 Punkt

max.

1

Komplikationen

je nachgewiesene Komplikation (Stenose, Fistel, Konglomerattumor, Abszeß)

1 Punkt

max.

4

Gesamtpunktzahl

Berechnung der Entzündungsaktivität durch Addition der Punkte

max.

10

Mit Hilfe der so entstandenen Werte wurde eine Einteilung des Entzündungsgrades vorgenommen: 0 und 1 entsprechen einer Remission oder milden Entzündung, 2 und 3 einer mittelstarken Entzündung sowie Werte ≥ 4 einer starken Entzündung.

3.5.2 Numerische Auswertung

Die numerische Auswertung erfolgte auf einem PC mit Pentium-III-Prozessor mit Hilfe der Bildbearbeitungs-Programm OSIRIS, einer von Mitarbeitern der Universität in Genf [Seite 38↓]entwickelten Software, mit der das dortige PACS bearbeitet wird. Ziele der numerischen Auswertung sind es in erster Linie, die in der visuellen Auswertung gewonnenen Erkenntnisse zu objektivieren und zu überprüfen, ob Zusammenhänge zwischen gemessenen Signalen und pathologischen Befunden bestehen.

Für jede durchgeführte Untersuchung wurden zwei Bilder aus der Dynamik-Sequenz ausgewertet: ein post-KM-Bild und sein korrespondierendes prä-KM-Bild vor Kontrastmittelgabe. Dabei wählten wir die post-KM-Bilder, auf denen die visuell größte zugewiesene Signalintensitätszunahme sichtbar war. Wurden mehrere Abschnitte mit der gleichen Signalintensitätserhöhung bewertet oder war diese 0, wurden die Bilder mit der größten entdeckten Darmwandverdickung ausgewählt. In Serien ohne visuelle Entzündungszeichen fiel die Entscheidung auf die Bilder, auf denen terminales Ileum und Kolon in ihrer Ausdehnung am umfassendsten abgelichtet waren.

Nach Aufrufen der post-KM- Bilder wurden ROIs (engl. Regions of Interest) zur Messung der Signalintensität in die zu untersuchenden Gewebe gelegt und Signalintensitäten mit den zugehörigen Standardabweichungen (engl. Standard Deviation, SD) erfaßt. Die Größe dieser ROIs betrug 5 x 5 Pixel bzw. 4 mm². Um stärkere Schwankungen der Signale durch Artefakte oder versehentlich einbezogene Gefäßanteile zu verringern, wurden in das zu untersuchende Gewebe 3 ROIs plaziert und aus den bestimmten Signalintensitäten und Standardabweichungen das arithmetische Mittel gebildet.

Jeweils 3 ROIs wurden in die Darmwand, in das angrenzende Darmlumen und in das die Darmwand umgebende Mesenterium gelegt. Ausgewählt wurden die Darmwandabschnitte mit der größten Signalintensitätszunahme oder die Bereiche mit der stärksten Verdickung. Bei visuell nicht nachgewiesener Entzündung wurden die ROIs in Darmwand, Lumen und Mesenterium im Bereich des Colon descendens plaziert.

Zur Bestimmung des Rauschens der Luft wurde in den objektfreien Bereich jedes Bildes eine weitere ROI gelegt, die in ihrer Größe zwischen 250 und 300 mm² variierte.

Zusätzlich wurden für jeden Patienten die Darmwanddicken im terminalen Ileum, Colon ascendens, Colon transversum, Colon descendens sowie im Colon sigmoideum mit Hilfe eines Software-Tools gemessen.

In Abhängigkeit vom Gewicht des mit dem MR-Gerät zu messenden Objektes schwankt für jede Untersuchung die Höhe des Hintergrundsignals. Somit sind die Beträge der gemessenen Signale direkt abhängig von diesem Hintergrundsignal, dem Rauschen (engl. noise). Dietrich konnte 2001 anhand von Messungen zeigen, daß die Streubreite des Hintergrundrauschens in einem MR-System relativ gering ist [16]. Damit ist dieses Hintergrundrauschen geeignet, für eine [Seite 39↓]Normierung der Signalintensitäten herangezogen zu werden. Um nun einen Vergleich der Signale verschiedener Sequenzen vornehmen zu können, wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (engl. Signal-to-Noise Ratio, SNR) bestimmt:

[44].

Weiterhin wurde für jede Dynamiksequenz aus den Signalintensitäten das Enhancement in Darmwand und Mesenterium berechnet. Als Enhancement bezeichnet man den Signalzuwachs in einem Gewebe nach Kontrastmittelgabe. Es wird als Prozentwert des prä-KM-Signals angegeben. Die Höhe des Enhancements von Darmwand und Mesenterium dient zur Einschätzung der Stärke einer Entzündung in der betroffenen Region.

Zur Berücksichtigung des bereits erwähnten Hintergrundsignals wird bei der Berechnung des Enhancements wiederum mit den Signal-zu-Rausch-Verhältnissen für die jeweiligen Gewebe gearbeitet. Um auch die Enhancementwerte verschiedener Untersuchungen der gleichen Sequenz vergleichen zu können, werden die Signal-zu-Rausch-Verhältnisse noch mit dem Verhältnis der Standardabweichungen der Luft mit Kontrastmittel zur Standardabweichung der Luft ohne Kontrastmittel multipliziert. Nach Kettritz et al. und Shoenut et al.ergibt sich somit folgende Formel für die Berechnung des Enhancements:

[45, 110].

Eine weitere Information, die man aus den gemessenen Signalintensitäten erhält, ist das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (engl. Contrast-to-noise-ratio, CNR). Es wird bestimmt, indem man die Signalintensitäten zweier angrenzender Gewebe subtrahiert und anschließend mit der Standardabweichung der Luft dividiert:

[44].

Das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis gibt an, wie gut sich ein Gewebe zu seiner Umgebung abgrenzt. In der vorliegenden Arbeit gilt das Interesse besonders der Abgrenzbarkeit der Darmwand zum Lumen und zum Mesenterium. Es ist zu erwarten, daß sich nach Gabe des positiven Kontrastmittels Gadodiamid das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis der Wand sowohl zum überwiegend signalarmen Darmlumen, als auch zum mesenteriellen Fettgewebe durch [Seite 40↓]Einlagerung der Eisenpartikel in der Darmwandmukosa vergrößert. Das Verhältnis sollte umso größer sein, je stärker die Entzündung und somit die Durchblutung der Darmschleimhaut ist.

3.6 Statistik

Die Signal-zu-Rausch-Verhältnisse sowie die Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisse der einzelnen Messungen wurden mittels einer Varianzanalyse (engl. ANOVA, Analysis of Variances) untereinander verglichen.

Mit einem anschließend durchgeführten post-hoc-Test nach Scheffé wurde überprüft, zwischen welchen Werten ein statistisch relevanter Unterschied besteht.

Für den Gegenüberstellung von korrespondierenden Signal- oder Kontrast-zu-Rausch-Verhältnissen eines Patienten vor und nach Kontrastmittelgabe wurde der Wilcoxon-Test für verbundene Stichproben angewandt.

Der Vergleich der Indizes untereinander wurde mit dem Chi-Quadrat-Test durchgeführt. Im sich anschließenden post-hoc-Test wurde das Richtungsmaß Eta bestimmt, daß den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Indizes angibt.

Der Vergleich der visuell bestimmten mit den digital gemessenen Darmwanddicken wurde mit Hilfe eine Korrelationsanalyse nach Spearman vorgenommen.

Für alle angewandten Tests galten Unterschiede als signifikant, wenn die Fehlerwahrscheinlichkeit p < 0,05 ist. Die statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe der Software SPSS für Windows® 11.0 (LEAD Technologies, Chicago, IL USA).

Zahlen werden in der Regel als Mittelwerte mit der zugehörigen Standardabweichung angegeben.


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13.05.2005