Diffusionsbildgebung: Technik und klinische Anwendung · Radiologie up2date 2017; 17: 83–103 85...

Grundlagen und TechnikDiffusion

Was ist Diffusion?

Die Diffusion ist die gegenseitige Durchdringung vonGasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern durch die Rela-tivbewegung der jeweils enthaltenen Teilchen. Die be-kannteste Wirkung der Diffusion ist die Vermischungverschiedener Gase oder Flüssigkeiten unter Abbau ei-nes Konzentrationsgradienten in einem geschlossenenSystem. Auch im thermodynamischen Gleichgewicht,in dem es keinen Netto-Fluss gibt, führen die Teilchenaufgrund ihrer thermischen Energie ungerichtete Zu-fallsbewegungen aus, die auch Brown’sche Molekular-bewegung genannt werden. Die Teilchenbewegung ineiner Substanz ohne Konzentrationsgefälle bezeichnetman auch als Selbstdiffusion.

Isotrope Diffusion

Für uneingeschränkte Beweglichkeit der Moleküle (iso-trope Diffusion) besteht nach dem Fick-Gesetz ein li-nearer Zusammenhang zwischen dem Mittelwert desQuadrats der Teilchenverschiebung x(t) nach gegebe-ner Zeit t und dem Diffusionskoeffizienten D (D hängtvon Faktoren wie z. B. Druck, Temperatur und den be-teiligten Substanzen ab):

[x(t)2] = 2dDt

wobei d die Dimension des Systems ist.

Die Verteilung der Moleküle folgt dabei einer Gauß-Normalverteilung.

Diffusion im menschlichen Körper

Der menschliche Körper besteht zum Großteil aus Was-ser. Die Wassermoleküle im menschlichen Körper dif-fundieren jedoch nur teilweise frei. Zum einen werdensie durch Körperbestandteile wie Zellmembranen oderMakromoleküle an der ungestörten Diffusion gehin-dert, zum anderen werden Moleküle in Blut- oderLymphgefäßen mit unterschiedlich hohen Geschwin-digkeiten transportiert. Wenn der Diffusion Barrierenentgegenstehen, wird die Bewegung der Teilchen zueinem gewissen Grad eingeschränkt. Es ist dann nichtmehr von einer Gauß-Normalverteilung auszugehen.Der Grad der Abweichung von der Normalverteilungwird durch die Diffusionskurtosis quantifiziert.

Anisotrope Diffusion

Im Extremfall von gerichtet organisierten Geweben(z. B. Nervenbahnen) ist Diffusion praktisch nur entlangdieser Strukturen möglich und damit ebenfalls gerich-tet (anisotrope Diffusion). In diesem Fall hängt D vonder Raumrichtung ab, in der gemessen wird. Die Rich-tungsabhängigkeit der Diffusion wird mathematischmit dem Diffusionstensormodell beschrieben. DurchMessung der Diffusion in mindestens 6 Raumrichtun-gen ist es möglich, die Richtung und Größe der kleins-ten, mittleren und größten Diffusion zu ermitteln unddarüber hinaus die mittlere Diffusivität (MD) sowie dasAusmaß der Anisotropie des Gewebes (fraktionelle An-isotropie, FA) zu bestimmen. Diese Parameter findenAnwendung in der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI).

Für biologische Gewebe liegt die mittlere Diffusivitätbei 1μm2/ms. Für eine Diffusionszeit von z. B. 50msliegt die mittlere zurückgelegte Strecke eines Molekülsdamit in der Größenordnung von zellulären Strukturen.Es ist daher möglich, über die Messung entsprechenderDiffusionseffekte Informationen über die Architekturdes untersuchten Gewebes zu erhalten.

Diffusionsbildgebung: Technik undklinische AnwendungGuido Matthias Kukuk, Susanne Greschus, Jan Goldstein, Claus Christian Pieper

CME-Fortbildung

Während die Diffusionsbildgebung früher überwiegend zur Diagnostik der zere-bralen Ischämie eingesetzt wurde, hat sie mittlerweile ein breites Indikations-spektrum in der MRT-Diagnostik. Insbesondere die onkologische Bildgebung,zunehmend aber auch entzündliche Erkrankungen gehören mittlerweile zu denHaupteinsatzgebieten. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Grundlagender Diffusionsbildgebung und ihren wichtigsten Indikationen.

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Diffusion in der MRT

Wird das MRT-Signal durch Anwendung entsprechen-der Sequenzen besonders anfällig für Diffusionseffektegemacht, spricht man von diffusionsgewichteter Bild-gebung, kurz DWI („diffusion weighted imaging“).

b-Werte und ADC

Bei der Standardsequenztechnik nach Stejskal und Tan-ner werden starke Magnetfeldgradienten vor und nacheinem Inversionsimpuls geschaltet. Der 1. Gradientdient dabei zur Dephasierung der Spins. Blieben alleSpins am gleichen Ort, würden sie durch den 2.Gra-dienten wieder vollständig rephasiert. Kommt es aberin der Zwischenzeit durch Diffusion zu einem Orts-wechsel der Spins, ist die Rephasierung unvollständigund man kann einen Signalabfall messen. Das gemes-sene Signal S(b) hängt dabei vom Diffusionskoeffizien-ten D des Gewebes und den technischen Parametern,mit denen eine Diffusionswichtung erzeugt wird, ab.Diese Parameter (gyromagnetisches Verhältnis, Gra-dientenstärke, Gradientendauer, Diffusionszeit) wer-den im Allgemeinen als b-Wert zusammengefasst, so-dass unter Annahme eines mono-exponentiellen Zu-sammenhangs für das MR-Signal gilt:

S(b) = S0e–bD

Um D bestimmen zu können, müssen also mindestens2 Messungen mit unterschiedlichen b-Werten durch-geführt werden. Da die Diffusion der Wassermolekülein vivo eingeschränkt ist und neben den b-Werten vonweiteren Faktoren abhängt, bezeichnet man den ge-messenen Koeffizienten als erkennbaren Diffusions-koeffizienten, kurz ADC („apparent diffusion coeffi-cient“).

Für klinische Anwendungen hat sich die Verwendungvon b-Werten zwischen 0 und 2000 s/mm2 etabliert,meist werden b-Werte bis 1000 s/mm2 verwendet, umein ausreichendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR,„signal-to-noise ratio“) zu gewährleisten. In Gewebenmit kurzen T2-Relaxationszeiten kann das SNR dennochproblematisch niedrig werden. Insbesondere in Gewe-ben mit langen T2-Relaxationszeiten kann es dagegenzum sog. T2-Durchschein-Effekt kommen (T2-shine-through-Effekt).

Die Wahl der optimalen b-Werte einer Untersuchunghängt ab von:▪ dem zu untersuchenden Organ▪ der klinischen/wissenschaftlichen Fragestellung▪ den technischen Möglichkeiten des MRT-Systems

Einflussfaktoren

Neben der Diffusion beeinflussen auch andere Effektedas Signal in der DWI. In stark vaskularisierten Organengilt dies vor allem für den Blutfluss. Er ist schneller alsdie Diffusionsbewegung. In den kleinen Blutgefäßengilt er dem gängigen Modell zufolge als pseudozufälligund wird daher auch als Pseudodiffusion bezeichnet. InErweiterung des mono-exponentiellen Modells wurdedaher ein bi-exponentielles Modell zur Beschreibungdieser Effekte vorgeschlagen, das auch als IVIM-Modell(„intravoxel incoherent motion“) bezeichnet wird. DasSignal S(b) hängt dabei nicht nur vom echten Diffu-sionskoeffizienten D, sondern auch vom Pseudodiffu-sionskoeffizienten D* und der Perfusionsfraktion f ab:

S(b) = S0[fe–bD*+ (1–f)e–bD]

Dabei ist D* i. d. R. deutlich größer als D.

Einsatzmöglichkeiten der DWI

Aufgrund dieser hier nur grob skizzierten komplexenAbhängigkeiten haben sich die Strategien der DWI inden vergangenen Jahren in verschiedene Richtungenentwickelt. Je nach anatomischer Region, untersuch-tem Organ bzw. untersuchter Erkrankung, beabsichtig-ter Aussagekraft und technischen Voraussetzungenunterscheiden sich DWI-Protokolle verschiedener Insti-tutionen oft stark voneinander. Eine Vereinheitlichungder Standards wäre in vielerlei Hinsicht wünschens-wert, diese steht für die meisten Indikationen aller-dings noch aus.

Möglichkeiten, um die DWI im klinischen Alltag oder zuwissenschaftlichen Zwecken sinnvoll einzusetzen, sind:▪ für das schnelle Auffinden von diffusionseinge-

schränkten Arealen: Akquisition von 2 b-Werten(z. B. 0 und 800 s/mm2) und die Erstellung einerADC-Karte

▪ für eine hohe Sensitivität beim Auffinden vonLäsionen: DWI mit einem niedrigen b-Wert > 0 bis200 s/mm2 (z. B. 50 s/mm2); Blutgefäße zeigen einenhohen Signalverlust („black-blood images“)

▪ für die quantitative (IVIM-)Analyse unter Berück-sichtigung von Perfusions- und Diffusionseinflüs-sen: Akquisition sowohl niedriger (einschließlich 0)als auch hoher b-Werte

▪ für die Analyse von Diffusionsrichtungen, die anato-mischen Strukturen folgen: Akquisition von mindes-tens 2 b-Werten mit Gradienten in mindestens 6unterschiedlichen Raumrichtungen, um den Diffu-sions-Tensor berechnen zu können

▪ für die Untersuchung, welchen Einfluss die Diffusi-onsrestriktion durch Zellmembranen (intrazellulärerund extrazellulärer Raum) hat: zusätzliche Aufnah-men bei sehr hohen b-Werten zur Berechnung derDiffusionskurtosis („diffusion kurtosis imaging“,DKI)

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Sequenzen

Prinzipiell können verschiedene Sequenztypen ange-passt werden, um Diffusionseffekte zu messen. In derklinischen Anwendung kommen derzeit vor allem 2zum Einsatz:

Spin-Echo-EPI-DWI

Die Single-Shot-Spin-Echo-EPI-Sequenz (EPI = „echoplanar imaging“) wird am häufigsten zur Diffusions-bildgebung eingesetzt (▶Abb.1). Dank technischerVerbesserungen (z. B. stärkere Gradienten, paralleleBildgebung, partielle Fourier-Rekonstruktion) kanndiese Sequenz auch für die abdominelle Bildgebungeingesetzt werden. Die Sequenzen sind jedoch anfälligfür Suszeptibilität, was zu Bildverzerrungen sowie zuSignalverlusten und/oder -überhöhungen führen kann.Problematisch sind Regionen mit hohen Suszeptibili-tätsunterschieden, also vor allem luftgefüllte Räumeund Knochen-Weichteil-Grenzen. Technische Maßnah-men wie die parallele Bildgebung können diese Proble-me in gewissem Maße reduzieren.

Turbo-Spin-Echo- oder Fast-Spin-Echo-DWI

Eine Alternative sind TSE-DWI-Sequenzen (TSE=Turbo-Spin-Echo), die weniger anfällig für Suszeptibilitäts-artefakte sind. Sie sind in ihrem Auflösungsvermögenund SNR nicht optimal, jedoch werden lokale Inhomo-genitäten besser ausgeglichen. Die TSE-DWI-Sequenzist häufig eine gute Wahl im Bereich luftgefüllter Räu-me oder an Grenzen von Knochen und Weichgewebewie an der Schädelbasis oder am Felsenbein (▶Abb. 2).

Alternative Sequenzen

Weitere Sequenzen, die seltener eingesetzt werden,sind z. B. kombinierte Gradienten- und Spin-Echo-Se-quenzen (GRASE) oder Steady-State-Free-Precession-Sequenzen (SSFP).

Bewegungskontrolle

Physiologische Bewegungsprozesse wie Atmung oderHerzschlag können die diffusionsbedingten Molekular-bewegungen überlagern. Hierdurch kann es zu zusätz-lichen Signalabfällen kommen. Häufig angewendeteTechniken, um Bewegungsartefakte zu reduzieren,sind eine Atem- und/oder Herzfrequenztriggerungoder -navigation. So kann auch in schwierigen anato-mischen Regionen eine diagnostische Bildqualität mitgutem SNR erzielt werden– allerdings erhöhen dieseTechniken die Akquisitionszeit in Abhängigkeit von derAtem- und/oder Herzfrequenz.

Alternativ kann man auch während eines Atemstill-stands messen, wodurch sich Bewegungsartefakte beikooperationsfähigen Patienten verringern lassen. Er-zielbares SNR, Auflösung und die Anzahl der messba-ren b-Werte sind bei dieser Variante jedoch begrenzt.

▶Abb. 1 Zeitlicher Ablauf einer diffusionsgewichteten Spin-Echo-Bild-gebungssequenz (Stejskal-Tanner-Sequenz). Die Diffusionswichtungwird mithilfe eines starken Magnetfeldgradienten (G) erzeugt, der imgleichen Abstand vor und hinter dem Invertierungspuls einer 90°–180°-HF-Pulskombination angelegt wird. Die Protonenspins werden dadurchzunächst de- und anschließend rephasiert, was aber aufgrund des Orts-wechsels der Wassermoleküle nicht vollständig möglich ist. So kommtes zu einer Signalabschwächung, die umso stärker ist, je mehr sich dieWassermoleküle bewegen („apparent diffusion coefficient“, ADC) undje höher die Diffusionswichtung ist. Die Diffusionswichtung wird vomsog. b-Wert bestimmt, der von der Stärke G der Diffusionsgradienten,der Dauer δ und dem Abstand Δ der Magnetfeldgradienten sowie vomgyromagnetischen Verhältnis γ abhängt. Das Navigatorecho enthältPhasenvariationen aufgrund von Bewegungen. Das Kernspinsignal wirdi. d. R. mittels echoplanarer Bildgebung ausgelesen (EPI-Akq.).GM=Gradient Ausleserichtung, GP=Gradient Phasenkodierrichtung,GS=Gradient Schichtselektion, DTE= Echozeit Navigatorecho,TE = Echozeit Bildecho.

▶Abb. 2 Das Spin-Echo-EPI-DWI-Bild (links) mit einem b-Wert von1000 s/mm2 zeigt typische Artefakte an der Luft-Knochen-Grenze imBereich des Felsenbeins (Pfeile). Diese Artefakte sind in der TSE-DWI-Sequenz (b-Wert ebenfalls 1000 s/mm2) deutlich verringert (rechtesBild).


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Fettsuppression

Da Fett starke Artefakte im DWI-Bild verursachen kann,ist die Fettsuppression im Rahmen der DWI wichtig.Entscheidend sind Zuverlässigkeit, kurze Aufnahmezei-ten und ein hohes SNR. Die meist verwendeten Techni-ken sind spektrale Fettunterdrückungstechniken wiedie Spectral Presaturation by Inversion Recovery (SPIR)oder Spectral Attenuated Inversion Recovery (SPAIR).Ein Vorteil der SPAIR-Technik ist der homogenere Fett-suppressionsimpuls vor allem bei B1-Feldinhomogeni-täten, wie sie bei höheren Feldstärken auftreten. DerSPAIR-Impuls geht mit einer Verlängerung der Scanzeiteinher. Beide Techniken erfordern ein auf die Untersu-chungsregion angepasstes Shimming. Moderne Shim-ming-Techniken können die Bildqualität deutlich ver-bessern. Eine Alternative ist die Fettsuppression mitder STIR-Technik. Hierbei ist meist eine längere Mess-zeit erforderlich (größere Anzahl von „signal avera-ges“), da die STIR-Technik im Vergleich zu den spektra-len Techniken sonst nur mit einem geringeren SNR um-setzbar ist.

DWIBS

Die STIR-Technik spielt auch im Rahmen der Diffusions-bildgebung mit Körper-Hintergrund-Unterdrückung(„diffusion-weighted whole-body imaging with back-ground body signal suppression“, DWIBS) für die diffu-sionsgewichtete Untersuchung großer Körperregioneneine Rolle. Üblicherweise handelt es sich bei der DWIBSum eine STIR-EPI-DWI-Sequenz, mit der eine dünn-

schichtige Bildakquisition mit folgender 3D-Rekon-struktion möglich ist. Die Daten können auch in freierAtmung erfasst werden. Bei der DWIBS wird i. d. R. kei-ne ADC-Karte erstellt. Die Analyse findet meist visuell-qualitativ an invertierten Bildern statt (▶Abb.3). Diffu-sionseingeschränkte Läsionen erscheinen dannschwarz vor hellem Hintergrund, der Bildeindruck istvergleichbar zum PET. Häufig werden Post-Processing-Techniken wie die Maximum-Intensitätsprojektion(MIP) oder das Volumen-Rendering angewendet.

Wegen ihrer hohen Sensitivität für Strukturen mit ho-her Zelldichte umfassen die klinischen Anwendungs-möglichkeiten der DWIBS insbesondere:▪ Ganzkörper-Staging bei Lymphomen▪ Verlaufskontrolle von Lymphomen unter Therapie▪ Entdeckung metastasensuspekter Läsionen▪ Tumornachweis bei unklarem Primarius

Ein ungelöstes Problem der DWIBS ist ihre eher niedri-ge Spezifität. Daher ist eine Korrelation mit weiterenmorphologischen bzw. kontrastmittelverstärkten Se-quenzen wichtig.

DWI im ZNSAllgemeines

Historisch gesehen verdankt die Diffusionsbildgebungihren Durchbruch der zuverlässigen Darstellung ischä-mischer Schlaganfälle. Für viele Jahre blieb ihr klini-scher Einsatz auf die zerebrale Bildgebung beschränkt.Durch zunehmende Anwendung fanden sich im Verlaufweitere Hirnerkrankungen, die ebenfalls mit Verände-rungen in der Diffusionsbildgebung einhergingen unddiagnostisch von großem Wert sind. Die Diffusions-bildgebung des Gehirns stützt sich i. d. R. auf einenniedrigen und einen hohen b-Wert (z. B. 0 s/mm2 und1000 s/mm2).

Ischämischer Schlaganfall

Dass der ischämische zerebrale Insult mit einer Ein-schränkung der Diffusion einhergeht, ist hinlänglichbekannt und vielfach nachgewiesen (▶Abb.4). Als pa-thophysiologisches Korrelat der Diffusionsstörung wirdin einer vereinfachten Vorstellung das irreversible zyto-toxische Ödem und damit der Kern des Infarkts angese-hen [1]. Dieses Modell trifft auch weitgehend auf densubakuten, d. h. den Infarkt zu, der mindestens 6 Stun-den und bis zu mehrere Tage alt ist. Beim akuten In-farkt ist es jedoch nur eingeschränkt gültig, denn Diffu-sionsstörungen können durch eine effektive Rekanali-sierung zerebraler Arterien teilweise reversibel sein,wie sich in Thrombektomiestudien gezeigt hat [2]. DerADC-Wert erreicht sein Minimum typischerweise nach1–4 Tagen, danach steigt er an und es tritt eine Pseu-donormalisierung nach 7–15 Tagen ein. Das DWI-Bild

▶Abb. 3 Bronchialkarzinom im rechten Oberlappen. In der DWIBS(oberes linkes Bild) Nachweis des Karzinoms (Pfeil) und von media-stinalen sowie zervikalen Lymphknotenmetastasen (Pfeilspitzen). Im Ver-gleich dazu der Röntgen-Thorax des Patienten (oberes rechtes Bild). Inder CT (unteres linkes Bild) Nachweis des Primärtumors (Pfeil) und beiKontrastmittelverstärkung der Lymphknotenmetastasen (Pfeil) (unteresrechtes Bild).

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kann aufgrund eines T2-shine-through-Effekts in die-sem Stadium hyperintens bleiben (▶Tab. 1).

MerkeDiffusionsstörungen im akuten zerebralen Infarktkönnen reversibel sein. DWI-Läsion und Infarktkernsind nicht zwingend identisch.

Status epilepticus

Eine Differenzialdiagnose bei Nachweis von Diffusions-störungen in der MRT ist der Status epilepticus (Fallbei-spiel, ▶Abb. 5). Bei diesem Krankheitsbild können Auf-fälligkeiten in der Diffusionswichtung ohne und mitAbsenkung des ADC ähnlich wie bei einem Infarkt auf-treten. Wesentliche differenzialdiagnostische Kriterienliefern zum einen die klinischen Informationen undzum anderen das meist spezifische Verteilungsmusterder Diffusionsstörungen. Beim Status epilepticus lie-gen die Läsionen oft einseitig auf den Kortex be-schränkt, das Marklager aussparend, supratentoriellund lassen sich keinem Gefäßterritorium zuordnen. Ty-pischerweise sind Hippokampus und posteriorer Thala-mus beteiligt. Falls die Diagnose aus der klinischen In-formation und dem Verteilungsmuster nicht eindeutighervorgeht, kann eine Messung der Perfusion die nöti-ge Zusatzinformation erbringen. Hirnareale mit einergesteigerten Exzitation haben einen vermehrten Sau-erstoffbedarf, der mit einer im Seitenvergleich ver-mehrten Perfusion einhergeht. Die Diffusionsrestrik-tion liegt also in demselben Areal wie die gesteigertePerfusion, während bei der Ischämie die diffusionsge-störte Region weniger gut durchblutet ist. Die Diffu-sionsstörungen beim Status epilepticus sind meist re-versibel, können jedoch auch zu einer dauerhaftenSchädigung (z. B. Hippokampussklerose) führen.

MerkeDiffusionsrestriktionen beim Status epilepticus lie-gen vor allem kortikal und im limbischen System.

Entzündliche Läsionen

Eine weitere sinnvolle Anwendung der DWI ist die Dar-stellung entzündlicher Läsionen. Der zerebrale Ab-szess ist – wie Abszesse an anderen Stellen auch – typi-scherweise durch eine verminderte Diffusion gekenn-zeichnet, die aus dem hohen Proteingehalt der Flüssig-keit resultiert (▶Abb. 6). In der MRT zeigt sich dem-nach eine zystische Läsion, deren Inhalt diffusionsge-stört ist. Vorsicht ist jedoch nach einer Blutung undbei einem postoperativen Situs geboten: Das in einerBlutungs- oder Seromhöhle liegende Blut kann vorallem in frühen Stadien ebenfalls eine Diffusionsrestrik-tion aufweisen. Klärung können eine SWI oder T2* Se-quenz in Zusammenschau mit den Standardsequenzen

▶Abb. 4 Linkshemisphärischer Infarkt nach Verschluss der A. cerebrimedia am Vortag. Das zytotoxische Ödem ist in der Diffusionsbild-gebung (oberes linkes Bild, b-Wert 1000 s/mm2) und der ADC-Karte(oberes rechtes Bild) zu erkennen. Auch in der FLAIR- (unteres linkesBild) und in der T2-Wichtung (unteres rechtes Bild) demarkiert sichder Infarkt in Form eines kortikalen und subkortikalen Ödems im links-seitigen Media-Versorgungsgebiet.

▶ Tab. 1 Diffusionsbildgebung des ischämischen Schlaganfalls.

Infarktalter Diffusionsbildgebung

(hoher b-Wert)

ADC

<6 Stunden hyperintens (selten bei< 1 Stunde alten Infarktenisointens)

vermindert

6–24 Stunden hyperintens vermindert

1–7 Tage hyperintens vermindert (ADC-Wertesteigen aber langsam an)

1–8 Wochen hyperintens/isointens(ab ca. 10. Tag dominiertT2-shine through-Effekt)

normal bis erhöht

Monate bisJahre

isointens (evtl. hyperintensdurch T2-shine-through-Effekt)

meist erhöht


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(T1- und T2-Wichtung) herbeiführen, mittels derer sichdas Blut als solches nachweisen lässt.

Eine viral bedingte Infektion, die mit typischen verteil-ten Diffusionsstörungen einhergeht, ist die Herpes-En-zephalitis. Die Diffusionsstörungen gehen im frühen

Stadium dem in der FLAIR- oder T2-Wichtung sichtba-ren Ödem voraus. Somit ist die DWI in diesem Fall diesensitivste und wichtigste Sequenz in der Abklärung.Aufgrund der starken Affinität der Herpesviren zu denNeuronen und der Glia des limbischen Systems findensich die diffusionsgestörten Areale an typischer Stelle:

▶Abb. 5 Verlauf bei Status epilepticus. Ein Tag nach dem Erstereignis (obere Bilder) finden sich kortikale und subkortikale Sig-nalanhebungen in der DWI (b =1000 s/mm2, oberes linkes Bild), die ausweislich der ADC-Karte (oberes mittleres Bild) nur z. T.einem zytotoxischen Ödem entsprechen. Charakteristisch für die Diffusionsstörungen im Status epilepticus sind die Läsionenim Splenium des Balkens (gestrichelte Pfeile). Ebenfalls typisch ist die Beteiligung des limbischen Systems mit Ödem der Hip-pocampi (oberes rechtes Bild, FLAIR-Wichtung, Pfeile), der Inselrinde und des Temporallappens. Nach einer Woche (untereBilder) sind die Diffusionsstörungen (unteres linkes und mittleres Bild) zwar rückläufig, das beidseitige kortikale Ödem in derFLAIR-Wichtung besteht jedoch immer noch (unteres rechtes Bild, Pfeile).

FALLBEISPIEL

Verdacht auf epileptischen AnfallDer Notarzt bringt eine 56-jährige Frau unter derVerdachtsdiagnose eines epileptischen Anfalls in dieNotaufnahme. Den Anfall konnte der Notarzt mit i. v.Thiopental durchbrechen, die Patientin ist intubiert,beatmet und wird tracheal abgesaugt. Anamnes-tisch sind eine arterielle Hypertonie und einAlkoholabusus bekannt, außerdem ein Suizidversuchvor einigen Jahren. Es besteht der Verdacht auf einenMedikamentenabusus. Die regelmäßige Medikationist unbekannt.

Bei Aufnahme sind die Augen der Patientin geöffnet,es besteht eine leichte Pupillendifferenz mit rechtserweiterter Pupille. Nystagmus nach links. Nochleichte Zuckungen am linken Arm und linken Bein.Auf Schmerzreiz allseits gezielte Abwehr. In der CTlassen sich weder eine Blutung noch eine akuteIschämie nachweisen, in der CT-Perfusion findet sichkein Perfusionsdefizit. Die Aufnahmen der MRT sindin ▶Abb.5 gezeigt. Es wird die Diagnose eines Sta-tus epilepticus gestellt.

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temporal (insbesondere im Hippokampus), Inselrinde,subfrontaler Kortex, Gyrus cinguli, im späteren Verlaufauch im übrigen Kortex. Häufig ist ein beidseitiger, je-doch asymmetrischer Befall des supratentoriellen Ge-hirns. Die Läsionen liegen kortikal und subkortikal mitrelativer Aussparung der weißen Substanz und sind da-mit den Veränderungen beim Status epilepticus sehrähnlich. Zur Differenzierung ist je nach klinischer Situa-tion die Klärung mittels Liquordiagnostik erforderlich.Die Diffusionsstörungen bei der Herpes-Enzephalitismünden meist in eine Nekrose und damit in persistie-rende Läsionen– im Gegensatz zu den meist reversi-blen Läsionen beim Status epilepticus.

Differenzialdiagnostik von Raumforderungen

In der Differenzialdiagnostik primärer intrakraniellerNeoplasien und Hirnmetastasen hat die Diffusions-bildgebung noch keinen etablierten Stellenwert. DerADC-Wert ist näherungsweise invers proportional zurTumorzelldichte, allerdings wird er auch durch ande-re Faktoren wie Nekrosen und Perfusion beeinflusst.Bei den primären ZNS-Neoplasien gilt eine substan-zielle Überlappung der ADC-Werte von 0,82–2,73×10–3mm2/s, in einigen Studien konnte man jedoch imGewebe bzw. Ödem um Metastasen höhere ADC-Wertemessen als bei primären ZNS-Tumoren [3]. ZNS-Lym-phome haben dagegen eher niedrige ADC-Werte, beiimmunsupprimierten Patienten kann man mit demADC-Wert manchmal ein Lymphom von einer Toxoplas-mose unterscheiden. Allerdings gibt es auch hier einegroße Überlappung der ADC-Werte – ein ADC-Wertunter 0,8 ×10–3 mm2/s spricht jedoch eher für ein Lym-phom [4]. Zur Abgrenzung von Epidermoid- gegenArachnoidalzysten ist die DWI dagegen sehr gut geeig-net: Epidermoidzysten zeigen im Gegensatz zu denArachnoidalzysten eine deutliche Diffusionsrestriktionund erscheinen somit hyperintens im DWI-Bild.

DWI der Kopf-Hals-RegionAllgemeines

Der Fokus liegt im Kopf-Hals-Bereich vor allem auf derBeurteilung tumoröser Prozesse. Zusätzlich zu denmorphologischen Sequenzen ist es mit der DWI mög-lich, Tumoren zu unterscheiden, den Lymphknotensta-tus im Rahmen des Stagings zu erheben und das An-sprechen von Tumoren auf eine Therapie zu beurteilen.

MerkeIn der Kopf-Hals-Region gibt es verschiedene, in derDWI hypertense Gewebearten. Dazu gehört vor allemdas lymphatische Gewebe des Waldeyer-Rachen-rings, die Nerven des Plexus brachialis und die meistreichlich vorhandenen Lymphknoten.

MR-Neurografie

Den hohen Organisationsgrad von Nervenfasern nutztman bei der Diffusionstensorbildgebung (DTI) zur Dar-stellung der Faserbündel. Hiermit kann man den Ver-lauf der Nervenfasern im Sinne einer „Neurografie“ inder MRT darstellen und z. B. die Integrität der Fasernnach einer Nervenverletzung prüfen.

Tumoren

Bei einer Tumorerkrankung eignet sich die Diffusions-bildgebung zum einen für die Suche nach Lymphkno-ten. Diese können dann unter Berücksichtigung der üb-rigen Sequenzen anhand ihrer Größe, der Struktur unddem möglichen Vorhandensein von Nekrosen weiterdifferenziert werden. Der Befall von Lymphknotendurch Metastasen von Tumoren im Kopf-Hals-Bereich(vor allem Plattenepithelkarzinomen) führt häufig zueiner deutlichen Absenkung des ADC-Wertes. So gel-ten Werte des ADC unter 0,94×10 –3 mm2/s als starkerPrädiktor eines Lymphknotenbefalls (84% Sensitivität,

▶Abb. 6 53-jähriger Patient mit linksfrontalem Hirnabszess. Eine Diffu-sionsstörung ist im DWI-Bild (oberes linkes Bild, b =1000 s/mm2) und inder ADC-Karte (oberes rechtes Bild) der zentralen Anteile und der Abs-zesskapsel zu sehen. Die T2- (unteres linkes Bild) und die T1-Wichtung(unteres rechtes Bild) weisen die zentrale Flüssigkeit und eine stark kon-trastmittelanreichernde Abszesskapsel (unteres rechtes Bild) nach. Typi-scherweise ist die Kapsel in der T2-Wichtung (unteres linkes Bild) breitund hypointens.


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94% Spezifität) [5]. Die ADC-Werte hängen jedoch vonverschiedenen weiteren Faktoren ab (u. a. Typ der ver-wendeten Sequenz, b-Werte) und sollten daher nur einAnhaltspunkt sein. Dies gilt insgesamt für die Tumor-diagnostik anhand von ADC-Werten, da die DWI aktuellkeinen einheitlichen Standards unterworfen ist. Fernermuss berücksichtigt werden, dass nicht alle Tumor-arten eine Diffusionseinschränkung aufweisen.

Entzündliche Veränderungen

Wie im Gehirn liefert die Diffusionsbildgebung wichti-ge Informationen bei entzündlichen Prozessen. Die Dif-fusion ist in der Flüssigkeit einer Abszesshöhle deutlicheingeschränkt, bei phlegmonösen Entzündungen je-doch nicht gestört. Ebenso wenig sind andere Flüssig-keiten diffusionsgestört, wie z. B. die Flüssigkeit in ei-ner Halszyste oder Tumornekrosen.

ThoraxAllgemeines

Aufgrund von Herz- und Atembewegungen, Gefäßpul-sationen, geringer Protonendichte und großen Unter-schieden in der magnetischen Suszeptibilität ist die dif-fusionsgewichtete Bildgebung der Thoraxorgane tech-nisch anspruchsvoll und artefaktanfällig. Unter Einsatzatemgetriggerter Sequenzen und vorzugsweise einesmodernen 1,5-Tesla-Scanners ist jedoch auch die tho-rakale DWI durchführbar. Höhere b-Werte (z. B. b =

1000 s/mm2) sind aufgrund des Einflusses der Perfu-sion in pulmonalen Läsionen sinnvoll.

MerkeProbleme der Thoraxregion sind Bewegungen undgroße Unterschiede in der Suszeptibilität der enthal-tenen Organe. Die thorakale DWI ist mit den derzeitverfügbaren Geräten durchführbar und erlaubt auchden Einsatz hoher b-Werte.

Pulmonale Raumforderungen

Zu den häufigsten Fragestellungen in der thorakalenBildgebung gehören die Suche nach pulmonalen Rund-herden und die Beurteilung der Dignität von inzidentelldiagnostizierten Läsionen. Die CT als Goldstandard be-sitzt zwar eine ausgezeichnete Sensitivität, zeigt aberSchwächen bei der Unterscheidung zwischen malignenund benignen Läsionen. Die PET-CT weist eine relativhohe Rate von falsch positiven Befunden insbesonderebei inflammatorischen Veränderungen auf.

Die kontrastmittelverstärkte MRT der Lunge zeigte in ei-nigen Studien eine gute Spezifität auch im Vergleich zurMultidetektor-CT. Welchen Nutzen die DWI in der Diag-nostik pulmonaler Läsionen hat, kann noch nicht ab-schließend beurteilt werden. Bei Läsionen über 6mmliegt ihre Sensitivität bei immerhin 86%, bei Läsionenbis zu 5mm dagegen unter 50% [6]. Unklar ist noch,ob die DWI zur Unterscheidung zwischen benignenund malignen pulmonalen Herden eingesetzt werdenkann. Verschiedene Metaanalysen kamen diesbezüg-lich zu gegensätzlichen Ergebnissen. Auch die Frage,ob anhand von ADC-Werten Hinweise auf die Tumorartoder den Tumordifferenzierungsgrad gewonnen wer-den können, ist noch Gegenstand der Forschung. Gutdifferenzierte Adenokarzinome zeigten in einer Studiezwar höhere ADC-Werte als gering differenzierte Ade-nokarzinome, diese ersten Ergebnisse sind auf den Ein-zelfall allerdings noch nicht anwendbar (▶Abb. 7). EinVorteil der DWI im Vergleich zur T2w Sequenz bestehtdarin, dass die DWI ähnlich wie die PET-CT zwischen Tu-morgewebe und poststenotischer Atelektase unter-scheiden kann [7].

MerkeBislang ist die Datenlage bezüglich der Fähigkeit derDWI, zwischen benignen und malignen Rundherdenzu differenzieren, uneinheitlich. In einigen Fällenkann die DWI nützlich zu sein, um Tumorgewebe vonpoststenotischen Atelektasen abzugrenzen.

Pleura

In einer Studie erleichterte die DWI die prognostischwichtige Unterscheidung zwischen dem epithelialenund dem sarkomatoiden Subtyp des Pleuramesothe-

▶Abb. 7 Hochdifferenziertes Adenokarzinom des rechten Lungenober-lappens (Differenzierungsgrad G1) bei einer 55-jährigen Patientin mitlangjährigem Nikotinabusus. Das diffusionsgewichtete Bild (obereslinkes Bild) mit einem b-Wert von 1000 s/mm2, aufgenommen an einem3-Tesla-MRT, zeigt einen hyperintensen Tumor mit 2 soliden Arealen(Pfeile). Die korrespondierende ADC-Karte (oberes rechtes Bild) berech-net aus den b-Werten 0, 50, 250 und 1000 s/mm2. Der Tumor-ADC be-trägt etwa 0,5× 10 –3mm2/s. Auf der T2w Aufnahme (unteres linkes Bild)stellt sich der Tumor ebenfalls dar (Pfeile), das untere rechte Bild zeigtdie entsprechende CT der Patientin im Lungenfenster.

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lioms, wobei der sarkomatoide Typ eher einen niedri-geren ADC hatte [8]. Exsudative Pleuraergüsse zeigtenim Vergleich zu transsudativen signifikant geringereADC-Werte und ließen sich mit einer Sensitivität vonca. 90% und einer Spezifität von ca. 85% diagnostizie-ren [9]. Diese Ergebnisse sind allerdings noch nicht inFolgestudien verifiziert worden.

Mediastinum

Der ADC-Wert kann Hinweise auf die Dignität vonRaumforderungen des Mediastinums geben. Währendmaligne Läsionen wie Lymphome, invasive Thymomeoder das Bronchialkarzinom eher einen niedrigen ADC-Wert aufweisen, lassen sich in der retrosternalen Stru-ma, im nicht invasiven Thymom oder in der Thymus-Re-bound-Hyperplasie eher höhere ADC-Werte messen. InBezug auf das Lymphom-Staging liegen für die DWIähnlich gute Ergebnisse wie für die CT oder die PET-CTvor. Für die Darstellung des thorakalen Ösophaguskar-zinoms eignet sich die DWI bislang nicht.

Herz

Die Herzbildgebung gehört aufgrund der Bewegungenzu den technisch anspruchsvolleren Anwendungen derDWI. Unter Verwendung bestimmter Sequenztypen, ei-ner Atemtriggerung und einer Synchronisierung auf dieDiastole gibt es zu diesem Thema erste Studien. Bislangwurde eher mit niedrigen b-Werten (bis 400 s/mm2) ge-arbeitet. Mögliche zukünftige Indikationen sind die Dif-ferenzierung von nekrotischem und vitalem Myokardim Rahmen der Ischämie-Abklärung, die Myokarditisdi-agnostik, die Differenzialdiagnose von Herztumorensowie die Quantifizierung myokardialer Fibrosen.

MerkeMögliche Anwendungsgebiete der thorakalen DWIsind vor allem die nicht invasive Diagnostik pulmo-naler, mediastinaler und kardialer Erkrankungen.

LeberAllgemeines

Diffusionsgewichtete Sequenzen gehören mittlerweilezu den Standardsequenzen in der Leberbildgebung.Sie spielen eine wichtige Rolle in der Differenzialdiag-nostik von fokalen und diffusen Lebererkrankungenund für die Therapiekontrolle bei malignen Erkrankun-gen. Die Bilder werden i. d. R. atemgetriggert akqui-riert. Die Wahl der b-Werte hängt von den technischenMöglichkeiten und der beabsichtigten Auswertung abund umfasst meist Werte zwischen 0 und 1000 s/mm2.Mindestens ein niedriger (0–100 s/mm2) und ein höhe-rer (500–1000 s/mm2) b-Wert sollten jedoch immeraufgenommen werden.

MerkeIn der Leberbildgebung sind DWI-Bilder mit niedrigenb-Werten (0 <b<100 s/mm2) gut geeignet, um Leber-läsionen nachzuweisen. Zur Charakterisierung vonLebererkrankungen sind auch höhere b-Werte undeine ADC-Auswertung erforderlich.

Nachweis von Leberläsionen

Der Nachweis von Leberläsionen ist die am bestenetablierte und am weitesten verbreitete Indikation. Le-berläsionen sind als hyperintens zum umliegenden Le-bergewebe und bereits auf diffusionsgewichteten Auf-nahmen mit niedrigem b-Wert gut abzugrenzen. Aufdiffusionsgewichteten Aufnahmen mit höheren b-Wer-ten zeigen zystische Läsionen bereits einen Signalver-lust, während solide Raumforderungen sich aufgrundihrer eingeschränkten Diffusion weiterhin gut vom um-gebenden Parenchym abheben (▶Abb.8). Hinsichtlichdes Nachweises von Metastasen ist die DWI anderenSequenzen gleichwertig oder überlegen [10, 11]. DieSensitivität der DWI beim Nachweis von hepatozellulä-ren Karzinomen variiert hingegen stark zwischen denStudien. Die höchste Sensitivität bietet vermutlicheine Kombination aus DWI und einer kontrastverstärk-ten Sequenz.

▶Abb. 8 62-jährige Patientin mit Gewichtsverlust. Das diffusionsge-wichtete Bild mit einem b-Wert von 50 s/mm2 (oberes linkes Bild) zeigt2 hyperintense Leberläsionen (Pfeil und Pfeilspitze). Bei einem b-Wertvon 800 s/mm2 (oberes rechtes Bild) verschwindet die kleinere Läsion(Pfeilspitze). Auf der T2w Aufnahme (unteres linkes Bild) werden beideLäsionen dargestellt. Ausweislich der ADC-Karte (unteres rechtes Bild)beträgt der ADC-Wert der Metastase (Pfeil) etwa 1,0 ×10 –3mm2/s,während der ADC-Wert der Zyste (Pfeilspitze) bei etwa 2,9× 10 –3mm2/sliegt.


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MerkeDie höchste Sensitivität beim Nachweis von Leber-läsionen bietet eine Kombination aus DWI und kon-trastmittelverstärkter MRT.

Charakterisierung von Leberläsionen

Zur Charakterisierung von Leberläsionen ist die Analysedes hohen b-Wert-Bildes und der ADC-Karte erforder-lich. Kommt es bei hohen b-Werten zu einem Signalab-fall der Läsion, handelt es sich meist um eine benigneLäsion (▶Tab. 2). Hämangiome stellen sich häufig hy-perintens auf dem DWI-Bild mit hohem b-Wert dar, ha-ben jedoch i. d. R. einen hohen ADC-Wert (T2-shine-through-Effekt). Bleibt die Läsion hyperintens und hateinen niedrigen ADC-Wert, muss an Malignität gedachtwerden. Zwischen fokal-nodulären Hyperplasien, Ade-nomen und malignen Läsionen gibt es einen größerenÜberlappungsbereich, sodass eine ADC-Bestimmungalleine nicht ausreicht, um die Läsion zu charakterisie-ren. Durch Analysen von Aufnahmen mit vielen b-Wer-ten (IVIM) kann sich die Charakterisierung der Läsionverbessern.

MerkeBei der Beurteilung der Dignität einer Leberläsion istneben der Betrachtung der DWI-Bilder immer aucheine Analyse der ADC-Parameterkarte erforderlich.

Response-Evaluation von Lebertumoren

Änderungen der ADC-Werte nach systemischer oderlokoregionärer Therapie können einer Tumorgrößen-änderung vorausgehen. In ersten Studien war eine er-folgreiche Therapie bei vielen Tumoren mit einem frü-hen Anstieg der ADC-Werte verbunden. Dieser Anstiegreflektiert vermutlich einen Zerfall des Tumorgewebes[12]. Die Höhe der prätherapeutischen ADC-Wertescheint außerdem bereits vor Einleitung einer TherapieHinweise auf ein mögliches Therapieansprechen liefernzu können. Da allerdings in einigen Studien höhereWerte mit einer besseren Prognose assoziiert waren,in anderen jedoch niedrigere Werte, sind vermutlichweitere Faktoren wie die Art des Tumors und die Artder Therapie von Bedeutung.

Diffuse Lebererkrankungen

In den vergangenen Jahren wurde der Stellenwert derDiffusionsbildgebung in der Diagnostik von diffusenLebererkrankungen wie der Leberfibrose und -zirrhoseevaluiert. Im fibrozirrhotischen Leberparenchym sinddie ADC-Werte niedriger als im gesunden Leber-gewebe, allerdings ist die genaue Beziehung zwischenFibrosegrad und ADC-Wert noch unklar [13]. In einerStudie stand – bei einem Cut-off-Wert des ADC von1,21×10–3 mm2/s – eine Area-under-the-curve (AUC)von 0,92 für den Nachweis einer schweren Fibrose [14].

Gallenwege

Welchen Stellenwert die DWI bei Erkrankungen derGallenwege hat, ist bisher nur wenig untersucht. Es las-sen sich aber erste Trends zum Einsatz der DWI aus dervorhandenen Literatur ableiten. Die Akquisition vonAufnahmen mit hohen b-Werten kann dabei helfen,die Ursache von Gallengangsstrikturen einzuordnenund insbesondere zwischen benignen und malignenStrikturen zu unterscheiden. Die Nachweisrate von ex-trahepatischen, insbesondere ampullären cholangio-zellulären Karzinomen kann ebenfalls durch die zusätz-liche Akquisition einer DWI-Sequenz verbessert werden[15].

PankreasAllgemeines

Zur Diffusionsbildgebung des Pankreas existierendeArbeiten befassen sich vor allem mit dem Nachweisund der Charakterisierung von Adenokarzinomen, neu-roendokrinen Tumoren, zystischen Läsionen und derAbgrenzung neoplastischer von entzündlichen Prozes-sen. Die Diffusionsparameter des gesunden Pankreas-gewebes hängen von auch von Alter, Geschlecht undder Organregion ab. Die ADC-Werte nehmen mit demAlter ab und sind im Pankreaskopf höher als in der Cau-da pancreatis. Besondere Bedeutung kann der DWI beikleinen malignen Läsionen des Pankreas zukommen.

Adenokarzinom des Pankreas undPankreatitis

Die klinisch wichtigsten Erkrankungen der Bauchspei-cheldrüse sind das Adenokarzinom und die Pankreati-tis. Insbesondere die fokale, raumfordernde Pankreati-tis kann in der konventionellen Schnittbilddiagnostikoft nicht sicher vom Pankreaskarzinom unterschiedenwerden. Die DWI kann die Sensitivität beim Nachweisvon Pankreaskarzinomen erhöhen (▶Abb. 9). Da auchdie fokale Pankreatitis eine im Verhältnis zum norma-len Pankreasgewebe eingeschränkte Diffusion auf-weist, bleibt die Spezifität der DWI in dieser Fragestel-lung jedoch begrenzt [16]. Zudem weisen gut differen-zierte Tumoren nicht notwendigerweise niedrigereADC-Werte als gesundes Pankreasgewebe auf [17].

▶ Tab. 2 DWI/ADC-Verhalten verschiedener Läsionen.

Läsion b=0 s/mm2 b>500 s/mm2 ADC

benigne Läsion(z. B. Zyste)

hyperintens hypointens hoch

T2-shine-through-Effekt(z. B. Zyste, Hämangiom)

hyperintens hyperintens hoch

maligne Läsion(z. B. Metastase)

hyperintens hyperintens niedrig

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MerkeDie DWI ergänzt die konventionelle kontrastmittel-verstärkte MRT des Pankreas vor allem bei solidenRaumforderungen. Verlässliche Daten zur Sensitivitätund Spezifität der DWI liegen allerdings noch nichtvor.

Zystische Pankreasläsionen

Die bisher verfügbaren Daten zur Differenzierung vonzystischen Pankreasläsionen sind widersprüchlich, so-dass eine breite Anwendung aktuell nicht empfohlenwerden kann [18]. Orientierend kann die DWI manch-mal Hinweise auf die Dignität der zystischen Läsion lie-fern. Eine eingeschränkte Diffusion findet sich eher inzystischen Neoplasien, Nekrosen oder Abszessen.

Neuroendokriner Pankreastumor

Die Sensitivität beim Nachweis sowohl eines primärenneuroendokrinen Tumors als auch der entsprechendenLebermetastasen kann man erhöhen, wenn man dieDWI zum Untersuchungsprotokoll hinzufügt. Schlechtdifferenzierte Tumoren weisen eher niedrigere ADC-Werte auf.

GastrointestinaltraktAllgemeines

Die MRT der Hohlorgane des Gastrointestinaltraktswird erschwert durch Atembewegung, Darmperistaltikund Suszeptibilitätsunterschiede. Bewegungsartefaktelassen sich durch eine Atemtriggerung und eine Präme-dikation zur Herabsetzung der Darmperistaltik (z. B.Butylscopolamin) reduzieren. Eine Darmdistension mitFlüssigkeit analog zur MR-Enterografie kann die Quali-tät der DWI entscheidend verbessern, weil Suszeptibili-tätsartefakte durch diese Vorbereitung deutlich verrin-gert werden.

MerkeSuszeptibilitätsartefakte in der Darm-DWI lassen sichdurch eine Darmdistension mit Flüssigkeit ähnlichwie bei der MR-Enterografie verringern.

Anorektalregion

In der Regel kann für die Anorektalregion eine DWI-Se-quenz in freier Atmung verwendet werden, da Atem-bewegungen in dieser Region meist keine Rolle spie-len. Medikamente zur Herabsetzung der Darmperistal-tik können einen geringen zusätzlichen Qualitäts-gewinn bringen. Wichtiger ist die Vermeidung vonausgeprägten Artefakten durch Luft im Rektum. Einerektale Applikation von Ultraschallgel oder Wasserkann hier Abhilfe schaffen. Pathologische Prozessewerden meist erst bei hohen b-Werten (mindestens800–1000 s/mm2) sichtbar.

MerkeBei deutlich luftgefüllter Rektumampulle kann dieInstillation von Ultraschallgel die Bildqualität ent-scheidend verbessern.

Entzündliche Darmerkrankungen

Indikationen zur MR-Enterografie sind vor allem dieDiagnostik von chronisch entzündlichen Darmerkran-kungen und die Tumorerkennung. Aktiv entzündlicheDarmsegmente zeigen ödematöse Veränderungen derverdickten Wand. Zellschwellung und Hyperzellularitätführen zu einer reduzierten Diffusion von Wasser in derDarmwand. Erkrankte Darmsegmente zeigen dahereine erhöhte Signalintensität auf diffusionsgewichte-ten Aufnahmen mit hohen b-Werten (▶Abb. 10). DieADC-Wertbestimmung in der Darmwand ist aufgrundder Peristaltik und der Artefakte mit einem größerenUnsicherheitsfaktor behaftet als in den meisten ande-ren Körperregionen. Etabliert hat sich der Einsatz hö-herer b-Werte von 800–1000 s/mm2 [19]. Für die Ein-schätzung der entzündlichen Aktivität chronisch ent-zündlicher Darmerkrankungen wie dem Morbus Crohnerreicht die diffusionsgewichtete MRT die Genauigkeitder kontrastmittelverstärkten MRT [19]. Perforationenund Fisteln sollten zusätzlich in konventionellen undkontrastmittelverstärkten Sequenzen beurteilt wer-den.

▶Abb. 9 68-jährige Patientin mit Raumforderung des Pankreas. Auf derT2w Aufnahme (oberes linkes Bild) ist eine Raumforderung im Pankreas-schwanz (Pfeil) mit Infiltration der V. lienalis zu erkennen. Die Diffusions-wichtung (oberes rechtes Bild, b-Wert 800 s/mm2) zeigt einen vor allemim Randbereich diffusionsgestörten, zentral liquiden Tumor (Pfeil). Ge-mäß ADC-Karte (unteres linkes Bild) liegt der ADC-Wert im Randbereichdes Tumors (unteres rechtes Bild) bei etwa 0,9 ×10 –3 mm2/s. Die Histo-logie erbrachte die Diagnose eines sarkomatoiden Pankreasschwanzkar-zinoms.


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MerkeDie diffusionsgewichtete MR-Enterografie ermög-licht die Beurteilung der entzündlichen Aktivität desMorbus Crohn.

Darmwandfibrosen, wie sie im chronischen Stadiumauftreten, können ebenfalls zu einer Absenkung desADC-Wertes führen. Während bislang noch kein statis-tisch signifikanter Zusammenhang zwischen histologi-schem Entzündungsgrad und ADC-Wert nachgewiesenwerden konnte, gelang dieser Nachweis im Zusammen-hand mit dem Fibrosegrad [20].

Aktiv entzündlich veränderte Darmsegmente unter-scheiden sich von chronisch entzündlich-fibrotisch ver-änderten auch durch ein höheres mikrovaskuläres Vo-lumen. Dieses kann im Rahmen einer IVIM-Analysenachgewiesen werden. In einer Arbeit trug der „schnel-le Anteil“ der Diffusion bei niedrigen b-Werten in aktiventzündlichen Darmabschnitten stärker zur ADC-Ab-senkung bei als der „langsame Anteil“ bei hohen b-Werten [21]. Wenn diese Ergebnisse reproduziert wer-den können, erscheint eine Unterscheidung von akti-ven und inaktiven fibrotischen Veränderungen anhandder Diffusionsbildgebung möglich.

MerkeZusätzlich zur üblichen MR-Enterografie kann dieDWI die diagnostische Sicherheit verbessern. Zudemkönnen möglicherweise aktive Entzündungsherdevon chronisch fibrotischen Veränderungen unter-schieden werden.

Maligne Erkrankungen

Im oberen Gastrointestinaltrakt kann die DWI zur Ver-besserung der Tumorerkennung eingesetzt werden.Eine Raumforderung oder Wandverdickung in Kombi-nation mit einer eingeschränkten Diffusion sollte anein malignes Geschehen denken lassen. Für das Rek-tumkarzinom erhöht die DWI-Sequenz als Ergänzungzur üblichen T2w Bildgebung die Genauigkeit der Tu-morerkennung (▶Abb. 11). Zudem erleichtert sie denNachweis von Lymphknotenmetastasen.

UrogenitalsystemAllgemeines

Für die Darstellung des Urogenitalsystems und der Be-ckenorgane spielt die DWI eine zunehmend wichtige,im Fall der Prostata sogar herausragende Rolle. Wie inanderen Körperregionen auch, liegen die ADC-Wertevon Malignomen und Entzündungen der Beckenorganei. d. R. unterhalb der Werte von Vergleichsgeweben imgesunden Organ. Es muss beachtet werden, dass dieWahl der b-Werte die Grundlage der DWI ist. Es gibtStudien, die durch unterschiedliche Wahl der b-Wertezu völlig verschiedenen Ergebnissen gekommen sind.

MerkeDie Aussagekraft der DWI wird entscheidend durchdie Wahl der b-Werte – der Berechnungsgrundlagedes ADC-Wertes – bestimmt. Je nach Erkrankunghaben Diffusions- oder Perfusionseffekte einenunterschiedlichen Einfluss.

▶Abb. 10 MRT einer 33-jährigen Patientin mit Verdacht auf Morbus Crohn. Die DWI-Bilder (obere Bilder, b-Werte 0, 50, 250 und 800 s/mm2)zeigen eine mit zunehmenden b-Werten persistierende Signalanhebung der Darmwand im terminalen Ileum (Pfeil). Die nicht pathologischveränderten Darmwände verlieren mit zunehmendem b-Wert an Signal. Die ADC-Karte (unteres linkes Bild) zeigt eine ADC-Absenkung in derWand des distalen Ileums (Pfeil). In der Balanced-FFE (unteres mittleres Bild) und der kontrastverstärkten, fettsupprimierten T1w-Bildgebung(unteres rechtes Bild) sind die Wandverdickung und eine vermehrte Kontrastmittelanreicherung der Darmwand zu erkennen (Pfeil).

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Uterus und Zervix

Je nach zugrunde gelegter Studie und Untersuchungs-technik liegen die ADC-Werte des normalen Myometri-ums zwischen 1,1 und 1,8 ×10–3mm2/s. Die Adeno-myose des Uterus als nicht neoplastische, relativ häufi-ge Erkrankung mit ektopem Endometrium innerhalbdes Myometriums kann fokal oder diffus auftreten undweist eine niedrige bismittlere Signalintensität im diffu-sionsgewichteten Bild auf. Die ADC-Werte lagen einerStudie zufolge unter denen des normalen Myometriumsbei etwa 0,86±0,30×10 –3mm2/s [22]. Leiomyome alsdie häufigsten benignen Raumforderungen im Uteruskönnen histologisch teils sehr komplex sein. Dadurcherklärt sich ihre Variabilität in der DWI. Die Spannbreitevon ADC-Werten, die in Uterusmyomen gemessen wor-den sind, lag je nach angewandter Technik zwischenetwa 0,6 ×10–3mm2/s und 1,5×10–3mm2/s. Degene-rierte oder therapierte Leiomyome haben eher höhereADC-Werte (▶Abb. 12). Uterine Leiomyosarkome alsmögliche Differenzialdiagnose degenerierter Myomeließen sich in einer Studie überwiegend anhand ihresniedrigeren ADC-Wertes von den Myomen unterschei-den [23]. Allerdings gibt es, wenn man die derzeitigeLiteratur betrachtet, noch große Überschneidungeninsbesondere auch zu nicht degenerierten Uterusmyo-men.

Uterusmyome sind ferner ein Beispiel für gut vaskulari-sierte Raumforderungen, in denen Perfusionseinflüsseeine große Rolle spielen. Der Therapieerfolg der Myom-behandlung mittels hochfokussiertem Ultraschall(HIFU) ließ sich in einer Studie am besten an einem per-fusionsgewichteten ADC-Wert ablesen [24].

MerkeUterusmyome sind ein gutes Beispiel für gut vaskula-risierte Raumforderungen, in denen Perfusionsein-flüsse eine große Rolle spielen.

Obwohl die MRT zur Diagnostik des Endometriumkar-zinoms nicht indiziert ist, war in Studien anhand derADC-Werte eine Differenzierung zwischen malignenund benignen Läsionen möglich. So lag der ADC-Wertbenigner Läsionen in einer Studie immer über 1,28×10 –3mm2/s. In der Beurteilung der extrauterinen Tu-morausdehnung kann die DWI Zusatzinformationenzur Unterscheidung von Tumorgewebe und umgeben-dem Ödem liefern.

Studien zum Zervixkarzinom fanden überwiegendeinen statistisch signifikant niedrigeren ADC-Wert inmalignen Läsionen im Vergleich zum nicht betroffenenGewebe. Mit der DWI lässt sich der Tumor so besservom umliegenden Gewebe abgrenzen. In einigen Stu-dien korrelierte ferner der histologische Tumorgradmit dem ADC-Wert, außerdem scheint der ADC-Wert

in Plattenepithelkarzinomen niedriger zu sein als inAdenokarzinomen.

MerkeMittels DWI lässt sich ein Tumor der Cervix uteri bes-ser vom nicht betroffenen oder ödematösen Gewebeabgrenzen.

Ovar und Adnexe

Die Bildgebung sollte mit mindestens einem niedrigenund einem hohen b-Wert durchgeführt werden (z. B. b1

50–100 s/mm2, b2 750–1000 s/mm2). Für die Bildge-bung der Ovarien und der Adnexe liefert die DWI Zu-satzinformationen, die manchmal diagnostisch wert-voll sein können. Aufgrund ihrer morphologischen

▶Abb. 11 Semizirkulär wachsendes Rektumkarzinom (cT3, N1) vorRadiochemotherapie. Die DWI-Bilder (obere Bilder, b-Werte 0 und800 s/mm2) zeigen eine semizirkulär verdickte Wand des Rektums, diesich auch auf dem b800-Bild stark hyperintens darstellt. Außerdemkommt im pararektalen Fettgewebe bei 7 Uhr ein suspekter Lymph-knoten zur Darstellung. Ausweislich der ADC-Karte (unteres linkes Bild)ist der ADC-Wert in der Läsion deutlich erniedrigt. Auch in der T2w Auf-nahme (unteres rechtes Bild) ist der Tumor darstellbar.


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Heterogenität stellen sich maligne Läsionen in Ovarund Adnexe jedoch völlig unterschiedlich dar, je nach-dem, ob zystische Anteile mit niedriger Zellularität,proteinreiche oder eingeblutete Areale oder rein solideRaumforderungen vorliegen. Auf der anderen Seiteweisen zahlreiche benigne Raumforderungen wie reifeTeratome, Endometriome und funktionelle hämorrha-gische Zysten eine Diffusionsrestriktion auf.

MerkeDie DWI ist nicht geeignet, um Läsionen des Ovarsund der Adnexe hinsichtlich ihrer Dignität zu beur-teilen. Manchmal kann sie aber diagnostisch wert-volle Zusatzinformationen liefern.

Reife zystische Teratome haben meist einen niedrigenADC-Wert, der u. a. auf die enthaltenen keratinoidenSubstanzen zurückzuführen ist, ihre Signalintensitätim diffusionsgewichteten Bild (hoher b-Wert) ist daherim Gegensatz zu Zysten deutlich erhöht, der ADC-Wertrelativ niedrig (▶Abb. 13). Auch Endometriosezysten,die Blutabbauprodukte enthalten, zeigen deutlichniedrigere ADC-Werte als andere zystische Läsionen[25].

Niere

Aufgrund ihrer Wassertransportfunktion, ihrer anato-mischen Organisation und ihrer starken Durchblutungsollte die Niere ein für die DWI gut geeignetes Organsein. Allerdings sind die retroperitoneal gelegenen Nie-ren starken physiologischen Bewegungen ausgesetzt–

die vertikale Atemverschieblichkeit beträgt bis zu 4 cm.In der Regel mitteln sich die atembedingten Akquisiti-onsfehler jedoch aus, wenn die Patienten gleichmäßigatmen, sodass es möglich ist, die Bildgebung in freierAtmung mit respiratorischer Triggerung durchzufüh-ren. Die gute Durchblutung hat große Auswirkungenauf die DWI und die berechneten ADC-Werte. So führtz. B. eine Pulstriggerung i. d. R. zu zuverlässigerenMesswerten mit geringerer Standardabweichung [26].Da diese Technik aber mit längeren Akquisitionszeitenverbunden ist, wird sie vielfach nicht eingesetzt.

Die DWI kann neben der diagnostisch führenden Kon-trastmitteldynamik hilfreiche Informationen in der Dif-ferenzialdiagnostik von Nierentumoren liefern. BeiNierenzellkarzinomen erleichtert sie häufig die Ab-grenzung von Tumorthromben (▶Abb.14). In einerMetaanalyse hatten Onkozytome einen mittlerenADC-Wert von 2,01 (95%-CI 1,84–2,17), während erbei Nierenzellkarzinomen im Mittel bei 1,61 (95%-CI1,45–1,77) lag [27]. In der gleichen Studie und in aktu-elleren Arbeiten wurde nachgewiesen, dass Angio-myolipome aufgrund ihres hohen Fettgehalts einenniedrigen ADC-Wert aufweisen, der sich teilweise mitdem der Nierenzellkarzinome überschneidet. Angio-myolipome bereiten jedoch in der Differenzialdiagnoseaufgrund ihres Fettgehalts i. d. R. kaum Probleme.

▶Abb. 12 43-jährige Patientin mit Uterus myomatosus. Das T2w Bild (oberes linkes Bild), das DWI-Bild (oberes mittleres Bild, b =800 s/mm2)und die ADC-Karte (oberes rechtes Bild) zeigen ein großes intramurales Myom der Uterusvorderwand. Der ADC-Wert beträgt 1,4 ×10 –3 mm2/s.Nach der Therapie mit hochfokussiertem Ultraschall (HIFU) sind auf den gleichen Sequenzen (untere Bilder) Zeichen der Kolliquation und einAnstieg des ADC-Werts auf durchschnittlich 1,8 ×10–3 mm2/s zu erkennen.

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MerkeDie DWI ergänzt die MRT und CT in der Diagnostikvon Nierentumoren. Oft erleichtert sie die Differen-zialdiagnostik und kann bei der Abgrenzung vonTumorthromben helfen.

Obwohl Onkozytome einen eher höheren ADC-Wertaufweisen, reichen die in den bisherigen Studien zu-grunde gelegten Fallzahlen noch nicht aus, um dieEmpfehlung zur teilweisen bzw. kompletten Nephrek-tomie bei soliden Raumforderungen der Niere zu revi-dieren. Die Überschneidungsbereiche der ADC-Wertezwischen Nierenläsionen sind – je nach Studie – unter-schiedlich groß. In einer Metaanalyse aus dem Jahr2016 wurden die höchsten mittleren ADC-Werte fürZysten gemessen (mittlerer ADC-Wert 2,97), gefolgtvon▪ normalem Gewebe (mittlerer ADC-Wert 2,48),▪ Onkozytomen (mittlerer ADC-Wert 2,04),▪ Transitionalzellkarzinomen (mittlerer ADC-Wert

1,94),▪ Nierenzellkarzinomen (mittlerer ADC-Wert 1,80)

und▪ Angiomyolipomen (mittlerer ADC-Wert 1,37) [28].

Prostata

Im Rahmen der multiparametrischen Bildgebung derProstata spielt die DWI eine zentrale Rolle. Sie verbes-sert den Nachweis von Prostatakarzinomen signifikantund ist für die in der Außenzone lokalisierten Tumorenauch die wichtigste Sequenz – noch vor den T2w undden kontrastmittelverstärkten Aufnahmen. In einigenStudien ergaben sich Vorteile für den visuellen Nach-weis von Karzinomen unter Verwendung sehr hoherb-Werte von bis zu 2000 s/mm2. Allerdings bringt dieAkquisition solcher Aufnahmen auch Nachteile mitsich – z. B. ein ungünstiges SNR. Die aktuelle PI-RADS-v2-Leitlinie empfiehlt die Akquisition eines hohen b-Werts von mindestens 800–1000 s/mm2. Eine mögli-

cherweise interessante Alternative könnte die rechne-rische Simulation von DWI-Bildern mit höheren b-Wer-ten sein. Allerdings ist diese Variante derzeit noch nichtauf allen MR-Systemen verfügbar (▶Abb. 15).

In zahlreichen Studien ergab sich eine negative Korre-lation zwischen dem ADC-Wert und der klinischenAggressivität bzw. dem Gleason-Score, d. h. ein sehrniedriger ADC-Wert weist auf ein High-Risk-Karzinom

▶Abb. 13 58-jährige Patientin mit reifem Teratom des linken Ovars. Das DWI-Bild (oberes linkes Bild, b-Wert 1000 s/mm2, STIR-Fettunter-drückung) zeigt einen hyperintensen Tumor des linken Ovars (Pfeil). Ausweislich der ADC-Karte (oberes rechtes Bild) hat der Tumor einenniedrigen ADC-Wert (in diesem Fall 0,9 ×10 –3 mm2/s), vereinbar mit einem reifen Teratom. Das rechte Bild zeigt die korrespondierende T2wSequenz. Die Histologie erbrachte die Diagnose eines reifen zystischen Ovarialteratoms (Dermoidzyste) ohne Anhalt für Malignität.

▶Abb. 14 80-jähriger Patient mit hellzelligem Nierenzellkarzinom(Pfeil) und Tumorthrombus (Pfeilspitze) in der linken Nierenvene. ImDWI-Bild (oberes linkes Bild, b =0 s/mm2) ist eine Raumforderungder linken Niere mit zystischen Strukturen zu erkennen (Pfeil). Beib =800 s/mm2 (oberes rechtes Bild) sind die nicht diffusionsgestörtenZysten nicht mehr zu sehen. Aufgrund des Blutflusses verschwindendie großen Gefäße bis auf die linke Nierenvene (Pfeilspitze). Die ADC-Karte (unteres linkes Bild) zeigt, dass Tumor und Tumorthrombus einenmittleren ADC-Wert (gemittelt anhand der b-Werte 0, 50, 250 und800mm2/s) von 1,6 ×10 –3 mm2/s haben, der Bereich der ADC-Werteim partiell zystischen Karzinom beträgt dabei 0,5–2,7× 10 –3 mm2/s.Das untere rechte Bild zeigt die spätvenöse Phase der Kontrastmittel-dynamik ebenfalls mit Karzinom und Tumorthrombus.


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bzw. einen hohen Gleason-Score hin. Obwohl aufgrundder histopathologischen Heterogenität von Prostata-karzinomen und der eingeschränkten Vergleichbarkeitder in verschiedenen Studien ermittelten ADC-Wertekein genereller Cut-off-Wert angegeben werden kann,sollte spätestens ab einem ADC-Wert von unter 800×10–6 mm2/s das Prostatakarzinom erste und wichtigsteDifferenzialdiagnose sein.

MerkeDer ADC-Wert korreliert negativ mit der Aggressivi-tät des Prostatakarzinoms und dem Gleason-Score.Der b-Wert sollte mindestens 800–1000 s/mm2

betragen. Noch höhere (berechnete) b-Werte sindmöglicherweise vorteilhaft.

LymphknotenAllgemeines

Der Nachweis von Lymphknotenmetastasen gehörtaufgrund ihrer oft erheblichen therapeutischen undprognostischen Konsequenzen zu den wichtigsten Zie-len des Tumor-Stagings. Die konventionelle Schnitt-bilddiagnostik liefert lediglich morphologische Kri-terien wie Form, Größe und innere Architektur. Alsfunktionelle Technik kann die DWI prinzipiell zusätz-liche Informationen liefern, allerdings ist die Diffusionin lymphatischem Gewebe generell eingeschränkt(▶Abb. 16). Die DWI ist daher sehr gut geeignet, umLymphknoten generell nachzuweisen. In Bezug auf dieUnterscheidung zwischen Lymphknotenmetastasenund normalen Lymphknoten konzentrierten sich diebisher veröffentlichten Studien meist auf zervikale,mediastinale und pelvine Lymphknoten sowie auf das

▶Abb. 15 70-jähriger Patient mit histologisch gesichertem Prostatakarzinom in der linken Außenzone (Pfeil). Auf den DWI-Bildern (linke4 Bilder) ist zu erkennen, dass das Karzinom mit zunehmendem b-Wert (b =0 [linkes oberes Bild], 50 [linkes unteres Bild], b =800 s/mm2

[mittleres oberes Bild]) besser sichtbar wird. Bei einem rechnerischen b-Wert von 2000 s/mm2 (mittleres unteres Bild) hebt sich das Karzinomdeutlich besser vom nicht betroffenen Gewebe ab und eine weitere auffällige Region kommt besser zur Darstellung (Pfeilspitze). Die ADC-Karte (rechte 2 Bilder), berechnet aus dem b-Werten 0 und 800 bzw. 50 und 800, zeigt das Karzinom mit einem mittleren ADC-Wert von0,7 ×10 –3 mm2/s.

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Staging des Lymphoms. Insgesamt ist die Datenlagesehr heterogen und teils widersprüchlich. Was die An-zahl und Auswahl der b-Werte angeht, besteht dem-entsprechend kein Konsens, sodass teils erheblicheSchwankungen der ADC-Grenzwerte zur Unterschei-dung zwischen benignen und malignen Läsionen ange-geben werden.

MerkeDie Datenlage zum Nachweis von Lymphknotenme-tastasen und Lymphomen mit der DWI ist heterogen.Unstrittig ist, dass die DWI Lymphknoten jeglicherDignität sehr gut nachweisen kann.

Mehrere Studien weisen statistisch signifikant unter-schiedliche ADC-Werte zwischen benignen und mali-gnen Lymphknoten nach, wobei in malignen Lymph-knoten meist niedrigere ADC-Werte beobachtet wur-den als in benignen, entzündlich veränderten Lymph-knoten. Bei entzündlichen Erkrankungen wie z. B. derTuberkulose, der Sarkoidose oder der Katzenkratz-krankheit zeigten entzündliche Lymphknoten jedochauch niedrigere ADC-Werte als Metastasen, insbeson-dere dann, wenn sie relevante Mengen an fibrösem Ge-webe aufwiesen. Zudem spielt es eine Rolle, ob nekro-tische Zonen in die ADC-Messung eingeschlossen wer-den oder nicht. Nach einer aktuellen Metaanalyse lie-gen diagnostische Genauigkeit und negativer Vorher-sagewert der DWI in Bezug auf Lymphknotenmetasta-sen jedoch bei etwa 90% [29].

MerkeIn den meisten Studien weisen Lymphknotenmetas-tasen niedrigere ADC-Werte auf als benigne Lymph-knoten – außer bei zentral nekrotischen Lymph-knotenmetastasen. Allerdings haben auch benigneLymphknoten manchmal niedrige ADC-Werte.

Gegenüber der FDG-PET bzw. PET-CT wies die DWImeist eine niedrigere Rate falsch positiver Lymphkno-ten und somit eine geringere Tendenz zum Over-Stag-ing auf [8]. Daten zur DWI pelviner Lymphknoten sinduneinheitlich: Während manche Studien in Abhängig-keit des verwendeten Cut-Offs über eine gute Sensitivi-tät und Spezifität von ca. 86% bzw. 85% bezüglich derDiagnose von Lymphknotenmetastasen beim Prostata-karzinom berichteten, zeigte eine Studie erheblichschlechtere Ergebnisse mit einer Sensitivität von ca.19% bzw. einer Spezifität von etwa 46% [30]. Demge-genüber wurde beim Staging des Rektumkarzinomseine bessere Sensitivität und Spezifität durch die Kom-bination von DWI mit konventioneller MRT im Vergleichzur CT berichtet. Im Rahmen des Lymphom-Stagingsdürfte die Diffusionsbildgebung aufgrund der fehlen-den Strahlenbelastung besonders bei pädiatrischenPatienten oder im Rahmen längerer Nachsorge-Inter-valle in Zukunft eine wichtige Rolle einnehmen.

▶Abb. 16 56-jähriger Patient mit histologisch gesicherten Lymphkno-tenmetastasen eines Tonsillenkarzinoms. Das DWI-Bild (linkes Bild, b =800 s/mm2) zeigt die großen links zervikalen Metastasen (große Pfeile)sowie kleine unspezifische Lymphknoten auf der rechten Halsseite. Aus-weislich der ADC-Karte (rechtes Bild) liegen die ADC-Werte sowohl inden Metastasen als auch in den übrigen unspezifischen Lymphknotender Gegenseite bei etwa 0,5 ×10 –3 mm2/s.

KERNAUSSAGEN

▪ Wassermoleküle im menschlichen Körper werden in ihrerDiffusion durch verschiedene Strukturen wie Zellmembranenund Makromoleküle gehindert. Grundlage der Diffusions-bildgebung sind die unterschiedlichen Eigenschaften ver-schiedener normaler und geschädigter Körperstrukturen inHinsicht auf ihre Diffusionsrestriktion.

▪ Physiologische Bewegungen wie Atmung, Herzschlag, Pulsa-tionen und Peristaltik sowie nicht physiologische Bewegun-gen haben einen großen Einfluss auf die Messgrößen in derDiffusionsbildgebung. Insbesondere die Einflüsse der Ge-webeperfusion kann man sich dabei auch gezielt zunutzemachen.

▪ Die Diffusionsbildgebung sollte grundsätzlich fettunter-drückt durchgeführt werden. Eine homogene Fettunter-drückung hat entscheidenden Einfluss auf die Bildqualität.

▪ Die Diagnostik des ischämischen Schlaganfalls, des Statusepilepticus und die Abklärung entzündlicher Veränderungensind eindeutige Indikationen der DWI im Bereich des ZNS.Sinnvoll ist die DWI zudem in der Lymphomdiagnostik ein-setzbar.

▪ Im Bereich der Bildgebung von Thorax und Abdomen hat sichdie DWI insbesondere in der Tumordiagnostik durchgesetzt.Ein breiter Konsens bezüglich der anzuwendenden Techniken– insbesondere der Wahl der b-Werte und der Art der ADC-Berechnung – besteht jedoch noch nicht.


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Interessenkonflikt

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonfliktbesteht.

Über die Autoren

Guido Matthias Kukuk

Priv.-Doz. Dr. med. Studium der Human-medizin in Bonn, Valencia und Zürich.Facharztausbildung zum Radiologen inBonn. Seit 2014 Oberarzt der Radiologi-schen Klinik der Universitätsklinik Bonn.Klinische Schwerpunkte: MR-Tomografie,abdominelle und urogenitale Radiologie.

Susanne Greschus

Dr. med. Studium der Humanmedizin ander Friedrich-Wilhelms-Universität Bonnund der Westfälischen Wilhelms-Universi-tät Münster. Facharztausbildung zur Ärz-tin für Radiologie und Neuroradiologie inden Universitätskliniken Gießen und

Bonn. Seit 2012 Oberärztin in der Radiologischen Klinik derUniversitätsklinik Bonn. Klinische Schwerpunkte: Neuro-radiologie, Kopf-Hals-Diagnostik.

Jan Goldstein

Dr. med., M.A. 2003–2012 Studium derHumanmedizin und der Philosophie ander Universität Düsseldorf. 2013 Promo-tion an der Universität Ulm. 2012–2015und seit 2016 Assistenzarzt am Institutfür Diagnostische und Interventionelle

Radiologie des Städtischen Klinikums Solingen, 2015–2016Assistenzarzt an der Radiologischen Klinik des Universitäts-klinikums Bonn.

Claus Christian Pieper

Dr. med. 2005–2011 Studium der Hu-manmedizin an der Medizinischen Fakul-tät der Westfälischen Wilhelms-Universi-tät Münster (WWU). Promotion an derWWU. Seit 2011 wissenschaftlicher Mit-arbeiter in der Radiologischen Klinik der

Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn. Klinischeund wissenschaftliche Schwerpunkte: Interventionelle Radio-logie, onkologische Bildgebung, interventionelle Onkologie,Bildgebung und interventionelle Therapien des Lymph-systems.

Korrespondenzadresse

Priv.-Doz. Dr. med. Guido M. KukukRadiologische Universitätsklinik BonnFE MRTSigmund-Freud-Straße 2553127 BonnTel.: 022828715874E-Mail: [email protected]

Danksagung

Wir danken Frau Dr. rer. nat. Petra Mürtz für die kriti-sche Durchsicht des Manuskripts.

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Bibliografie

DOI http://dx.doi.org/10.1055/s-0042-122605Radiologie up2date 2017; 17: 83–103© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New YorkISSN 1616-0681

ERRATUM

Kukuk GM, Greschus S, Goldstein J, Pieper CC. Diffusionsbild-gebung: Technik und klinische Anwendung. Radiologieup2date 2017; 17 (01): 83–103, DOI: 10.1055/s-0042-122605In die o. g. Arbeit hat sich leider ein durchgehender Fehler ein-geschlichen.Die Angabe der Maßeinheit beim ADC-Wert ist nicht korrektund muss lauten: mm2/s. (Die Maßeinheit beim b-Wert istkorrekt mit s/mm2 im Artikel angegeben.)Die Online-Version wurde im September 2017 korrigiert.


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Diese Fortbildungseinheit ist 12 Monate online für die Teilnahme verfügbar.Sollten Sie Fragen zur Online-Teilnahme haben, finden Sie unter http://cme.thieme.de\hilfeeine ausführliche Anleitung. Wir wünschen viel Erfolg beim Beantwortender Fragen!

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VNR 2760512017152372753

Frage 1

Welche der folgenden Aussagen zur Diffusionsbildgebung istnicht richtig?

A Mit der DWI wird die Brown’sche Molekularbewegung aufdem MRT-Bild sichtbar gemacht.

B Bei der Standardsequenz nach Stejskal und Tanner werdenstarke Magnetfeldgradienten vor und nach einem Inver-sionsimpuls geschaltet. Bewegte Spins werden nicht voll-ständig rephasiert.

C Der b-Wert beschreibt u. a. die Gradientenstärke der diffu-sionsgewichteten Sequenz.

D Blutflussbewegungen haben im Allgemeinen keinen Ein-fluss auf das DWI-Signal.

E Um den Diffusionskoeffizienten D des Gewebes bestimmenzu können, müssen mindestens 2 Messungen mit unter-schiedlichen b-Werten durchgeführt werden.

Frage 2

Die Diffusionsbildgebung hat mittlerweile einen großenStellenwert in der MRT-Diagnostik. Welche der folgendenAussagen ist richtig?

A Atmung und Herzbewegung sind unproblematisch für dieDiffusionsbildgebung.

B Problematisch sind Organe mit kurzen T2-Relaxations-zeiten.

C Der ADC-Wert ist ein quantitativer Parameter und hängtnicht vom b-Wert ab.

D Der ADC-Wert von Organen hängt nicht von ihrer Perfusionab.

E Für die meisten Indikationen sind bereits Standards derDWI definiert.

Frage 3

Welche der folgenden Aussagen ist nicht richtig?

A Die DWIBS-Technik eignet sich zum Staging und zur Ver-laufskontrolle von Lymphom-Erkrankungen.

B Bei der DWIBS wird häufig kein ADC-Wert berechnet.C Der Bildeindruck bei der DWIBS ist ähnlich zur PET.D Die Analyse bei der DWIBS findet meist visuell-qualitativ an

invertierten Bildern statt.E Die DWIBS wird i. d. R. ohne Fettunterdrückung durchge-

führt.

Frage 4

Welche der folgenden Aussagen zu Diffusionsstörungen beimStatus epilepticus ist nicht richtig?

A Sie finden sich häufig in der Substantia nigra und im Klein-hirn.

B Die Diffusionsstörungen liegen oft einseitig kortikal undsparen das Marklager aus.

C Hippokampus und posteriorer Thalamus sind oft beteiligt.D Die Diffusionsstörungen lassen sich keinem Gefäßterrito-

rium zuordnen.E Die Diffusionsstörungen sind meist reversibel.

Frage 5

Welche der folgenden Aussagen ist am ehesten richtig?

A Mit der DWI lassen sich intrakranielle Neoplasien und Hirn-metastasen gut voneinander abgrenzen.

B ZNS-Lymphome zeigen typischerweise höhere ADC-Werteals die zerebrale Toxoplasmose.

C Die DWI ist gut geeignet, um Epidermoidzysten von Arach-noidalzysten abzugrenzen.

D Der ADC-Wert ist nahezu proportional zur Tumorzelldichte,d. h. mit höherer Zelldichte steigt der ADC-Wert.

E In der Diagnostik einer Herpes-Enzephalitis hat die DWIderzeit keinen Stellenwert.

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Fortsetzung ...

Frage 6


A Nervenfaserbündel eignen sich aufgrund ihres hohenOrganisationsgrades gut zur Darstellung im Rahmen derDiffusionstensorbildgebung.

B Lymphknotenmetastasen stellen sich i. d. R. hyperintens inder DWI dar.

C Aufgrund ihres hohen Flüssigkeitsgehalts weisen Abszessei. d. R. keine Diffusionsstörung auf.

D Phlegmonöse Entzündungen sind i. d. R. nicht diffusions-gestört.

E Bei der Einschätzung der entzündlichen Aktivität von chro-nisch entzündlichen Darmerkrankungen erreicht die DWIdie Genauigkeit der kontrastmittelverstärkten MRT.

Frage 7

Welche der folgenden Aussagen ist am ehesten richtig?

A Zum Nachweis pulmonaler Läsionen ist die DWI aufgrundder starken thorakalen Bewegungen nicht geeignet.

B Für das thorakale Lymphom-Staging ist die DWI geeignetund kann der PET-CT vergleichbare Ergebnisse liefern.

C Die DWI ist zur Unterscheidung zwischen malignen undbenignen Rundherden gut geeignet.

D Die DWI liefert gute Ergebnisse für das lokale Staging desÖsophaguskarzinoms.

E Die DWI hat sich in der prognostisch wichtigen Unter-scheidung der Pleuramesotheliom-Subtypen bereits alsStandardmethode etabliert.

Frage 8


A Zum Nachweis von Lebermetastasen ist die DWI sehr gutgeeignet und anderen MRT-Sequenzen gleichwertig oderüberlegen.

B Zur Charakterisierung von Leberläsionen sind DWI-Aufnah-men mit hohem b-Wert und die Analyse der ADC-Karte er-forderlich.

C Leberhämangiome zeigen häufig einen T2-shine-through-Effekt.

D Zukünftig kann die DWI möglicherweise dabei helfen, zwi-schen benignen und malignen Gallengangsstrikturen zuunterscheiden.

E Ein Therapieansprechen von Lebermetastasen geht i. d. R.mit einem Abfall des ADC-Werts einher.

Frage 9


A Die diffusionsgewichtete MRT ermöglicht die Beurteilungvon entzündlichen Veränderungen beim Morbus Crohn.

B Uterusmyome weisen eine große morphologische Spann-breite auf, die sich in einem breiten Spektrum von ADC-Werten widerspiegelt.

C Die diffusionsgewichtete MRT ist gut geeignet, um zwi-schen benignen und maligen Läsionen des Ovars zu diffe-renzieren.

D Reife Teratome haben meist einen niedrigen ADC-Wert.E Mit der DWI lässt sich ein Tumor der Cervix uteri besser vom

nicht betroffenen oder ödematösen Gewebe abgrenzen.

Frage 10


A Angiomyolipome haben als benigne Nierentumoren meisteinen hohen ADC-Wert.

B Der ADC-Wert korreliert mit der Aggressivität des Prosta-takarzinoms.

C Lymphknotenmetastasen lassen sich anhand ihres ADC-Wertes i. d. R. von entzündlich veränderten Lymphknotenunterscheiden.

D Die DWI ist die wichtigste Sequenz zur Diagnose der Pros-tatakarzinoms in der Außenzone.

E Eine Pulstriggerung führt an der Niere i. d. R. zu zuverlässi-geren Messwerten mit geringerer Standardabweichung.


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Diffusionsbildgebung: Technik und klinische Anwendung · Radiologie up2date 2017; 17: 83–103 85...

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