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Einschub Lungenbildgebung Wirbelsäule. Grundlagen der MRT. Frakturen Degenerative Veränderungen Bandscheibenläsionen Raumforderungen Technik der MRT , Indikationen & Anwendung

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Einschub Lungenbildgebung

Wirbelsäule. Grundlagen der MRT.

Prof. Thorsten Bley / Dr. Tobias Wech

Frakturen Degenerative Veränderungen

Bandscheibenläsionen Raumforderungen

Technik der MRT , Indikationen & Anwendung

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Case of the week

1. Normalbefund

2. Pneumonie

3. Suspekter Rundherd

4. Pulmonal-venöse Stauung

5. V.a. pulmonal-arterielle Hypertonie

Wie lautet Ihre Diagnose?

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Wiederholung Thorax – Anatomie (Hilusstrukturen)

Normalbefund Hili verplumpt

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Zentrale Lungenstrukturen

„amputierte Hili“: Bild der pulmonal-arteriellen Hypertonie

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungendurchblutung

n o r m a l e D u r c h b l u t u n g s v e r t e i l u n g

Verhältnis Lungenspitze vs. Lungenbasis 0.6 bis 0.8

Behinderung des pulmonalvenösen Abflusses

(z.B. Linksherzinsuffizienz oder Mitralklappenvitien)

Rückstau in die Lungenvenen

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Stauungszeichen

• vermehrte Lungengefäßzeichnung,

„Kranialisation“ der Perfusion

• unscharfe Gefäßkonturen, betonte /

verwaschene Hili

• peribronchiales Cuffing

• verdickte Interlobien, interstitielle

Zeichnungsvermehrung

• später vermehrte Transudation von

Flüssigkeit in das Interstitium und

die Alveolen konfluierende

Fleckschatten (alveoläres Ödem)

direkte Stauungszeichen (i. d. R.

symmetrisch) zusätzliche Hinweise

• Kardiomegalie

• schnelle Dynamik im Verlauf

• Pleuraergüsse oft re. > li

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen

akute pulmonalvenöse Stauung

Hili unscharf, verplumpt konfiguriert,

prominente Lungengefäße, Kerley-Linien, Pleuraergüsse

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen – DD pulmonaler Verschattungen

Lungenödem

Schmetterlingsödem“, hilifugale Konfiguration

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen – DD pulmonaler Verschattungen

ARDS (acute respiratory distress syndrome)

Vollbild: „white lung“; siehe auch Homepage Anästhesie UKW

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Eine Atelektase ist ein kollabierter Lungenabschnitt, der mit wenig

oder keiner Luft gefüllt ist

• passiv, infolge einer Kompression

des Lungenparenchyms

• z.B. bei Pneumothorax oder

Pleuraerguss

Kompressionsatelektase Resorptionsatelektase

• infolge einer Obstruktion eines

Haupt-, Lappen- oder

Segmentbronchus

• auch Obstruktionsatelektase

genannt

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Resorptionsatelektase

• Verschattung – mit für die betroffen

Lappen/Segmente typischer Form

und Topographie

• Verlagerung der Interlobärsepten

zum Herdbefund hin

direkte Atelektasezeichen indirekte Atelektasezeichen

• ipsilateraler Zwerchfellhochstand

• Mediastinalverlagerung zur

betroffenen Seite

• kompensatorische Überblähung

benachbarter Lungenareale

• Engstellung der Rippen (ipsilateral)

• fehlendes Bronchopneumogramm

innerhalb der Atelektase

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen – DD pulmonaler Verschattungen

Mittellappen-Atelektase

Verlagerung der Pleuraspalten, ML-verschattet, Zwerchfellhochstand re.

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen – DD pulmonaler Verschattungen

Pneumonie

vermehrtes Volumen der Verschattung, pos. Aerogramm, Umgebung nicht überbläht

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Pneumonien: lobär / bronchial / interstitiell

• punkt- bis streifenförmig

• atypische Pneumonien

• DD: Sarkoidose Stadium III

interstitielle Zeichnungsvermehrung alveoläre Zeichnungsvermehrung

• flächige Verschattung (teils

inhomogen)

• viele Pneumonien

• Atelektasen (flächige ZV!)

spezifischer Erreger kaum an Hand des Rx eingrenzbar

Lokalisation im Summationsbild teils nicht eindeutig

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lobärpneumonie

Positives Bronchopneumogramm negatives Silhouettenphänomen

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Einschmelzende Pneumonie

Einschmelzende Pneumonie

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Einschmelzende Pneumonie

Einschmelzende Pneumonie

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Aspergillus Spezies

(insb. Aspergillus fumigatus)

1) Allergische bronchopulmonale Aspergillose

2) Aspergillom

3) Invasive Aspergillose

Pilzpneumonie- opportunistisch-pathogene Pilze

• Candida

• Mucoraceae

• Cryptococcen

• Fusarien

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Allergische bronchopulmonale Aspergillose

Typ I IgE +Typ III IgG allerg.

Reaktion

gegen Aspergillus fumigatus

• Bronchiektasen

• wandernde Infiltrate

• Schleimretention

• Überblähung

• Fibrose

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Aspergillom

Myzetom, Pilz-/Fungusball

präformierte Höhle (z.B. TBC-Kaverne), nicht invasiv

intrakavitäre Masse mit umgebender Luftsichel, Mobilität bei Lagewechsel

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Invasive Aspergillose

Störung der zellulären Abwehr

Auskeimung von Sporen im Bronchialsystem

Hyphenbildung - Invasivität

Eindringen in Bronchialwände

und dann in parallel verlaufende Arterien

lokale Thrombose

mit nachfolgender hämorrhagischer Infarzierung

Histopatho: abszedierende Entzündung

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Invasive Aspergillose

1. Zahlreiche, unscharf begrenzte Noduli, typischerweise 0,5-3 cm

„Infarktzonen“

2. angrenzende ringförmige Milchglasverdichtung, „Halozeichen“

„aleveoläre Hämorrhagie“

Baseline Rundinfiltrat & Halo

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Invasive Aspergillose

Kavernenbildung, Luftsichelzeichen ab 2. Woche

„Abräumreaktion“

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Add-on: Reversed Halo sign

Hinweisgebend auf, jedoch nicht pathognomonisch für kryptogene organisierende

Pneumonie (syn.: BOOP – Bronchiolitis obliterans mit organisierender Pneumonie)

DD auch z.B. Aspergillom

Reversed Halo-sign Halo-Sign

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Tuberkulose

Mycobacterium tuberculosis

• zunehmend komplexe Resistenzlage

• Häufung

• primäre Tuberkulose

• oft unbemerkt, Primärkomplex

• meist peripher = lokale Entzündungsreaktion auf Erreger, zentrale

Lymphadenopathie, ggf. nach zentral reichende Lymphangiitis

• sekundäre/postprimäre Tuberkulose (häufiger)

• Reaktivierung, Oberlappen betont

• Peribronchioläres Infiltratmuster, Kavernenbildung

• Miliartuberkulose

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen – Exkurs Tuberkulose II

sekundäreTuberkulose

Kavernenbildung, Hilusraffung, OL betont

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen – Exkurs Tuberkulose III

Miliartuberkulose

Milus = lat. „Hirsekorn“

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen

Silikose

Grobfleckiger als Miliar-TBC

teilweise koaliert & einhergehende fibrotische Veränderungen

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Lungenstrukturen

Silikose

teilweise koaliert & einhergehende fibrotische Veränderungen

fakultativ: „Eierschalenhili“ i.S. scholliger Verkalkungen

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Zentrale Lungenstrukturen

Sarkoidose vom mediastinalen Typ:

Bihiläre Lymphandenopathie: „polyzyklische Hili“

MRT Teil 1 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT

► Einführung

► Signalerzeugung

► MR-Bildgebung

► Kontraste

► Aufbau eines Tomographen

Quellennachweis:

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes

http://doris.bfs.de/jspui/bitstream/urn:nbn:de:0221-2014040311384/1/Parlamentsbericht_2012.pdf

http://www.scmr.org/assets/files/members/documents/magnets_spins_resonances.pdf

http://www.springer.com/medicine/radiology/book/978-3-642-41615-6

http://download.e-bookshelf.de/download/0000/0134/46/L-G-0000013446-0002346440.pdf

Dominik Weishaupt, Victor D. Köchli, Borut Marincek: Wie funktioniert MRI?, Berlin Heidelberg New York: Springer, 4. Auflage, 2003

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Einführung - MR-Tomographie

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Einführung - MR-Tomographie

http://doris.bfs.de/jspui/bitstream/urn:nbn:de:0221-2014040311384/1/Parlamentsbericht_2012.pdf

Häufigkeit von Röntgen- und CT-/MRT-Untersuchungen

pro Einwohner in Deutschland

Röntgenuntersuchungen CT- und MRT-Untersuchungen

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Einführung - MR-Tomographie

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Einführung - MR-Tomographie

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Einführung - MR-Tomographie

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Einführung - Name

Magnet-Resonanz-Tomographie

Früher oft:

► Kernspin-Tomographie

► NMR (nuclear magnetic resonance)

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Nobelpreis in der Medizin 2003

Einführung - Nobelpreise

► …für ihre Entdeckungen

zur Bildgebung durch

Magnetresonanz

Paul Christian Lauterbur

Born: 1929, Sidney, OH,

USA

Died: 2007

Affiliation at the time of

the award: University of

Illinois, Urbana, IL, USA

Sir Peter Mansfield

Born: 1933, London, UK

Affiliation at the time of

the award: University of

Nottingham, School of

Physics and Astronomy,

Nottingham, UK

Prize motivation: "for their discoveries concerning

magnetic resonance imaging”

Field: diagnostic imaging

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT

► Einführung

► Signalerzeugung

► MR-Bildgebung

► Kontraste

► Aufbau eines Tomographen

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste - T1-Relaxation

► Aufbau der Längsmagnetisierung:

Rückkehr ins Gleichgewicht, Relaxation

► Wechselwirkung der Spins mit dem Gitter:

Energieabgabe (an Makromoleküle)

► Exponentieller Prozess mit der Zeitkontanten T1

𝑀(𝑡) = 𝑀0(1 − 𝑒−𝑡

𝑇1)

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste - T1-Relaxation

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste - T1-Relaxation

► T1-Konstanten (ca. in ms) bei verschiedenen Feldstärken

0,2 T 1,0 T 1,5 T

Fett 240

Muskel 370 730 860

Weiße Gehirnmasse 390 660 780

Graue Gehirnmasse 490 810 920

CSF 1.400 2.500 3.000

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste - T1-Relaxation

► Kurzes TR (300 - 600 ms)

starke T1 -Gewichtung

► Langes TR (2000 - 6000 ms)

geringe T1 -Gewichtung

► Gewebe mit kurzem T1 (Fett)

auf T1-gewichteten Bildern hell

(schnelle Erholung)

► Gewebe mit langem T1 (Wasser)

auf T1-gewichteten Bildern dunkel

(langsame Erholung)

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

► Abnahme der Transversalmagnetisierung durch Spin-Spin

Wechselwirkung

T2 < T1

Die Spins geraten „außer Tritt“, bleiben aber in der x-y-Ebene

Kontraste - T2-Relaxation

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste - T2-Relaxation

► Kurzes TE (2 - 25 ms)

geringe T2 –Gewichtung

► Langes T2 (80 - 200 ms)

starke T2 -Gewichtung

► Gewebe mit kurzem T2 (Fett)

auf T2-gewichteten Bildern dunkel

(schneller Zerfall)

► Gewebe mit langem T2 (Wasser)

auf T2-gewichteten Bildern hell

(langsamer Zerfall)

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Kontraste

MRT Teil 2 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT

Wichtungen

• Wasser: hypointens

• Fett: hyperintens

• Wasser: hyperintens

• Fett: hyperintens

T1

T2

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT – Erkennen Sie die Organe?

Leber

Wirbelkörper

Magen

Aorta abdominalis

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT

1. T1

2. T2

3. Andere Wichtung

4. CT

Welche Wichtung ist dies?

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT

• aktivierte Protonen z.B. im

strömenden Blut verlassen das

FOV vor Signalakquisition

• im FOV finden sich bei

Signalakquisition relaxierte Protonen

(-> hypointens trotz T2)

• Möglichkeit, indirekt (d.h. ohne KM)

Flussgeschwindigkeiten zu ermitteln

flow-void Phänomen

FOV = Field of View (also das angestrebte Untersuchungsvolumen)

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Grundlagen der MRT

Wichtungen

• Wasser: hypointens

• Fett: hyperintens

• Wasser: hyperintens

• Fett: hyperintens

• flow void

T1

T2

Flow-void Phänomen:

stationäre Flüssigkeiten in T2 hell (siehe Magenblase)

strömende Flüssigkeiten in T2 dennoch dunkel (siehe Aorta)

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Technik der MRT, Indikationen und Anwendung

• Die MRT ist der CT bei der

Beurteilung von Weichteilen deutlich

überlegen

• Die MRT ist der CT zur Beurteilung

von Frakturen teils unterlegen

Weichteile, Organe KM – Gadoliniumbasiert

Zu beachtende Risiken:

• Allergische Reaktion bis hin zur

Anaphylaxie

• Nephrogene systemische Fibrose

(NSF, Morbus Ormond; KI bei GFR

< 30 mg/dl)

Indikationen für KM-Gabe (analog zu

CT, z.B.)

• Beurteilung von Weichteilen

• Infektfokussuche

• Verhaltformationen / Fisteln

• Tumorstaging

• Beurteilung von Frakturalter (!≠ CT!)

Häufige Indikationen

• Pädiatrie (Strahlenschutz!)

• Cerebrale Bildgebung (VL NRAD)

• Oberbauch: Malignom, MRCP

• Cardiale Bildgebung (CINE-MRT,

myokardiales KM-Enhancement)

• CED

• Mamma-MRT

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Technik der MRT, Indikationen und Anwendung

KM – Gadoliniumbasiert

Zu beachtende Risiken:

• Allergische Reaktion bis hin zur

Anaphylaxie

• Nephrogene systemische Fibrose

(NSF, Morbus Ormond; KI bei GFR

< 30 mg/dl)

Indikationen für KM-Gabe (analog zu

CT, z.B.)

• Beurteilung von Weichteilen

• Infektfokussuche

• Verhaltformationen / Fisteln

• Tumorstaging

• Beurteilung von Frakturalter (!≠ CT!)

Grundlage einer KM-Applikation

unabhängig von der Modalität (CT, MRT,

CEUS) ist jeweils die Absicht, alteriertes

Gewebe zu detektieren.

Hierbei wir nach spezifischen Alterationen

der KM-Aufnahme von Läsionen im

Vergleich zum umliegenden (gesunden)

Gewebe gefahndet.

Eine Ausnahme bildet die Angiographie,

da hierbei die direkte Beurteilung des

Gefäßlumens im Zentrum steht.

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wie lautet Ihre Diagnose?

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wie lautet Ihre Diagnose?

1. Wirbelkörperfraktur SWK 1

2. Bandscheibenprotrusion L4/5

3. Bandscheibenprolaps L5/S1

4. Spina bifida

5. Normalbefund

Wie lautet Ihre Diagnose?

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wie lautet Ihre Diagnose?

Spinalkanal

LWK 5

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule https://www.ndr.de/ratgeber/gesundheit/Rueckenschmerzen-Roentgen-oft-ueberfluessig,roentgen128.html

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

Pathologien der Bandscheibe

Protrusion

• Zirkuläre Vorwölbung nach

dorsal (in axialer Schicht)

• Keine Hernierung

• Meist Folge degenerativer

Veränderungen

Prolaps

• Riss des Anulus fibrosus

• Vortritt des Anulus pulposus

• Fakultativ:

Sequester – Hernierung des

Anulus pulposus nach kranial

oder kaudal

L 4/5

L 5/ S1

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

Pathologien der Bandscheibe - Therapie

► OP absolut indiziert:

Paresen, Blasen-Mastdarmstörungen,

Cauda-equina-Syndrom (dringliche

Indikation; OP innerhalb von 24h)

► OP relativ indiziert:

nach gescheitertem konservativem

Therapieversuch über 4-6 Wochen mit

persistierenden Schmerzen

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

Gefahr:

► Schädigung des Myelons

► MRT: Myelopathiesignal i.S. eines

Myelonödems (T2w-hyperintens)

► Ätiologie: Kompression, Tumor, Trauma

T2

T2

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

Fall

► 76 Jahre, männlich

► Schwere Lumbago seit 14 Tagen

► „Schmerzspritze“ vom Hausarzt vor 5

Tagen

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

T1 T1_fs*_KM T2

fs: Fettsättigung durch vorgeschalteten Impuls; somit Fett in T1 hypointens und nur

das KM hyperintens (bessere Beurteilbarkeit der Anreicherung)

T1_fs*_KM

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

1. Normalbefund

2. Tumor / Metastase

3. Spondylodiscitis

4. Spinalkanalstenose

5. Bandscheibenprolaps

Wie lautet Ihre Diagnose?

T1_fs*_KM

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

T1 T1_fs*_KM T2

Destruierende Spondylodiscitis (LWK 4) mit insbes. ventralem Weichteilanteil und

deutlichem KM-Enhancement

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

Fall

► Patient mit bekannter Osteoporose

► Akute Schmerzen nach Bücken zum

Schuhebinden heute morgen

► Fraktur?

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

T1 T2_fs T1_fs*_KM CT

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

T2_fs T2w - hyperintens

► Das hyperintense T2w-Signal korreliert mit

einer fokalen Wasseranreicherung

► Ein Knochenödem in Verbindung mit der

Sinterung weist auf eine frische Fraktur hin!

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

Fall

► 49 Jahre, weiblich

► Bekanntes Angiosarkom der Mamma bds.

► Aktuell progrediente Armheberschwäche

links

► Korrelat?

Befund dyskonkordant:

Metastasen der BWS/LWS passen nicht zu o.g. Symptomatik!

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule – Fall ossäre Metastasen

CT vs. MRT

T1 T2 CT

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

T1_fs*_KM

Wirbelsäule

T1 T2

Zufallsbefund BWK 6

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wirbelsäule

1. Normalbefund

2. Eher benigne

3. Eher maligne

4. Klassiker

5. V.a. Morbus Bechterew

Wie lautet Ihre Diagnose?

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Wiederholung VL MSK:

• Scharfe Begrenzung

• Sklerosesaum

• Solide Periostreaktionen

Zeichen für Benignität Zeichen für Malignität

• Unscharf berandete Osteolysen

• Spiculae

• Codman-Dreieck: Dreieckig

abgehobener Periostsaum -> H.a.

Osteosarkom!

• Zwiebelschalenartige

Periostreaktion

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

• Benigne, meist

symptomlos

• Vaskulärer Tumor,

fetthaltig

• Häufig Zufallsbefund,

Prävalenz bis zu 10%

• Druckbedingte

Verminderung der

horizontalen

Knochenbälkchen der

Spongiosa

• Kompensatorische

Verstärkung der

vertikalen

Knochenbälkchen

• Typisches Zeichen von

„Salz und Pfeffer“ in

der CT

Das Hämangiom als häufiger benigner Zufallsbefund

Hämangiom BWK 6

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Hämangiom – Wer kann den Befund erklären?

T1w hyperintens:

fetthaltig

T2w hyperintens:

Fett- und H2O-haltig

KM-Enhancement, da

hypervaskularisiert

T1 T2 T1_fs*_KM

MRT Teil 3 Lunge Wirbelsäule

Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit!

Wirbelsäule. Grundlagen der MRT.

Prof. Thorsten Bley / Dr. Tobias Wech