MR-Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Karbogenkonzentrationen auf die zerebrale Physiologie mithilfe der suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung (SWI)

Ziele: Karbogenatmung (5%CO2/95%O2) erhöht den zerebralen Blutfluss, verursacht aber durch die forcierte schnelle und tiefe Atmung Unbehagen bei den Patienten, sowie Bewegungsartefakte in der MR-Bildgebung.

Durch den erhöhten Blutfluss ändert sich das gemessene MR-Signal (BOLD-Effekt), woraus man Informationen über die Durchblutung des Gewebes, Sauerstoffbeladung von Blut und gegebenenfalls die Tumorempfindlichkeit auf Radio/Chemotherapie ziehen kann.

In dieser Studie wurden mittels SWI systematische Probandenuntersuchungen mit verschiedenen CO2-Konzentrationen durchgeführt, um eine niedrigere Konzentration zu ermitteln, bei der noch Signaländerungen detektierbar und Atembeschwerden reduziert sind. Methode: Hochaufgelöste SWI-Daten wurden von 14 Probanden mit einer flusskompensierten 3D Gradienten-Echo-Sequenz (TE/TR/FA=40ms/57ms/20°, FoV=256×192×64mm, Matrix=512×256×38, Voxelgröße=0,5×0,75 ×2mm interpoliert auf 0,5×0,5×1mm) an einem 1,5T-Scanner bei verschiedenen Karbogenkonzentrationen (0/1,67/3,33/5%) aufgenommen. Die Daten wurden in ansteigender Konzentrationsreihenfolge akquiriert, koregistriert und anschließend ROI-basiert und mittels t-Test statistisch ausgewertet. Ergebnis: Mit zunehmender CO2-Konzentration nimmt der Kontrast venöser Gefäße in den suszeptibilitätsgewichteten Bildern ab.

Die mittlere relative Signaländerung der zerebralen Venen im Vergleich zu reinem Sauerstoff (0%CO2) betrug +7% bei 1,67%CO2, +14% bei 3,33%CO2 und +37% bei 5%CO2. Dabei erhöhte sich die Signifikanz des t-Tests mit zunehmender CO2-Konzentration von p=4,4E-5 über p=2,1E-7 auf p=5,9E-10.

In einigen venösen Gefäßen wurde sogar eine Verdopplung der Signaländerung festgestellt. Die Signalunterschiede in segmentierter grauer und weißer Substanz hingegen waren nicht signifikant, wie auch die mittleren Signaländerungen in den Ventrikeln (p>0,14).

Die Bewegungsartefakte nehmen mit steigender CO2-Konzentration allerdings stark zu. Schlussfolgerung: Ein Kompromiss zwischen Bewegungsartefakten aufgrund von Atembeschwerden und der Höhe der Signaländerung stellt die Verringerung der CO2-Konzentration von 5% auf 3,33% dar. Bei dieser geringeren Konzentration sind die signifikanten Signaländerungen noch ausreichend hoch und die Atemanstrengung der Probanden war im Vergleich zu 5%CO2 deutlich reduziert, was von allen Probanden bestätigt wurde.

Korrespondierender Autor: Kutschbach C

Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie/Friedrich-Schiller Universität Jena, Arbeitsgruppe Medizinische Physik, Philosophenweg 3 (MRT am Steiger), 07743 Jena

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