Hellste-Koepfe. Mai 2015: T1-Relaxivitäten von MRT-Kontrastmitteln .
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Mai 2015: T1-Relaxivitäten von MRT-Kontrastmitteln
eine Rezension von PD Dr. Diane Renz, Jena

Titel: T1 relaxivities of gadolinium-based magnetic resonance contrast agents in human whole blood at 1.5, 3, and 7 T

Autoren: Yaqi Shen, Frank L. Goerner, Christopher Snyder, John N. Morelli, Dapeng Hao, Daoyu Hu, Xiaoming Li, Val M. Runge.
In: Investigative Radiology, Mai 2015, Band 50, Seiten 330-338

„Diese aufwändig durchgeführte Studie schließt eine Lücke in der Kontrastmittelforschung“

 

Kurzbeschreibung

In dieser Studie wurden die T1-Relaxivitäten der acht wichtigen, in Europa und den U.S.A. zugelassenen, kommerziell erhältlichen MRT (Magnetresonanztomografie)-Kontrastmittel bestimmt, und zwar zum ersten Mal im menschlichen Blut bei 37° Celsius (C) für die drei klinisch relevanten MRT-Feldstärken 1,5 sowie 3 und 7 Tesla (T). Die Kenntnis der T1-Relaxivität eines MRT-Kontrastmittels bei einer bestimmten Feldstärke ist zum einen für die klinische Anwendung im Rahmen der Diagnostik interessant, zum anderen aber vor allem auch in der Kontrastmittelforschung (Grundlagenwissenschaft und klinische Studien) von wesentlicher Bedeutung.

Hintergrund

Die T1-Relaxivität ist eine wesentliche Eigenschaft eines MRT-Kontrastmittels; sie ist ein konstantes Maß für seine Wirksamkeit, die T1-Relaxationszeit zu verkürzen. Vereinfacht dargestellt führt ein MRT-Kontrastmittel mit einer höheren T1-Relaxivität zu höheren Signalintensitäten von Gefäßen und Geweben in T1-gewichteten Aufnahmen nach intravenöser Kontrastmittelapplikation. Die T1-Relaxivität hängt neben der chemischen Zusammensetzung der Kontrastmittelsubstanz auch von anderen Faktoren wie der Feldstärke, der begleitenden Proteinkonzentration und der Umgebungstemperatur ab. Ziel dieser Studie war es, die T1-Relaxivität der acht wichtigen, sowohl in Europa als auch in den U.S.A. zugelassenen, kommerziell erhältlichen MRT-Kontrastmitteln bei 37°C im menschlichen Blut zu bestimmen. Die Originalarbeit des internationalen Autorenteams aus der Volksrepublik China und den U.S.A. profitiert auch von der jahrzehntelangen Erfahrung des Letztautors Prof. Dr. Val M. Runge, des Editor-in-Chiefs der Zeitschrift „Investigative Radiology“. Nach Aussage der Autoren ist diese Studie daher einzigartig, da die bisherigen Publikationen auf diesem Gebiet entweder nicht die drei MRT-Feldstärken 1,5 sowie 3 und 7 Tesla bzw. nicht alle acht Kontrastmittel berücksichtigten, oder sie die Messungen nicht im menschlichen Blut durchführten.

Inhalt

Wesentlicher Bestandteil der Publikation ist die ausführliche Darlegung der aufwändigen Messung der T1-Relaxivitäten. Dabei bedienten sich die Autoren eines speziellen MRT-gängigen, standardisierten Messbehälters für die Blutproben; alle acht MRT-Kontrastmittel wurden in sieben verschiedenen Konzentrationen (von 0.0625 bis 4 Millimolar, mM) bei 37°C, einem pH-Wert von 7,4 und definiertem Proteingehalt gemessen. Die Formel zur Berechnung der T1-Relaxivität (r1) ist wie folgt:

r1 = (R1(C) – R1(0)) /  C

Dabei bezieht sich C auf die Konzentration eines Kontrastmittels; R1(C) ist definiert als die longitudinale Relaxationsratenkonstante eines Kontrastmittels mit der spezifischen Konzentration C, und R1(0) ist die longitudinale Relaxationsratenkonstante des Blutes. R1 wurde jeweils mittels eines computerunterstützten („computer-assisted diagnosis“, CAD) Verfahrens bestimmt, und zwar mittels der automatischen Berechnung der mittleren Signalintensitäten der Blutproben.

Für die MRT-Feldstärken 1,5 und 3 T benutzen die Autoren zwei verschiedene MRT-Protokolle, wobei das zweite Protokoll sich ihrer Angabe zufolge vor allem für kleinere Kontrastmittelkonzentrationen eignet. Es zeigen sich keine signifikanten Unterschiede der berechneten T1-Relaxivitäten zwischen den beiden Protokollen. In einer übersichtlichen Tabelle werden die in dieser Untersuchung berechneten T1-Relaxivitäten (für 1,5 und 3 T aus beiden Protokollen kombiniert bestimmt) mit den publizierten Werten verglichen; dabei weisen die in dieser Studie berechneten r1-Werte eine sehr gute Übereinstimmung auf. Auch in dieser Arbeit zeigen die beiden Kontrastmittel, welche zum Teil über die Leber ausgeschieden werden (Gadolinium-EOB-DTPA und Gadolinium-BOPTA) verglichen mit den anderen Kontrastmitteln die höchsten T1-Relaxivitäten.

Konzeption und Benefit

Die aufwändigen Messungen sind sehr detailliert im Methodenteil des Artikels beschrieben; für Radiologen ohne speziellen zusätzlichen naturwissenschaftlichen Background sind diese dennoch anspruchsvoll nachzuvollziehen. Besonders anschaulich auch für reine klinische Anwender sind die Fotografie des Messbehälters sowie die Abbildungen zur CAD-Berechnung der Signalintensitäten gestaltet. Sehr gut verständlich und übersichtlich ist die Tabelle, welche die in dieser Studie bestimmten T1-Relaxivitäten mit den publizierten Werten vergleicht; diese Tabelle ist auch für eine schnelle Recherche der T1-Relaxivität eines bestimmten Kontrastmittels bei den drei MRT-Feldstärken 1,5 T, 3 T und 7 T hervorragend geeignet.

Fazit

Diese aufwändig durchgeführte Studie schließt eine Lücke in der Kontrastmittelforschung, indem sie die T1-Relaxivitäten von acht wichtigen Kontrastmitteln im menschlichen Blut für die drei klinisch relevanten MRT-Feldstärken zur Verfügung stellt und damit einen bedeutsamen Beitrag zur diagnostischen Sicherheit der Kontrastmittel-gestützten MRT-Bildgebung leistet.

 

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