Contrast-enhanced functional magnetic resonance imaging of the kidneys

Die funktionelle Nierendiagnostik hat in den letzten Jahren eine beachtliche Entwicklung erfahren. Neben kontrastmittelbasierten Methoden zur Bestimmung der Parenchymperfusion wurden auch Techniken der kontrastmittelfreien Perfusionsmessung mittels Arterial Spin Labeling und der Diffusionsmessung mit diffusionsgewichteten MR-Sequenzen entwickelt. Obwohl diese Methoden interessante Aspekte der Nierenphysiologie und -pathologie darstellen können, so können sie keine Auskunft über die glomeruläre Filtrationsrate (GFR) der jeweiligen Niere geben. Es ist jedoch gerade die GFR, definiert als pro Zeiteinheit durch die Kapillaren in die Bowman-Kapsel filtrierte Blutmenge, welche im klinischen Alltag im Allgemeinen mit der Nierenfunktion gleichgesetzt wird. Das Ziel dieser Doktorarbeit war es, eine robuste Technik der kontrastmittelbasierten Magnetresonanz-Tomographie zu entwickeln, die es erlaubt, die GFR der seitengetrennten Nierenfunktion zu bestimmen. Im Rahmen der Dissertation konnten folgende Einzelprojekte erfolgreich bearbeitet werden: (a) Eine Technik zur Bestimmung der globalen GFR wurde aus der Messung der Ausscheidung eines nierengängigen MRT-Kontrastmittels entwickelt. Nach der Bolusadministration eines Gadolinium-Chelats wird die Signalkurve über der Leber gemessen. Im Anschluss an eine Phase der Vermischung, in der das Kontrastmittel in den Extrazellularraum übertritt, kommt es zu einer Phase, in welcher der Signalabfall die renale Ausscheidung des Kontrastmittels repräsentiert. Da das verwendete Gadolinium-Chelat Gadobutrol frei filtriert wird und keine relevante tubuläre Exkretion oder Resorption aufweist, kann aus dem Abfall der Signalkurve die Gesamt-GFR berechnet werden. Zur exakten Bestimmung der Signalkurve wurde eine schnelle Navigator-getriggerte TurboFLASH-Sequenz optimiert und bezüglich der Linearität des Signals von der Kontrastmittelkonzentration evaluiert. Die Methode wurde an einem Kollektiv von gesunden Freiwilligen getestet, als Referenzmethode diente die simultane Bestimmung der Iopromide-Clearance [1]. (b) Zwei unterschiedliche Navigator-getriggerte Sequenzen – eine Saturation-Recovery TurboFLASH-Sequenz und eine Saturation-Recovery TrueFISP-Sequenz wurden bezüglich der Linearität des Signals in Abhängigkeit von der Kontrastmittelkonzentration und des Signal-zu-Rausch-Wertes evaluiert. Die Sequenzen wurden bezüglich der Eignung zur Bestimmung der seitengetrennten relativen Nierenfunktion getestet [2]. (c) Die oben beschriebenen Sequenzen – eine Saturation-Recovery TurboFLASH und eine Saturation-Recovery TrueFISP – wurden bezüglich der Genauigkeit der Bestimmung der Gesamt-GFR nach dem oben beschriebenen Protokoll der Clearance-Messung untersucht. Auch hier wurde als Referenzmethode die simultane Iopromide-Clearance angewendet [3]. Für die Durchführung der oben genannten Studien lag sowohl eine Genehmigung der hiesigen Ethikkommission als auch eine Genehmigung durch das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) vor.A technique of magnetic resonance imaging was implemented and tested, which allows for computation of global glomerular filtration rate after bolus injection of gadolinium-based contrast-media