Die Rolle von mittels „Virtual Non Calcium“ errechneten Dual-Energy-CTs zur Beurteilung des Knochenmarks in der klinischen Routine onkologischer Patienten

Die Dual-Energy-Computertomografie (DECT) ist mittlerweile eine weitläufig angewandte Alternative zur Single-EnergyComputertomografie (SECT), da sie einige Vorteile bietet. DECT generiert Datensätze bei 2 verschiedenen Röhrenspannungen, welches durch unterschiedliche Abschwächungen im Gewebe bei hohen und niedrigen kV-Stufen eine Charakterisierung ermöglicht. Dadurch können, je nach Scannergeneration und -technik, Unterschiede zwischen 2 oder mehreren Gewebearten herausgearbeitet werden. Viele Applikationen konnten bereits erfolgreich getestet und in die klinische Routine übernommen werden. Unter anderem bewährt haben sich das Jod-Mapping für die Quantifizierung der Gewebeperfusion, die Generierung von „Virtual Non-Contrast“-Bildern aus Kontrastmittel-Datensätzen, die Beurteilung von Urat-Ablagerungen (Gicht, Nierensteine), die qualitative und quantitative Lungenperfusionsmessung, der Einsatz von monoenergetischen Bildern zur Verbesserung des Gewebekontrastes und zur Reduktion von Strahlenaufhärtungsartefakten [2, 3, 7, 8]. Jedoch ist im klinischen Setting der Hämatoonkologie eine weitere Applikation in Erscheinung getreten, welche als ein Surrogat für die sensitivere MRT in der Knochenmarkdiagnostik genutzt werden kann. Durch die Möglichkeit der „Knochenentfernung“ und damit einhergehende Generierung von „Virtual Non-Calcium“-Datensätzen (VNCa) wird die Schwäche der schlechten Knochenmarkdarstellung in der klassischen CT übergangen [4, 10]. Aktuelle DECTInstallationen erlauben die 3-Material-Trennung unter der Annahme bestimmter Randbedingungen, wie der Volumenoder der Massenkonstanz [6]. Die größte Herausforderung bei der Knochenmarkbildgebung stellt die dichte Trabekelstruktur der spongiösen Knochen dar, welche vornehmlich im oberen Achsenskelett, im Schädel und Becken vorzufinden ist. Dem steht in der klinischen Routine ausgerechnet in diesen Körperregionen das größte klinische Interesse gegenüber, da insbesondere hämatoonkologische Erkrankungen an Stellen mit hämatopoetischen Stammzellreserven (rotes Knochenmark) zuerst aktiv werden. Durch die Entfernung von Kalzium aus dem spongiösen Knochen lässt sich eine Differenzierung zwischen fetthaltigen (gelbes Knochenmark) und nichtfetthaltigen Markräumen (Mischung aus rotem Knochenmark und anderen Zelltypen, welche unter anderem die Markräume infiltrieren) erzielen. Allerdings sind dieser Technik auch Grenzen gesetzt, welche überwiegend Methoden-inhärent sind. Die Quantifizierung der Knochenmarkabschwächung sollte idealerweise im nativen Datensatz erfolgen, sodass keine vaskularisationsbedingten (jodhaltiges Kontrastmittel) Einflüsse stattfinden, wie es der Fall in den hier präsentierten Bildbeispielen ist. Die Höhe der angewandten Röhrenspannung und Dosis (kV, mAs) hat ebenfalls einen Einfluss auf die Bildqualität, da es bei Niedrigdosisprotokollen zu einer Artefaktbildung (z. B. in der HWS/obere BWS) aufgrund höherer Strahlenabschwächung durch die Schulter-Gürtel-Partie kommen kann. Schließlich ist die Größe der generierten Farbvoxel ein weiterer Grund für die niedrige räumliche Auflösung gegenüber der MRT. Nicht zuletzt liegt es auch an den doch manchmal viel zu niedrigen Dichteunterschieden im Gewebe, dass man Läsionen erst ab einer Größe > 1 cm Durchmesser visualisieren kann. Die hier dargestellten Aufnahmen wurden in DE-Technik mit einer Röhrenspannung von 100kVp und Sn140kVp und einem Röhrenstrom-Zeitprodukt von 160 mAs (100kVp) und 139mAs (Sn140kVp) unter Nutzung eines Konvolutionskernels Q40 f. aufgenommen und mittels einer DE-Software („syngo.CE DE Bone Marrow“) nachbearbeitet. Während eine fokale Knochenmarkinvasion häufig auch durch die SECT erkannt werden kann, besonders im Fall einer bereits stattgehabten trabekulären Resorption, können im Fall einer diffusen Knochenmarkinvasion keine Unterschiede zu normalem Knochenmark erfasst und deshalb eine Visualisierung des Knochenmarks signifikant verfälscht werden. Weiterhin bleibt die Differenzierung einer diffus erhöhten Knochensklerose und einer erhöhten Knochenmarkdichte schwierig und kann für große Probleme in der Diagnosefindung sorgen, da beide schließlich zum Bild eines dichteren Knochens führen. Diese Fälle können besonders von der DECT-basierten Knochenmarkbildgebung profitieren. Hierdurch werden schnelle qualitative Bewertungen auf farbkodierten Karten sowie quantitative Analysen ermöglicht. Areale mit besonders hoher Zellularität werden farblich zunächst orange und bei Abnahme grün-gelb dargestellt (beispielsweise ▶ Abb. 1), wohingegen Zonen mit geringer Dichte/Zellularität violett-blau kodiert werden (beispielsweise ▶ Abb. 2). Die adulte Knochenmarkdistribution ist im Alter von 25–30 Jahren erreicht und die Knochenmarkdichte korreliert negativ mit zunehmendem Patientenalter (siehe ▶ Abb. 3). Da die meisten Tumorpatienten erwachsen sind, liegen ihre Knochenmarkdichten unter 0HU. Daher schließt das diffus-fettige Knochenmark logischerweise eine signifikante Tumorinfiltration aus. Ganz generell hilft eine Multi-level-VNCa gesunden Knochen von metastatisch befallenem Knochen zu unterscheiden [1]. Die Idee hinter dieser DE-Applikation entstand aus früheren MRT-Studien, welche die Verbindung von im Alter zunehmend fettigem Knochenmark mit einer zellulären Zusammensetzung des adulten Knochenmarks (95 % Adipozyten und 5 % Nichtadipozyten, 5 % Proteine und 15% Wasser) dokumentierten [9]. Allerdings ist eine Zunahme der Knochenmarkabschwächung nicht besonders spezifisch für eine bestimmte Erkrankung, da zum Beispiel die Knochenmarkkonversion wie auch andere infiltrative/myeloproliferative Erkrankungen (z. B. die idiopathische Myelofibrose oder Leukämien) zu ähnlichen Veränderungen führen können (siehe ▶ Abb. 4). Auch können stark verBildessay