MR-Enterografie bei Morbus Crohn: Vergleich der Kontrastbildgebung mit diffusionsgewichteter Bildgebung und einer besonderen Form der Farbcodierung

Zusammenfassung

Ziel

Vergleich der entzündlichen Aktivität verschiedener Darmabschnitte in der kontrastmittelgestützten MR-Enterografie mit diffusionsgewichteten Sequenzen und dem endoskopischen Befund. Eine neue farbcodierte Bildnachverarbeitung wurde im Vergleich zu den Standardsequenzen und der Endoskopie untersucht.

Material und Methoden

Eingeschlossen wurden 197 MR-Enterografien aus den Jahren 2015–2017. Der Darm wurde in 7 Segmente unterteilt, die separat verglichen wurden. Die Treffsicherheit der MR-Untersuchungen bezüglich entzündlicher Darmwandveränderungen wurde mittels Endoskopie sowie Seo- und MaRIA-Scores validiert. Zusätzlich wurden die Bilddaten mithilfe eines farbcodierten Auswerteverfahrens (DCE-Tool auf OsiriX) nachverarbeitet.

Ergebnisse

Der Vergleich zwischen kontrastgestützten und diffusionsgewichteten Sequenzen ergab für alle Darmabschnitte eine hochsignifikante Korrelation mit einem mittleren Korrelationskoeffizienten nach Spearman von 0,876 (0,809–0,928). Die farbcodierte Bildnachverarbeitung zeigte im Vergleich mit dem MaRIA-Score eine Sensitivität von 83,2 % und eine Spezifität von 70,5 %. Im Vergleich zur Endoskopie fand sich eine Sensitivität von 81,3 % und eine Spezifität von 70,5 %. Der MaRIA-Score zeigte im Vergleich mit der Endoskopie beim Cut-Off von 7 eine Sensitivität von 80,2 % bei einer Spezifität von 84,0 %. Der visuelle Score nach Seo zeigte bei der kontrastgestützten Untersuchung eine Sensitivität 85,7 % bei einer Spezifität von 77,0 %, bei der diffusionsgewichteten Sequenz eine Sensitivität von 87,9 % und einer Spezifität von 71,8 %.

Schlussfolgerung

Diffusionsgewichtete Sequenzen sind zur Beurteilung der Entzündungsaktivität bei Morbus Crohn ebenso gut geeignet wie kontrastgestützte Sequenzen. Zur Beurteilung von Komplikationen ist eine Kontrastmittelgabe oft hilfreich. Die Darstellung mittels farbcodierter Datensätze konnte Entzündungen ähnlich gut nachweisen und könnte die Befunddemonstration in der interdisziplinären Zusammenarbeit verbessern helfen.

Kernaussagen:

• Die MR-Enterografie ist auch ohne Kontrastmittel mittels diffusionsgewichteter Bildgebung mit vergleichbar hoher Aussagekraft möglich.

• Die Entzündungsaktivität in der MRT korreliert ausreichend gut mit dem endoskopischen Befund.

• Die verwendeten Scores MaRIA und Seo sind in ihrer Aussage vergleichbar.

• Die farbige Darstellung entzündeter Darmabschnitte kann eine rasche Einschätzung der regionären Verteilung einer Crohn-Manifestation ‚auf einen Blick‘ erleichtern und könnte die Befunddemonstration in der interdisziplinären Zusammenarbeit verbessern.

Zitierweise

• Jakob M, Backes M, Schaefer C et al. MR Enterography in Crohnʼs Disease: Comparison of Contrast Imaging with Diffusion-weighted Imaging and a special Form of Color Coding. Fortschr Röntgenstr 2022; 194: 1119 – 1131

Key words

MR enterography - MR-diffusion/perfusion - inflammation bowel - color coding - MaRia Score

Einleitung

Die Magnetresonanz-Enterografie hat die Dünndarm-Doppelkontrastuntersuchung mittels Röntgenbildgebung zur Detektion und Beurteilung der Krankheitsaktivität bei Morbus Crohn abgelöst [1] [2] [3]. Bezüglich des Nachweises einer Ileitis terminalis besitzt die MR-Enterografie-Untersuchung eine vergleichbare Genauigkeit wie die Ileokoloskopie oder die Kapselendoskopie [4] [5]. Lediglich bei der Detektion von entzündlichen Veränderungen des oberen Dünndarms erreichen die endoskopischen Verfahren eine höhere Sensitivität als die MR-Enterografie oder die Computertomografie [6].

Die Wertigkeit der diffusionsgewichteten MR-Enterografie im Vergleich zur kontrastmittelunterstützten MR-Enterografie ist nicht abschließend geklärt [7] [8] und die optimale Sequenzauswahl und Vorbereitung des Patienten sowie der Vergleich zum endoskopischen Befund ist Gegenstand der derzeitigen Forschung [9] [10] [11].

Patienten mit Morbus Crohn müssen in ihrem Leben meist mehrfach mittels Schnittbilddiagnostik, aufgrund der Strahlungsfreiheit vorzugsweise MRT, untersucht werden. Das hierzu heute verwendete, gadoliniumhaltige MRT-Kontrastmittel kann jedoch in Körpergeweben akkumulieren [12] [13].

Auch weil die klinische Relevanz dieser Gadolinium-Ablagerungen derzeit noch unklar ist und die KM-Anwendung einen möglicherweise eliminierbaren Kostenfaktor darstellt, war es Ziel dieser Untersuchung, die diffusionsgewichtete (DWI) MR-Enterografie und die kontrastmittelunterstützte (KM) MR-Enterografie statistisch miteinander sowie mit endoskopischen Befunden zu vergleichen.

Wir untersuchten außerdem, ob eine semiquantitative Auswertung sowie eine integrierte, farbcodierte Darstellung der KM-unterstützten MR-Sequenzen zur einfacheren Beurteilung der Krankheitsaktivität herangezogen werden kann. Die integrierte, farbcodierte Darstellung der KM-Dynamik ermöglicht eine einfachere Befunddemonstration und -diskussion im interdisziplinären Austausch.

Material und Methoden

Patientenkollektiv

Durch die Ethikkommission der Universität Tübingen wurde uns mitgeteilt, dass für die vorliegende, retrospektive Studie kein Ethikvotum benötigt wird. Die Studie wurde unter Einhaltung der Deklaration von Helsinki durchgeführt.

Das Studienkollektiv dieser retrospektiven Studie umfasste 197  Patienten mit vorbekanntem oder neu diagnostiziertem Morbus Crohn, welche zwischen dem 01.07.2015 und dem 31.12.2017 im Robert-Bosch-Krankenhaus in Stuttgart eine komplette MR-Enterografie-Untersuchung (inkl. kontrastmittelunterstützten und diffusionsgewichteten Sequenzen) und im zeitlichen Zusammenhang von ± 30 Tagen außerdem eine endoskopische Untersuchung des Darmes erhielten.

Alle MR-Enterografie-Untersuchungen wurden an einem 1,5 Tesla MRT (Siemens Aera) durchgeführt. Eingeschlossen wurden 197 MR-Untersuchungen an 177 Patienten. Hiervon waren 88 Frauen im Alter von 17–76 Jahren (Mittelwert 40,1) und 90 Männer im Alter von 17–75 Jahren (Mittelwert 39,7 Jahre) mit 0 bis 46 Erkrankungsjahren seit der Erstdiagnose (Mittelwert 13,2 Jahre). Pro Patient wurden jeweils getrennt die Darmabschnitte Jejunum, Ileum, terminales Ileum, Colon ascendens, Colon transversum, Colon descendens und Sigma beurteilt. Es wurden nur die noch vorhandenen und zur Diagnostik ausreichend distendierten, beurteilbaren Darmabschnitte begutachtet.

Von allen 177 untersuchten Patienten waren 54 % (n = 96) bereits im Rahmen der Grunderkrankung am Darm voroperiert. In der MR-Bildgebung ließ sich bei 37 % (n = 66) der Untersuchungen eine Darmstenose feststellen, bei 12 % (n = 21) fand sich ein Abszess und bei 25 % (n = 44) lagen Fisteln vor (interenterisch oder perianal).

MR-Enterografie

Nach oraler Kontrastierung mit 1000 ml 2,5 %-iger Mannitollösung vermischt mit 5 g Hydroxyethylcellulose erfolgte die Untersuchung nach intravenöser Gabe von Butylscopolamid (20 mg je 30 kg Körpergewicht) und dem MR-Kontrastmittel Gadotriol (0,2 ml pro kg Körpergewicht). Das oral applizierte Kontrastmittel wurde, ebenso wie das intravenös applizierte Kontrastmittel, von allen Studienpatienten gut vertragen.

Untersuchungssequenzen

Die verwendeten MRT-Sequenzen können der [Tab. 1] entnommen werden.

Tab. 1 Sequenzübersicht MR-Enterografie.

Sequenz-name	Beschreibung	Orien-tierung	TR [ms]	TE [ms]	Schicht-dicke [mm]	Distanz-faktor [%]	Schicht-anzahl	Flip-angle
T1_fl2d_tra_mbh	T1- gewichtet	transversal	131	4	6	20	30	70°
T2_haste_tra_mbh	T2- gewichtet	transversal	1000	107	6	20	30	180°
T2_haste_tirm_cor_mbh	T2- gewichtet, Fettsättigung	coronal	1000	94	6	20	28	180°
T2_trufi_cor_bh	Nachweis von Adhärenzen	coronal	3,21	1,61	6	20	28	70°
Angio_3D_cor_bh 4 Durchläufe*	Sequenzen mit i. v. Kontrastmittel	coronal	3,29	1,12	1,2	20	104	25°
T1_vibe_fs_cor	dünnschichtig	coronal	3,3	1,26	1,3	20	120	11°
T1_fl2d_fs_tra_mbh	Spätvenöse Phase	transversal	122	2,34	6	20	30	80°
ep2d_diff_spair_b0_800_tra	Diffusions-gewichtet	transversal	8200	75	6	20	30	Je nach b-Wert

TE = Echozeit; TR = Repetitionszeit; i. v. = intravenös.
*insgesamt 4 Durchläufe, der erste nativ, die folgenden 3 nach intravenöser Kontrastmittelgabe, mit jeweils 60 s Abstand.

Bildauswertung

MaRIA-Score

Wie von Rimola et al. [14] beschrieben, wurde jeder Darmabschnitt separat ausgewertet. Der MaRIA-Score wurde mittels folgender Formel berechnet[14]:

MaRIA = 1,5 × Wanddicke in mm + 0,02 × RCE + 5 × Ödem + 10 × Ulzeration

Ab einem Wert von MaRIA> = 7 wird in der Studie von Rimola et al. [14] von einer akuten Entzündung ausgegangen; dieser Wert wurde auch von uns als Cut-Off-Wert für die Diagnose einer akuten Entzündung herangezogen.

Seo-Score

Von Seo et al. wurde ein Score entwickelt (in dieser Arbeit „Seo-Score“ genannt siehe [Tab. 2]), welcher einen Vergleich von diffusionsgewichteten (DWI) und kontrastmittelgestützten MR-Sequenzen bei Morbus Crohn gestattet [15]. Der Seo-Score kommt der klinischen Routineauswertung von MR-Bildern am nächsten und ist einer der wenigen verfügbaren Scoring-Systeme für die Beurteilung von DWI-Sequenzen.

Tab. 2 Übersicht über die Parameter des Seo-Scores [15].

Parameter	Score = 0	Score = 1	Score = 2	Score = 3
Wanddicke in mm	1–3	> 3–5	> 5–7	> 7
Murale Signalintensität in T2-gewichteten Bildern	Äquivalent zur gesunden Darmwand	Leichte Erhöhung der Signalintensität: Darmwand erscheint dunkelgrau auf fett-gesättigten Aufnahmen.	Moderate Erhöhung der Signalintensität, bei der die Darmwand hellgrau auf fett-gesättigten Aufnahmen erscheint.	Starke Erhöhung der Signalintensität, bei der Areale der Darmwand die des Darmlumens erreichen.
Perimurale Signalintensität in T2-gewichteten Bildern	Äquivalent zu normalem Mesenterium	Erhöhtes Signal des Mesenteriums, aber keine freie Flüssigkeit	freie Flüssigkeit (< = 2 mm)	freie Flüssigkeit (> 2 mm)
Signalverstärkung in T1-gewichteten Bildern (nur DCE)	Äquivalent zur gesunden Darmwand	Leichte Signalverstärkung der Darmwand im Vergleich zur gesunden, aber deutlich schwächer als nahegelegene Gefäßstrukturen	Moderate Erhöhung der Signalintensität der Darmwand, dezent geringer als bei nahen Gefäßstrukturen.	Starke Erhöhung der Signalintensität der Darmwand, ähnlich die der nahen Gefäßstrukturen.
Signalintensität in diffusionsgewichteter Bildgebung (DWI)	Keine erhöhte Diffusionsrestriktion	Erhöhte DWI-Signalintensität, die ähnlich, aber geringer ist als die der Lymphknoten.	Erhöhte DWI-Signalintensität, welche nicht von der der Lymphknoten zu unterscheiden ist.	Erhöhte DWI-Signalintensität, welche höher als die der Lymphknoten und der Milz ist.

DCE = dynamic contrast enhancement, dieser Parameter wird nur für den Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung verwendet (Seo DCE)
DWI = diffusion weighted imaging, dieser Parameter findet nur für den Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung Verwendung (Seo DWI)
Die Summe der pro Parameter ermittelten Werte ergibt den Seo-Score des entsprechenden Darmabschnittes. Für den Seo-Score DCE sind die ersten 4 Werte, für den Seo-Score DWI die ersten 3 Werte und der fünfte Wert relevant.

Bildnachverarbeitung (Generierung integrierter farbcodierter Perfusionskarten)

Das von Kyung Sung entwickelte Plug-in „DCE Tool“ wurde für den DICOM Viewer OsiriX entwickelt und ermöglicht die Verarbeitung und Auswertung dynamischer, kontrastmittelunterstützter Sequenzen [16]. Die ursprünglich für zerebrale Anwendungen programmierte Software wurde von uns erstmals zur Beurteilung von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen genutzt.

Das Plug-in bietet verschiedene Möglichkeiten parametrische Karten zu erstellen, in der vorliegenden Arbeit wurde die farbige Darstellung des Integralwertes (Parameter „area under the curve“) verwendet. Dies wird in dem beigefügten Appendix genauer geschrieben. Im vorliegenden Fall wurde die Farbskala „jet“ (s. [Abb. 1]) gewählt.

Abb. 1 KM Aufnahme und parametrische Darstellung der „area under the curve“ mit erfolgter Bildersubtraktion. Darunter der Farbverlauf der Farbskala „Jet“.

Nach Subtraktion der nativen von den kontrastmittelunterstützten Sequenzen (Reduktion des Farbrauschens der parametrischen Auswertung) ([Abb. 16]), erfolgte die Auswertung mit dem „DCE Tool“. Die integrierten Farbparameterkarten wurden zur visuellen Befundung mit einer Farbskalabreite von 5 % bis 50 % ausgespielt. Hierdurch gelang eine durchgängige bessere Visualisierung stark entzündeter Darmsegmente. [Abb. 1] zeigt exemplarisch die semiquantitative Darstellung eines entzündeten Darmabschnitts mit kleinen stark entzündeten Arealen.

Auswertung der integrierten, parametrischen Perfusionskarten

In einem repräsentativen Abschnitt der Darmwand wurde mittels ROI ein Integralwert bestimmt. Als externe Referenz wurde bei allen Patienten eine ROI in die Aorta gelegt. Auf den höchsten bei einem Patienten gemessenen Wert wurden alle anderen gemessenen Darmabschnitte referenziert, um die Vergleichbarkeit der Integralwerte zu gewährleisten.

Endoskopische Untersuchung

Alle im Zeitraum von ± 30 Tage im Bezug zur MRT durchgeführten endoskopischen Untersuchungen wurden zum Vergleich herangezogen.

Es wurden insgesamt 169 Koloskopien durchgeführt. 137 Untersuchungen des terminalen und zusätzlich 10 Untersuchungen bis in das präterminale Ileum wurden eingeschlossen. Bei 12 Patienten wurde eine Push-Enteroskopie des Dünndarms durchgeführt.

Insgesamt wurden 525 Darmsegmente endoskopisch beurteilt. 162 Dünndarmsegmente (davon 142 terminales Ileum) und 363 Dickdarmsegmente.

Es wurde anhand der im Befund erwähnten pathologischen Veränderungen ein modifizierter SES-CD (simple endoscopic score for Crohnʼs disease) verwendet [17]. Um eine bessere Vergleichbarkeit der Endoskopie-Ergebnisse untereinander zu erreichen, klassifizierten wir die Darmabschnitte entweder als unauffällig (Score 0) oder entzündet (Score 1), unabhängig vom durch den Untersucher subjektiv dokumentierten Schweregrad der Entzündung.

Bildauswertung

Alle Bilddaten wurden 3-fach im Abstand von 4 Wochen von einer hierin trainierten Ärztin ausgewertet. Im dritten Durchlauf erfolgte die farbige, parametrische Darstellung. Der Ablauf der standarisierten Auswertung ist in [Abb. 2] zu sehen.

Abb. 2 Übersicht über die erfolgte Auswertung. * Fehlen der nativen Angio-Sequenz; daher keine Berechnung des MaRIA-Scores möglich. In weiteren 2 Fällen konnte lediglich das Colon transversum nicht mitbeurteilt werden, da dieser Darmabschnitt außerhalb des gewählten FOV lag. ** In 10 Fällen Fehlen einer der 4 benötigten Sequenzen (nativ oder post-KM), wobei nicht eruierbar war, ob diese nicht gemessen wurden oder beim Übertrag ins Archiv verloren gingen; in 2 Fällen waren die Bewegungsartefakte zu stark und die Bilderüberlagerung nicht auswertbar; bei 2 Fällen wurde während den Angio-Aufnahmen die Position des FOV verändert und eine Überlagerung bzw. Berechnung der parametrischen Karte war nicht möglich.

Statistik

Alle erfassten Parameter und Ergebnisse wurden mithilfe der Statistik-Software SPSS, IBM Statistics, Version 20.0.0 ausgewertet.

Die Werte der beiden Seo-Scores wurden in einem Scatterplot gegeneinander aufgetragen und in Subtraktionshistogrammen dargestellt ([Abb. 3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]).

Abb. 3 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt Jejunum. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Abb. 4 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt Ileum. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Abb. 5 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt terminales Ileum. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Abb. 6 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt Colon ascendens. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Abb. 7 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt Colon transversum. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Abb. 8 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt Colon descendens. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Abb. 9 Scatterplot und Histogramm der Auswertung für den Darmabschnitt Sigma. Seo DCE = Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Bildgebung. Seo DWI = Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Bildgebung.

Die Auswertung der Darmsegmente mittels Seo-Score wurde mittels der Rangkorrelation nach Spearman korreliert ([Tab. 3]).

Tab. 3 Korrelationen der einzelnen Darmabschnitte.

Jejunum			Seo-Score DCE	Seo-Score DWI
Spearman- Rho	Seo-Score DCE	Korrelations-koeffizient	1	0,854**
		Sig. (2-seitig)	.	,000
		N	33	29
	Seo-Score DWI	Korrelations-koeffizient	0,854**	1
		Sig. (2-seitig)	,000	.
		N	29	29
Ileum			Seo-Score DCE	Seo-Score DWI
Spearman- Rho	Seo-Score DCE	Korrelations-koeffizient	1,000	0,822**
		Sig. (2-seitig)	.	,000
		N	151	140
	Seo-Score DWI	Korrelations-koeffizient	0,822**	1,000
		Sig. (2-seitig)	,000	.
		N	140	140
Terminales Ileum			Seo-Score DCE	Seo-Score DWI
Spearman- Rho	Seo-Score DCE	Korrelations-koeffizient	1,000	0,928**
		Sig. (2-seitig)	.	,000
		N	184	172
	Seo-Score DWI	Korrelations-koeffizient	0,928**	1,000
		Sig. (2-seitig)	,000	.
		N	172	172
Colon transversum			Seo-Score DCE	Seo-Score DWI
Spearman- Rho	Seo-Score DCE	Korrelations-koeffizient	1,000	0,892**
		Sig. (2-seitig)	.	,000
		N	93	85
	Seo-Score DWI	Korrelations-koeffizient	0,892**	1,000
		Sig. (2-seitig)	,000	.
		N	85	87
Colon descendens			Seo-Score DCE	Seo-Score DWI
Spearman-Rho	Seo-Score DCE	Korrelations-koeffizient	1,000	0,913**
		Sig. (2-seitig)	.	,000
		N	118	109
	Seo-Score DWI	Korrelations-koeffizient	0,913**	1,000
		Sig. (2-seitig)	,000	.
		N	109	109
Sigma			Seo-Score DCE	Seo-Score DWI
Spearman-Rho	Seo-Score DCE	Korrelations-koeffizient	1,000	0,913**
		Sig. (2-seitig)	.	,000
		N	80	78
	Seo-Score DWI	Korrelations-koeffizient	0,913**	1,000
		Sig. (2-seitig)	,000	.
		N	78	78

**. Korrelation ist signifikant bei 0,01 (2-seitig)
N = Anzahl; Sig. = Signifikanz; Seo-Score DCE = errechneter Seo-Score inklusive kontrastmittelgestützter Aufnahmen; Seo-Score DWI = errechneter Seo-Score inklusive diffusionsgewichteter Aufnahmen

Außerdem wurden die verschiedenen Auswertungsmethoden der MR-Enterografie mithilfe von Receiver Operating Characteristic Kurven (ROC-Kurven) gegenüber den endoskopischen Ergebnissen dargestellt, mögliche Cut-Off-Werte und deren Sensitivität und Spezifität dargestellt sowie die Fläche unter der Kurve bestimmt, die ein weiteres Kriterium für die Trennschärfe der verschiedenen Diagnoseverfahren ist.

Ergebnisse

Vergleich Seo-Scores (DWI vs. Kontrastmittel)

Die Scatterplots in [Abb. 3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] zeigen visuell eine gute Korrelation zwischen diffusionsgewichteter und KM-unterstützter MRT im Hinblick auf die Entzündungsausprägung der Darmsegmente, wobei der Score 12 der schwersten Entzündungsausprägung eines Darmsegmentes entspricht.

Vergleicht man diffusionsgewichtete und KM-unterstützte MRT statistisch, so ergibt sich für jedes Darmsegment eine signifikante Korrelation nach Spearman, siehe [Tab. 3]. Das Jejunum zeigt einen Korrelationskoeffizienten von 0,854, das Ileum 0,822 und das terminale Ileum 0,928. Für den Dickdarm ergeben sich für das Colon descendens ein Wert von 0,809, für das Colon transversum 0,892, für das Colon descendens 0,913 und für das Sigma ebenfalls 0,913. Der p-Wert ist für alle Darmsegmente < 0,05.

Vergleich MaRIA-Score versus Seo-Score

Die beiden verwendeten Scoring-Systeme unterscheiden sich in ihrer Treffsicherheit nicht signifikant. Es ergaben sich 284 positive, 427 negative und 87 fehlende Werte. [Abb. 10] zeigt hierzu die Grenzwertoptimierungskurve (im Folgenden ROC-Kurve genannt) mit entsprechender Auswertung.

Abb. 10 Fläche unter der Kurve ROC-Wert: Seo-Score DCE gegen MaRIA.

Auswertung der Endoskopien

Bei insgesamt 798 mittels MR-Enterografie untersuchten Darmsegmenten konnte bei 551 ein korrespondierender endoskopischer Befund ermittelt werden. Bei den fehlenden 247 Segmenten waren 169 Darmsegmente endoskopisch nicht erreichbar, bei 17 ließ sich eine Stenose nicht passieren, bei 10 lag eine zu starke Verschmutzung vor und bei 51 Segmenten konnte eine Endoskopie wegen schlechter Patientenvorbereitung nicht durchgeführt werden.

Insgesamt zeigten sich 229 positive, also entzündete, und 322 entzündungsfreie Darmabschnitte.

Vergleich Seo-Score (Kontrastmittel) versus Endoskopie

In dieser Betrachtung ergaben sich 227 positive (entzündete Segmente), 322 negative (nicht entzündete Segmente) und 249 fehlende Werte (nicht vorhandene/nicht auswertbare Segmente).

Im Vergleich der endoskopisch erhobenen Befunde mit den kontrastmittelunterstützten MR-Aufnahmen zeigte sich eine gute Korrelation ([Abb. 11]). Die Fläche unter der Kurve beträgt 0,883 mit einem Konfidenzintervall von 0,853–0,912. Betrachtet man hier mögliche Cut-Off-Werte mit den dazugehörigen Werten der Sensitivität und Spezifität, so findet sich bei einem Cut-Off-Wert von 3,5 das beste Verhältnis zwischen Sensitivität und Spezifität (Sensitivität 85,7 %, Spezifität 77,0 %).

Abb. 11 ROC-Kurve: Seo-Score DCE gegen Endoskopie.

Vergleich Seo-Score (DWI) versus Endoskopie

Es ergaben sich 218 positive (entzündete Segmente), 298 negative (nicht entzündete Segmente) und 282 fehlende Werte (nicht vorhandene/nicht auswertbare Segmente). Betrachtet man die ROC-Kurve in [Abb. 12] und die errechnete Fläche unter der Kurve, dann zeigt diese einen Wert von 0,871 bei einem Konfidenzintervall von 0,839–0,902. Bei einem Cut-Off-Wert von 3,5 ergeben sich eine Sensitivität von 87,9 % und eine Spezifität von 71,8 %. Die optimalen Cut-Off-Werte sind bei KM- und diffusionsgewichteter Bildgebung identisch.

Abb. 12 ROC-Kurve: Seo DWI gegen Endoskopie.

[Abb. 13] zeigt einen spannenden Fall, in welchem die diffusionsgewichtete Bildgebung einen gegensätzlichen Befund zur Endoskopie zeigt.

Abb. 13 Crohn-Colitis bei einer 23-jährigen Patientin: Vergleich Endoskopie vs. Diffusionsaufnahme: A. proximales Sigma, B. distales Sigma, C. Rectum. Bei A und B in beiden Verfahren deutliche Hinweise auf Entzündung, bei Lokalisation C endoskopisch blanderes Erscheinungsbild im Vergleich zu der deutlich erkennbaren transmuralen Entzündung in der Diffusionsaufnahme. In der kontrastmittelgestützten Aufnahme zeigt sich die massive Entzündung und eindrucksvoller eine kleine Abszedierung.

Vergleich MaRIA-Score versus Endoskopie

Für den Vergleich mit dem Ergebnis des MaRIA-Scores ergeben sich 215 positive (entzündete Segmente) und 313 negative (nicht entzündete Segmente), sowie 270 fehlende Werte (nicht vorhandene/auswertbare Segmente).

Es ergibt sich eine Fläche unter der Kurve von 0,871 ([Abb. 14]) mit einem Konfidenzintervall von 0,839–0,904.

Abb. 14 ROC-Kurve: MaRIA-Score gegen Endoskopie.

In der Literatur [14] wird ein Cut-Off-Wert von 7 für eine vorhandene Entzündung vorgeschlagen. In dieser Studie ergibt sich bei einem Cut-Off-Wert von 7,0 eine Sensitivität von 80,2 % und eine Spezifität von 84,0 %.

ROC-Korrelation des Farbintegralwertes mit dem MaRIA-Score

Der Vergleich der integrierten kontrastmittelunterstützten, farbcodierten Auswertung mit dem MaRIA-Score ergab eine gute Übereinstimmung. Zur Optimierung der Sensitivität und Spezifität definierten wir auswertungsspezifische Cut-Off-Werte. Da für die klinische Verlaufsbeurteilung die Sensitivität bei bekannter chronischer Darmerkrankung wichtiger ist, wurde der Cut-Off im Hinblick auf diese gewählt.

Die Fläche unter der Kurve beträgt 0,84. Das Konfidenzintervall liegt bei 0,795–0,888. Der gewählte Cut-Off-Wert von 21 245 erreicht eine Sensitivität von 83,2 %, und eine Spezifität von 70,5 %. Bei einem Cut-Off-Wert von 27 569 beträgt die Spezifität 85,0 % bei einem deutlichen Verlust der Sensitivität (70,6 %).

ROC-Korrelation des Farbintegralwertes mit der Endoskopie

Es zeigt sich eine gute Korrelation zwischen den farbcodierten Bildern und den Endoskopiebefunden. Die Fläche unter der Kurve beträgt 0,82. Das Konfidenzintervall liegt bei 0,76–0,88. Die Sensitivität beträgt bei einem Cut-Off-Wert von 22 760 81,3 % bei einer Spezifität von 70,5 %. [Abb. 15] zeigt die entsprechende ROC-Kurve.

Abb. 15 ROC-Kurve: Farbintegral gegen Endoskopie.

Abb. 16 Links parametrische Darstellung der „area under the curve“ ohne Bildersubtraktion. Rechts parametrische Darstellung derselben Strukturen nach erfolgter Bildersubtraktion.

Zusammenfassung der wichtigsten Studienergebnisse

Betrachtet man die verschiedenen Auswertungen der diffusionsgewichteten und kontrastmittelgestützten Bildgebung, so lässt sich zusammenfassend sagen, dass sich beide hinsichtlich der Beurteilung des Vorhandenseins einer Entzündung von Darmabschnitten nicht wesentlich unterscheiden. Geht es allein um diese Fragestellung, ist es also möglich, auf eine intravenöse Kontrastmittelapplikation bei der MRT zu verzichten.

Die für diese Studie entwickelte Methode zur semiquantitativen, farbparametrischen Darstellung der Darmwandentzündung zeigt, auch bei wenigen dynamischen Messzeitpunkten, eine gute Sensitivität und Spezifität verglichen mit dem etablierten MaRIA-Score und den endoskopischen Untersuchungen.

Diskussion

Vergleich MR-Scores versus Endoskopie

Seo et al. [15] verglichen bereits die KM-unterstützte mit der diffusionsgewichteten MR-Bildgebung. Über alle Darmabschnitte gemittelt fand sich hier eine gute Korrelation von 0,937. Allerdings wurde die Untersuchung mit 3 Tesla durchgeführt und vor allem das terminale Ileum untersucht.

Wir fanden in unserer Studie im Jejunum einen Korrelationskoeffizienten von 0,854, für das Ileum von 0,822 und für das terminale Ileum von 0,928. Damit sind unsere Ergebnisse mit der Arbeitsgruppe von Seo vergleichbar. Die Studie von Cansu [7] zeigte ebenfalls eine gute Übereinstimmung von DWI und KM-unterstützter MRT. Die Spezifität lag dort etwas höher als in unserer Studie (97,9 %), allerdings wurde die Untersuchung mit 3 Tesla durchgeführt und es wurden lediglich Kolon und das terminale Ileum untersucht [7].

Der von Rimola beschriebene MaRIA-Score [14] wurde zum Vergleich mit endoskopischen Befunden entwickelt und korreliert gut mit diesen. Für den MaRIA-Score betrug die Spezifität in unserer Studie 84 % und die Sensitivität 80 %. Bei einem Cut-Off von 7 waren unsere Daten etwas schlechter als in der Publikation von Rimola (Sensitivität 88 %, Spezifität 82 %) [14].

In unserer retrospektiven Auswertung der Endoskopiebefunde nutzten wir einen abgewandelten SES-CD-Score, um eine größere Konsistenz der Daten zu erreichen [17]. Zusätzlich zu den Koloskopien zogen wir auch Doppelballonendoskopien und Kapselendoskopien zum Vergleich heran, während in den anderen Studien nur das terminale Ileum in die Auswertung einfloss. Zieht man aus unseren Studiendaten nur das terminale Ileum zur Auswertung heran, entsprächen unsere Ergebnisse in etwa den genannten publizierten Ergebnissen. Bei 1,5 Tesla sind Ulzerationen oft schwierig zu erkennen, sodass wir hier die Entzündungsschwere vielleicht unterschätzt haben. 1,5 Tesla-Geräte sind allerdings weiterhin weit verbreitet und spiegeln die im klinischen Alltag genutzten Möglichkeiten gut wider.

Wir verwendeten den MaRIA-Score zum Vergleich mit Seo, da dieser die höchste Treffsicherheit aufwies [18] [19].

In einem Reviewartikel von Minordi et al. [20] fand sich, beim Vergleich der verschiedenen Studien, eine Bandbreite der Sensitivität im Vergleich zur Endoskopie zwischen 87 % und 64 % und einer Spezifität von 85 % – 81 % ähnlich wie in unserer Untersuchung.

Vergleichsweise lag die Spezifität der DWI-MRT in unserer Studie bei 72 %, die Sensitivität bei etwa 88 %, für die kontrastmittelunterstützte MRT betrug die Spezifität 77 %, die Sensitivität 86 %. Die integrierte kontrastmittelunterstützte, farbcodierte Auswertung zeigte eine Spezifität von 71 % und eine Sensitivität von 81 %.

Trotz der nicht ganz idealen Sensitivität und Spezifität ist die MR-Enterografie aufgrund der kompletten Darstellung des Intestinaltraktes sowie der fehlenden Invasivität in der klinischen Routine für die Diagnostik und Verlaufsbeurteilung von entzündlichen Darmveränderungen eine valide Methode. Insbesondere wenn man die Arbeit von Lee et al. [21] heranzieht. Hier war der Nachweis von entzündlichen Veränderung in der MRT bei unauffälliger Endoskopie sogar mit einer schlechteren Prognose verbunden [21].

Für die Verlaufsbeurteilung entzündlicher Darmwandveränderungen zeigt unsere Studie, dass der Verzicht auf die Kontrastmittelgabe ohne wesentlichen Verlust der Sensitivität möglich ist. Die Detektion von Abszessen ist in Zusammenschau aller akquirierten nativen MRT-Sequenzen zusammen mit der diffusionsgewichteten Bildgebung ebenfalls möglich, war jedoch nicht Gegenstand der Studie.

Um die eine schnelle visuelle Auswertung der MRT-Studien zu vereinfachen, untersuchten wir die Wertigkeit einer Farbdarstellung mithilfe eines Farbintegrals zur semiquantitativen Beurteilung der Entzündungsaktivität. Diese farbparametrische Darstellung wurde unserer Kenntnis nach von uns zum ersten Mal zur Beurteilung von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen entwickelt und genutzt. Es zeigte sich eine gute Sensitivität und Spezifität verglichen mit dem schon etablierten MaRIA-Score und auch verglichen mit den endoskopischen Untersuchungen. Die Detektion von pathologischen Veränderungen wurde von den Untersuchern als einfacher beschrieben. Allerdings bedeutet dies einen erhöhten Arbeitsaufwand aufgrund der aktuell noch notwendigen, manuellen Bearbeitung der MRT-Datensätze. Die farbige Darstellung von entzündlichen Veränderungen könnte mithilfe von KI-Algorithmen sicher vereinfacht werden und wäre für die Verlaufsbeurteilung und Präsentation entzündlicher Veränderungen und deren Schwere im klinischen Alltag von Vorteil.

Conflict of Interest

The authors declare that they have no conflict of interest.

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Publication History

Received: 11 June 2021

Accepted: 16 March 2022

Article published online:
15 June 2022