Rofo 2005; 177(4): 516-523
DOI: 10.1055/s-2005-858018
Thorax

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Visuelle Abschätzung der funktionellen Lungenanteile in der HRCT und 3He-MRT bei Patienten nach Einzel-Lungentransplantation: Vergleich mit der absoluten Volumetrie

Visual Assessment of Functional Lungs Parenchyma on HRCT and 3He-MRI in Patients after Single Lung Transplantation: Comparison with Quantitative Volumetric ResultsJ. Zaporozhan1, 2 , S. Ley1, 2 , K. K. Gast1 , C. P. Heussel1 , A. Biedermann3 , B. Eberle4 , E. Mayer5 , M. Thelen1 , H.-U Kauczor2
  • 1Klinik und Poliklinik für Radiologie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
  • 2DKFZ, E010 - Radiologie, INF 280, Heidelberg
  • 3III. Medizinische Klinik und Poliklinik, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
  • 4Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie, Universität und Inselspital Bern, Schweiz
  • 5Klinik und Poliklinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Das 3He-MRT-Projekt in Mainz wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (FOR 474), der EU (Polarized Helium to Image the Lung [PHIL] 5. EU-Rahmenwerk), der Max Planck Gesellschaft und Amersham Health unterstützt. Ein besonderer Dank geht an Herrn HD Dr. Frank Krummenauer für die schnelle und hilfreiche statistische Beratung.
Weitere Informationen

Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
18. April 2005 (online)

Zusammenfassung

Ziel: Ziel war es, eine visuelle Abschätzung der ventilierten Lungenareale in der HRCT und der 3He-MRT bei Patienten nach Einzellungentransplantation (SLTX) durchzuführen. Es wurde versucht, einen Zusammenhang zwischen bestimmten Ausfallmustern in der 3He-MRT und bestimmten morphologischen Veränderungen in der HRCT zu finden. Material und Methoden: Es wurden acht männliche Patienten (54 ± 6 Jahre) mit Emphysem und sechs Patienten (3m/3 w, 58 ± 9,5 Jahre) mit idiopathischer pulmonaler Fibrose (IPF) nach einer SLTX untersucht. Die morphologischen Veränderungen in der HRCT wurden klassifiziert und dem entsprechenden Lungensegment zugeordnet. In der 3He-MRT (2D FLASH) wurden 10 - 14 koronare Schichten (Schichtdicke 10 mm, -abstand 5 mm) akquiriert. Die Ventilationsdefekte wurden den entsprechenden Lungensegmenten zugeordnet. Die Ventilationsbeurteilung wurde in der CT und MRT visuell abgeschätzt und einer 5-Punkte-Skala zugeordnet. Die volumetrische Quantifizierung in der 3He-MRT erfolgte mittels eines doppelten Schwellenwertverfahrens. Diese wurde als interne Referenz zur visuellen Abschätzung herangezogen. Ergebnisse: Es wurde kein Zusammenhang zwischen den morphologischen Veränderungen in der HRCT und Ventilationsdefekten in der 3He-MRT gefunden. Bei Patienten mit Emphysem ist die visuelle Abschätzung der Ventilation in der 3He-MRT ausreichend. Für Patienten mit IPF konnte dies nicht bestätigt werden. Bei beiden Erkrankungen lässt die Abschätzung in der HRCT keinen Schluss auf das Ausmaß der Ventilationsdefekte zu. Schlussfolgerung: Verschiedene Charakteristika von Ventilationsstörungen in der 3He-MRT zeigen keinen Zusammenhang mit morphologischen Veränderungen. Die visuelle Ventilationsabschätzung mittels 3He-MRT ist bei Patienten mit Emphysem der funktionellen Beurteilung anhand der HRCT überlegen.

Abstract

Purpose: Visual assessment of the ventilation using HRCT and 3He-MRI in patients after single lung transplantation (SLTX). Analysis of specific ventilation defects found with 3He-MRI and morphological changes found with HRCT. Materials and Methods: We evaluated 8male patients (54 ± 6 years) suffering from emphysema and six patients (3males and 3 females, 58 ± 9.5 years) suffering from idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) after SLTX. The morphological changes at HRCT were classified and localized. In 3He-MRI (2D FLASH), 10 to 14 slices (slice thickness 10 mm, gap 5 mm) were acquired in coronal orientation to cover the whole lung. Ventilation defects were localized and characterized. The visually estimated ventilation was recorded on a 5-point scoring system. A double threshold technique was applied to volumetric quantification in 3He-MRI to serve as internal reference. Results: We found no correlation between morphological changes in HRCT and ventilation defects in 3He-MRI. The visual assessment of ventilation in 3He-MRI was sufficient in patients with emphysema, but this was not confirmed in patients with IPF. The visual assessment in HRCT did not correlate with the volumetric evaluation in both conditions. Conclusion: The various ventilation defects were not linked to specific morphological changes. For the visually assessed ventilation in patients with emphysema, 3He-MRI is superior to HRCT.

Literatur

  • 1 McKenna R J Jr, Gelb A, Brenner M. Lung volume reduction surgery for chronic obstructive pulmonary disease: where do we stand?.  World J Surg. 2001;  25 231-237
  • 2 Waddell T K, Keshavjee S. Lung transplantation for chronic obstructive pulmonary disease.  Semin Thorac Cardiovasc Surg. 1998;  10 191-201
  • 3 DeMeo D L, Ginns L C. Lung transplantation at the turn of the century.  Annu Rev Med. 2001;  52 185-201
  • 4 Chhajed P N, Tamm M, Malouf M A. et al . Lung transplantation: management and complications.  Indian J Chest Dis Allied Sci. 2002;  44 31-43
  • 5 Trulock E P. Lung transplantation.  Am J Respir Crit Care Med. 1997;  155 789-818
  • 6 Becker F S, Martinez F J, Brunsting L A. et al . Limitations of spirometry in detecting rejection after single-lung transplantation.  Am J Respir Crit Care Med. 1994;  150 159-166
  • 7 Martinez J A, Paradis I L, Dauber J H. et al . Spirometry values in stable lung transplant recipients.  Am J Respir Crit Care Med. 1997;  155 285-290
  • 8 Morlion B, Knoop C, Paiva M. et al . Internet-based home monitoring of pulmonary function after lung transplantation.  Am J Respir Crit Care Med. 2002;  165 694-697
  • 9 Collins J. Imaging of the chest after lung transplantation.  J Thorac Imaging. 2002;  17 102-112
  • 10 Ikonen T, Kivisaari L, Taskinen E. et al . High-resolution CT in long-term follow-up after lung transplantation.  Chest. 1997;  111 370-376
  • 11 Herber S, Lill J, Heussel C P. et al . Akute oder chronische Transplantat-Abstoßung? - HRCT des Thorax bei Patienten nach Lungentransplantation.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 822-829
  • 12 de Lange E E, Mugler J P 3rd, Brookeman J R. et al . Lung air spaces: MR imaging evaluation with hyperpolarized 3He gas.  Radiology. 1999;  210 851-857
  • 13 Kauczor H U, Hanke A, Van Beek E J. Assessment of lung ventilation by MR imaging: current status and future perspectives.  Eur Radiol. 2002;  12 1962-1970
  • 14 Kauczor H U, Markstaller K, Puderbach M. et al . Volumetry of ventilated airspaces by 3He MRI: preliminary results.  Invest Radiol. 2001;  36 110-114
  • 15 Ray N, Acton S T, Altes T. et al . Merging parametric active contours within homogeneous image regions for MRI-based lung segmentation.  IEEE Trans Med Imaging. 2003;  22 189-199
  • 16 Altes T A, Powers P L, Knight-Scott J. et al . Hyperpolarized 3He MR lung ventilation imaging in asthmatics: preliminary findings.  J Magn Reson Imaging. 2001;  13 378-384
  • 17 Gast K K, Viallon M, Eberle B. et al . MRI in lung transplant recipients using hyperpolarized (3)He: Comparison with CT.  J Magn Reson Imaging. 2002;  15 268-274
  • 18 Gast K K, Zaporozhan J, Ley S. et al . (3)He-MRI in follow-up of lung transplant recipients.  Eur Radiol. 2004;  14 78-85
  • 19 Zaporozhan J, Ley S, Gast K K. et al . Functional Analysis in Single-Lung Transplant Recipients: A Comparative Study of High-Resolution CT, (3)He-MRI, and Pulmonary Function Tests.  Chest. 2004;  125 173-181
  • 20 Deninger A J, Eberle B, Ebert M. et al . Quantification of regional intrapulmonary oxygen partial pressure evolution during apnea by (3)He MRI.  J Magn Reson. 1999;  141 207-216
  • 21 Hansell D M. Computed tomography of diffuse lung disease: functional correlates.  Eur Radiol. 2001;  11 1666-1680
  • 22 Gast K K, Zaporozhan J, Ley S. et al . Reformatierungen als Lösungsansatz für die Problematik der unterschiedlichen Schichtführung beim Vergleich von ³He-MRT und HR-CT der Lunge.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 786-790
  • 23 Chung M H, Edinburgh K J, Webb E M. et al . Mixed infiltrative and obstructive disease on high-resolution CT: differential diagnosis and functional correlates in a consecutive series.  J Thorac Imaging. 2001;  16 69-75
  • 24 Gelb A F, Hogg J C, Muller N L. et al . Contribution of emphysema and small airways in COPD.  Chest. 1996;  109 353-359
  • 25 Hansell D M. Small airways diseases: detection and insights with computed tomography.  Eur Respir J. 2001;  17 1294-1313
  • 26 Kauczor H U, Hast J, Heussel C P. et al . Focal airtrapping at expiratory high-resolution CT: comparison with pulmonary function tests.  Eur Radiol. 2000;  10 1539-1546
  • 27 Tgavalekos N T, Venegas J G, Suki B. et al . Relation between structure, function, and imaging in a three-dimensional model of the lung.  Ann Biomed Eng. 2003;  31 363-373
  • 28 Kauczor H U, Surkau R, Roberts T. MRI using hyperpolarized noble gases.  Eur Radiol. 1998;  8 820-827
  • 29 Samee S, Altes T, Powers P. et al . Imaging the lungs in asthmatic patients by using hyperpolarized helium-3 magnetic resonance: assessment of response to methacholine and exercise challenge.  J Allergy Clin Immunol. 2003;  111 1205-1211

Dr. med. Julia Zaporozhan

Radiologie E010, DKFZ

Im Neuenheimer Feld 280

69120 Heidelberg

Telefon: 0 62 21/42 25 83

Fax: 0 62 21/42 24 62

eMail: juliazapo@web.de