Funktionelle Bildgebung der Lunge mit gasförmigem Kontrastmittel: ³Helium-Magnetresonanztomographie

Zusammenfassung

Aktuelle bildgebende Untersuchungsmethoden der Lunge konzentrieren sich auf die Darstellung der Morphologie bzw. des Parenchyms dieses Organs. Hierbei kommt die Computertomographie zum Einsatz, sobald eine subtilere Diagnostik als eine konventionelle Röntgen-Übersichtsaufnahme gebraucht wird. Funktionelle Informationen zeigt die Computertomographie jedoch nur eingeschränkt auf. Diese Informationen werden aus der Blutgasanalyse, der Spirometrie und der Ganzkörper-Plethysmographie gewonnen. Alle diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, keinerlei regionale Zuordnungen von Pathologien zu erlauben. Die Magnetresonanztomographie der Lunge hat erhebliche Fortschritte durch die Nutzung von hyperpolarisiertem ³Helium als gasförmiges „Kontrastmittel” erfahren. Mit diesem Kontrastmechanismus können funktionelle Informationen mit örtlicher Zuordnung gewonnen werden. Zudem bietet die Methode eine hohe örtliche und zeitliche Auflösung und bringt keine Belastung durch ionisierende Strahlen mit sich. Limitierungen der Methode liegen derzeit bei eher hohen Kosten und einer eingeschränkten Verfügbarkeit. Dieser Übersichtsartikel soll einerseits die Methodik der Magnetresonanztomographie der menschlichen Lunge mittels hyperpolarisiertem ³Helium beleuchten, andererseits den derzeitigen Stand der Kenntnis der Methode unter besonderer Berücksichtigung der Neuerungen der letzten Zeit aufzeigen.

Abstract

Current imaging methods of the lung concentrate on morphology as well as on the depiction of the pulmonary parenchyma. The need of an advanced and more subtle imaging technology compared to conventional radiography is met by computed topography as the method of choice. Nevertheless, computed tomography yields very limited functional information. This is to be derived from arterial blood gas analysis, spirometry and body plethysmography. These methods, however, lack the scope for regional allocation of any pathology. Magnetic resonance imaging of the lung has been advanced by the use of hyperpolarised ³Helium as an inhaled gaseous contrast agent. The inhalation of the gas provides functional data by distribution, diffusion and relaxation of its hyperpolarised state. Because anatomical landmarks of the lung can be visualised as well, functional information can be linked with regional information. Furthermore, the method provides high spatial and temporal resolution and lacks the potential side-effects of ionising radiation. Four different modalities have been established: 1. Spin density imaging studies the distribution of gas, normally after a single inhalation of contrast gas in inspiratory breath hold. 2. Dynamic cine imaging studies the distribution of gas with respect to regional time constants of pulmonary gas inflow. 3. Diffusion weighted imaging can exhibit the presence and severity of pulmonary airspace enlargement, as in pulmonary emphysema. 4. Oxygen sensitive imaging displays intrapulmonary oxygen partial pressure and its distribution. Currently, the method is limited by comparably high costs and limited availability. As there have been recent developments which might bring this modality closer to clinical use, this review article will comprise the methodology as well as the current state of the art and standard of knowledge of magnetic resonance imaging of the lung using hyperpolarised ³Helium.

Key words

Lung - magnetic resonance imaging - helium - functional imaging - contrast agent

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