Muskuloskelettale Radiologie

In der Forschung beschäftigt sich die Sektion Muskuloskelettale Radiologie gemäß ihrer Mission mit der Implementierung innovativer Methoden zur funktionellen multimodalen oder großvolumigen muskuloskelettalen Bildgebung sowie der minimal-invasiven radiologischen Interventionen am Bewegungsapparat.

Ein besonderer Fokus ist dabei neben der morphologischen dreidimensionalen (3D) Bildgebung mit modernen isotropen MRT-Sequenzen (Abb. 1) die Entwicklung und Etablierung funktioneller Verfahren zur Erfassung die der Morphe zugrunde liegenden Pathophysiologie.

Einer der Schwerpunkte ist dabei die moderne großvolumige Bildgebung bei Knochentumoren wie dem multiplem Myelom oder multipler kartilaginärer Exostosen (Exostosenkrankheit, Abb. 2). 

Weitere Schwerpunkte sind die funktionelle Hochfeld-MRT zur Evaluation der Knorpelvitalität und -integrität, die Implementierung funktioneller Ultraschall- und MRT-Methoden zur Beurteilung der normalen und krankhaften Skelettmuskulatur (insbesondere bei Patienten mit sogenannten Seltenen Erkrankungen (<5:10.000) wie muskuläre Kanalerkrankungen und Dystrophien) sowie die Evaluation der Möglichkeiten modernster digitaler Röntgeneinrichtungen zur Reduzierung der Strahlenexposition, insbesondere bei muskuloskelettalen Fragestellungen Heranwachsender (Abb. 3). Wissenschaftliche Projekte werden neben den Partnern an Universitätsklinikum und am NCT Heidelberg unter anderem in enger Kooperation mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) durchgeführt. Letzteres umfasst die Forschungen am 7-Tesla MR-Tomographen zu muskuloskelettalen Fragestellungen sowie die ²³Natrium- und ³⁵Chlorbildgebung in Kooperation mit den Abteilungen Radiologie und Medizinische Physik in der Radiologie des Deutschen Krebs-forschungszentrums Heidelberg.

Mit den üblichen radiologischen Verfahren können nur morphologische Veränderungen der Muskeln dargestellt werden. Neue Methoden wie die ²³Natrium-Magnetresonanztomographie stellen nun auch pathophysiologische Veränderungen dar. So können beispielsweise die Wadenmuskeln von Patienten mit Paramyotonie (einer Erkrankung mit durch defekte Natriumkanäle der Muskulatur hervorgerufenen intermittierenden Lähmungen) in einer herkömmlichen Magnetresonanztomographie völlig unauffällig aussehen. Erst die ²³Natrium-Magnetresonanztomographie vermag den pathologisch erhöhten Muskelzellgehalt an Natrium zu visualisieren (Abb. 4).

Ein weiteres Beispiel für den Nutzen von funktioneller Muskelbildgebung ist die periphere arterielle Verschlusskrankheit (PAVK), auch Schaufensterkrankheit genannt. Hier kommt es durch Artheriosklerose der Ober- und Unterschenkelarterien zu einer Minderversorgung der Gesäß-, Oberschenkel- und Wadenmuskulatur mit Sauerstoff. Diese makrovaskulären Prozesse können bereits mit konventioneller Bildgebung wie einer Angiographie dargestellt werden (Abb.5).

Die Prozesse auf mikrovaskulärer Ebene werden dabei nicht erfasst. Dies ist jedoch ein entscheidender Punkt, da die Sauerstoffschuld der Muskulatur über eine Überproduktion von Laktat für den Muskelschmerz verantwortlich ist. Moderne Methoden, wie der kontrastverstärkte Ultraschall (CEUS) vermögen in Echtzeit die mikrovaskuläre Perfusion der Muskulatur zu visualisieren (Abb. 6). So könnten in Zukunft z.B. Therapieansätze, welche auf einer Verbesserung der Mikrozirkulation basieren, evaluiert werden.

In der modernen Bildgebung des Gelenkknorpels gibt es neben der hochaufgelösten morphologischen Darstellung neue Entwicklungen, die es ermöglichen auch biochemische Komponenten des Knorpels darzustellen, hierzu zählen die sogenannte dGEMRIC-Technik und das T2-mapping. Einiger dieser biochemischen Komponenten spielen zentrale Rollen in der Arthrose-Entstehung oder in der Knorpelheilung nach Knorpeltherapie (unter anderem sogenannte Glykosaminoglykane). Die bildgebende Darstellung und Quantifizierung dieser Komponenten erlaubt daher Rückschlüsse auf die Knorpelvitalität und – integrität. Sie kann Veränderungen visualisieren, die mittels konventioneller MRT-Methoden noch nicht sichtbar sind. Derzeitige Haupteinsatzgebiete sind daher: Beurteilung des funktionellen Knorpelzustands vor OP, Verlaufsuntersuchungen nach Knorpeltherapie. 

Fazit

Mit neuartigen funktionellen MR-Techniken wie dGEMRIC ist es möglich, Knorpelschäden früher und genauer als mit konventionellen MR-Techniken zu erkennen und zu graduieren.

Interventionelle Methoden wie die Radiofrequenzablation und diagnostische Knochenpunktionen (Biopsien)

Das Osteoidosteom ist ein äußerst schmerzhafter, jedoch gutartiger kleiner Knochentumor, der vorwiegend bei Jugendlichen auftritt. Es kann prinzipiell jeden Knochen betreffen, vorwiegend jedoch die langen Röhrenknochen (Oberschenkel, Unterschenkel) oder aber auch die Wirbelsäule. Als sogenannter minimal-invasiver Eingriff (im Gegensatz zu großen Eingriffen wie der Operation) hat sich die CT-gesteuerte Radiofrequenzablation in der Therapie durchgesetzt. Bei dieser Technik wird eine nadelähnliche Elektrode durch die Haut in den Tumor platziert und anschließend die Nadelspitze erhitzt, wodurch der Tumor abgetötet wird, die sonstige Umgebung jedoch geschont wird. Wir führen diese Technik seit 2003 durch und haben mittlerweile eine der größten Patientengruppen in Deutschland erfolgreich therapiert (Abb. 9). 

Diagnostische Knochenpunktionen (Biopsien)

CT-gestützte Biopsien haben aufgrund ihrer minimalen Invasivität große Verbreitung erfahren. In nahezu allen Regionen des muskuloskelettalen Systems kann mit einem relativ kleinen Eingriff, in der Regel Lokalanästhesie mit Analgosedierung, eine Gewebeprobe aus Knochen gewonnen werden, um eine sichere Diagnose zu erzielen (Abb. 10).