Fusionierte 3D DIR-plus-FLAIR (DIPLUF): neues Diagnostikum für die Multiple Sklerose?

Hintergrund und Ziele: Die Magnetresonanztomographie spielt bei der Diagnostik der Multiplen Sklerose (MS) eine zentrale Rolle. Nach den aktuellen Empfehlungen stellt die T2-gewichtete, dreidimensionale fluid attenuated inversion recovery Sequenz (3D FLAIR) die diagnostische Kernsequenz dar. Die dreidimensionale double inversion recovery Sequenz (3D DIR) gilt hingegen als optional. Die beiden Bildgebungstechniken verfügen über komplementäre Vor- und Nachteile. Diese Studie untersucht die Hypothese, dass eine exakte Fusion der 3D DIR- und 3D FLAIR-Sequenzen mit einer für die MS Diagnostik optimierten Wichtung einen diagnostischen Nutzen bringen könnte. Materialien und Methoden: In dieser monozentrischen, retrospektiven Studie wurden DIPLUF-Summationsbilder (3D DIR-plus-FLAIR) von 50 Patienten mit gesicherter MS-Diagnose aus 3D FLAIR- und sechsfach gewichteten 3D DIR-Sequenzen erstellt. Die Bildnachverarbeitung wurde durch quantitative Kontrastanalyse und Volumetrie mit der FMRIB Software Library validiert. Dabei wurden bei zehn Patienten repräsentative, korrespondierende MS-Läsionen juxtakortikal, periventrikulär und infratentoriell semiautomatisch segmentiert. Der Kontrast der segmentierten Läsionen zur Umgebung und die gemessenen Läsionsvolumina wurden statistisch durch logistische Regression mit gemischten Effekten ausgewertet. Anschließend wurden die Kriterien der räumlichen und zeitlichen Dissemination auf allen drei Bildtypen (DIPLUF, 3D FLAIR, 3D DIR) evaluiert. Bei dem Kriterium der räumlichen Dissemination haben zwei Neuroradiologinnen alle MS-Läsionen in den typischen Lokalisationen gezählt und die Läsionslast in Kategorien angegeben (0, <5, 5-10, >10). Die Aussagen über die Läsionsanzahl wurden durch logistische Regression mit gemischten Effekten statistisch ausgewertet im Vergleich zu einer ground truth, die mit der Kenntnis aller in der Klinik üblichen Sequenzen bestimmt wurde. Bei dem Kriterium der zeitlichen Dissemination hat ein dritter Neuroradiologe neue Läsionen auf zweizeitigen Bildern von 20 Patienten mit MS gezählt. Seine Aussagen wurden mit fachärztlich vidierten Befunden mit Cohens Kappa statistisch ausgewertet. Ergebnisse: Quantitative Kontrastanalyse und Volumetrie (30 Bilder): Bei allen untersuchten Patienten und in jeder MS-typischen Lokalisation lag der Läsionskontrast auf den DIPLUF-Bildern (Mittelwert bei 0.33 ± 0.07) zwischen dem Kontrast auf den 3D FLAIR- (0.19 ± 0.06, p<0.001) und 3D DIR-Sequenzen (0.51 ± 0.12, p<0.001). Es gab keine statistisch signifikanten Unterschiede im Läsionsvolumen der korrespondierenden Läsionen zwischen den Bildtypen. Insgesamt waren periventrikuläre Läsionen signifikant kontrastreicher und größer als die in den juxtakortikalen (Kontrast p<0.01, Volumen p<0.001) und infratentoriellen Regionen (Kontrast p<0.001, Volumen p<0.001). Räumliche Dissemination (150 Bilder): In der Gesamtauswertung aller Lokalisationen gab es keine statistischen Unterschiede in der Übereinstimmung zu ground truth zwischen den Bildtypen. Infratentoriell war die Übereinstimmung zu ground truth (48%) signifikant niedriger als juxtakortikal (57%, p=0.017) und periventrikulär (63%, p<0.001). In der infratentoriellen Region hat die Anwendung der DIPLUF-Bilder die Genauigkeit des Ratings im Vergleich zur 3D FLAIR-Sequenz signifikant verbessert (55% vs. 41% richtiger Aussagen, p=0.024). Zeitliche Dissemination (120 Bilder): DIPLUF =0.81 [0.61-1.0] – vollkommene Übereinstimmung; 3D FLAIR =0.72 [0.47-0.97] - beachtliche Übereinstimmung; 3D DIR =0.57[0.30-0.84] - mittelmäßige Übereinstimmung. Die Ergebnisse sind aufgrund sich überschneidender Konfidenzintervalle statistisch nicht signifikant. Schlussfolgerung: Die synthetischen DIPLUF-Bilder sind den 3D DIR- und 3D FLAIR-Sequenzen im Hinblick auf die Detektion der MS-Läsionen in den typischen Lokalisationen und das Erkennen von neu aufgetretenen MS-Läsionen nicht unterlegen. Als Vorteil der DIPLUF-Bilder kann die bessere Erkennbarkeit von MS-Läsionen in der infratentoriellen Region im Vergleich zur 3D FLAIR gesehen werden. Infratentorielle MS-Läsionen tragen erheblich zu den neurologischen Beeinträchtigungen der Patienten bei, weil im Hirnstamm neuronale Bahn- und Kernsysteme auf engstem Raum zusammen liegen. Weitere Vorteile der DIPLUF-Bilder (z.B. eine verbesserte Detektion der neuen Läsionen im Verlauf) sind möglich und sollten in weiteren, prospektiven Studien untersucht werden.