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Muskuloskelettale Radiologie

Die Sektion Muskuloskelettale Radiologie sieht ihre Mission in der Implementierung innovativer Methoden zur funktionellen, multimodalen oder großvolumigen muskuloskelettalen Bildgebung.

Die klinische Versorgung am Standort Stiftung Orthopädische Universitätsklinik der Patienten des Departments Orthopädie, Unfallchirurgie und Paraplegiologie umfasst die Durchführung und Befundung der radiologischen, diagnostischen und interventionellen Untersuchungen. Dazu gehören neben der Projektionsradiographie, der Durchleuchtungsuntersuchung und der Arthrographie, auch die Computertomographie (CT), die Magnetresonanztomographie (MRT) und Knochendichtemessungen. Außerdem beteiligt sich die Sektion an der Versorgung mittels Ultraschall im Rahmen des Interdisziplinären Ultraschall-zentrums und nimmt an klinischen Konferenzen teil.

Untersuchungen an Kindern werden im Dialog mit der Sektion Kinderradiologie innerhalb der Abteilung Diagnostische und Interventionelle Radiologie befundet.

Sektionsleiter

PD Dr. med. Christoph Rehnitz
Schlierbacher Landstraße 200a
69118 Heidelberg
Gebäude 6110
Fett- und wassergewichtete Ganzkörper-MRT bei einem Patienten mit Multiplem Myelom. Deutlich lassen sich multiple Myelomherde abgrenzen (Pfeile).
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Die Befundung von CT-und MRT-Untersuchungen mit überwiegendem Fokus zentrales Nervensystem (Gehirn und Myelon) sowie die Präsentation in klinischen Konferenzen wird abteilungsübergreifend gemeinsam mit der Abteilung Neuroradiologie organisiert.

Die Sektion übernimmt auch die Befundung radiologischer Untersuchungen des muskuloskelettalen Systems und der Wirbelsäule in den weiteren Standorten der Abteilung Diagnostische und Interventionelle Radiologie. Folgende Bereiche gehören dazu:

  • Rheumatologie
  • Osteoporose/ Kyphoplastie
  • multiples Myelom
  • Sarkome
  • Leistungssportler des Olympiastützpunkts Heidelberg

Neben der Ambulanz des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT) betreuen die Experten der Sektion auch das Tumorboard Knochen- und Weichteilsarkome. Außerdem übernehmen die Radiologen der Sektion an der Ethianum Klinik die Befundung der muskuloskelettalen MRT-Untersuchungen (3 Tesla-System). Hier werden unter anderem die Profifußballer der Fußballbundesligisten 1899 Hoffenheim mit MRT-Leistungen versorgt.

Die Sektion ist als Trainingszentrum für das „MSK Fellowship Exchange Program of the European Society of Muskuloskeletal Radiology (ESSR)/ European School of Radiology (ESOR)“ und als Ausbildungsstätte für die Zusatzqualifikation „Muskuloskelettale Radiologie“ der Deutschen Röntgengesellschaft (DRG) akkreditiert.

Forschung im Überblick:

Forschung

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.

Abbildung 1: Ruptur der Rotatorenmanschette in einer Standard coronalen MRT-Sequenz (links). Mit modernen 3D-Sequenzen ist durch sekundäre Rekonstruktion die Darstellung der gleichen Läsion in allen 3 Raumebenen möglich (Mitte bis rechts).
Abb 1 (enlarge)

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.

Abbildung 2: Patient mit Exostosenkrankheit und multiplen Exostosen der Extremitäten (Pfeile) in einer Ganzkörper-MRT Untersuchung ohne Einsatz von Röntgenstrahlen
Abb 2 (enlarge)

Forschungsaktivitäten im Detail:

Funktionelle Bildgebung der Muskulatur

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).

Abbildung 4: Links: Nach Provokation durch Kühlung des rechten Unterschenkels ist in der herkömmlichen 1H MRT (links) kein Unterschied sichtbar. Die 23Natrium-Magnetresonanztomographie zeigt den pathologisch erhöhten Gehalt an Natrium in der Muskelzell
Abb 4 (enlarge)

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.

Abbildung 5: Periphere arterielle Verschlusskrankheit(PAVK) - hochgradige kurzstreckige Stenose der rechten Arteria femoralis superficialis in der konventionellen Angiographie .
Abb 5 (enlarge)
Abb 6 (enlarge)

Funktionelle, biochemische Knorpelbildgebung

7a: Morphologische sagittale Standardsequenz, 7b: Funktionelle Knorpelbildgebung – dGEMRIC Technik, womit Unterschiede des Gehalts an Glykosaminoglykanen im retropatellaren Knorpel visualisiert werden können. Während in der Standardsequenz  ein weitge
Abb 7a und Abb 7 b (enlarge): Abbildung 7 zeigt zwei Ausschnitte einer MRT-Untersuchung des Knorpels hinter der Kniescheibe (des retropatellaren Knorpels) einmal in einer morphologischen Standardsequenz (Abb. 7a) und in der funktionellen dGEMRIC-Technik (Abbildung 7b) bei einem Patienten nach Knorpeltherapie eines Knorpeldefektes.

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.

dGEMRIC bei Knorpelschaden
Abb 8 (enlarge)

Interventionelle Methoden

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). 

Die Abbildung 9a  zeigt ein ca. 5 mm messendes Osteoidosteom->  im Oberschenkelknochen eines 19-jährigen Patienten. In Abbildung 9b ist die Spitze einer Elektrode in dem Tumor platziert worden. Die Spitze wird erhitzt,  der Tumor damit lokal abgetötet.
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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).

Abbildung 10: Diagnostische Knochenbiopsie bei einer im MRT des Beckens (links) Kontrastmittel aufnehmenden, den Knochen destruierenden Läsion. Knochenbiopsie CT-gesteuert über einen kleinen Hautschnitt in Lokalanästhesie (Mitte) und Entnahme eines zyl
Abb 10 (enlarge)