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Die erstaunliche Reise der Magnetresonanz-Elastographie: Wie verändert diese Technologie die medizinische Diagnose?
Mit dem Fortschritt der Medizintechnik hat die Magnetresonanz-Elastographie (MRE) im Diagnosebereich große Aufmerksamkeit erlangt. Seit seiner Entwicklung an der Mayo Clinic im Jahr 1995 hat sich die MRE zu einem leistungsstarken nichtinvasiven Diagnoseinstrument entwickelt, insbesondere bei der Stadienbestimmung einer Leberfibrose, und ersetzt nach und nach traditionelle Biopsie- und Serumtests.
Mithilfe dieser Technologie können die mechanischen Eigenschaften von Weichgewebe (wie Elastizität oder Härte) gemessen werden, was eine neue Perspektive für die Erforschung von Läsionen in der Medizin eröffnet.
Das Prinzip der MRE basiert auf der Beobachtung, dass erkranktes Gewebe, beispielsweise ein Brusttumor, oft steifer ist als das umgebende normale Gewebe. Daher ist die Beurteilung der Gewebesteifigkeit von großer klinischer Bedeutung. Obwohl herkömmliche bildgebende Verfahren wie CT, MRT und Ultraschall für die Bildgebung maßgeblich sind, können sie keine Informationen über den Elastizitätsmodul von Weichteilen liefern.
Die MRE ist ein dreistufiger Prozess: Zunächst werden durch Vibrationen an der Körperoberfläche des Patienten Scherwellen erzeugt, die tiefer in das Gewebe eindringen. Anschließend werden mithilfe der MRT Daten über die Ausbreitung und Geschwindigkeit dieser Wellen gewonnen. Wellen; und schließlich werden diese Informationen vom Gehirn des Patienten gesammelt. Die Gewebesteifigkeit kann quantitativ abgeleitet und in 3D abgebildet werden, was als Elastogramm bezeichnet wird.
Die Mechanik des Weichgewebes
MRE misst quantitativ die mechanische Reaktion biologischen Gewebes auf äußeren Druck. Es berechnet den Schermodul des Gewebes, der ein Maß für die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen elastische Verformungen ist. Biologische Gewebe sind nichtlinear elastisch und weisen viskoelastische Eigenschaften auf. Ihre mechanische Reaktion hängt von der Amplitude des angewandten Drucks und der Verformungsrate ab.
Die Beziehung zwischen Scherspannung und Verformung biologischen Gewebes ist komplexer Natur, was einer der Gründe dafür ist, warum MRE in klinischen Anwendungen weit verbreitet ist.
Derzeit konzentrieren sich die Forscher auf die Einbeziehung komplexen viskoelastischen Verhaltens in die Nachbearbeitung des Inversionsalgorithmus, wodurch die Spezifität und diagnostische Genauigkeit von MRE-Messungen verbessert werden könnte.
Anwendungsbereiche
Leber
Leberfibrose ist eine weit verbreitete Erkrankung, die sich ohne Überwachung zu einer Leberzirrhose oder einer Lebererkrankung im Endstadium entwickeln kann. Die MRE-basierte Messung der Lebersteifigkeit hat sich als die genaueste nicht-invasive Untersuchungstechnologie erwiesen. Mithilfe dieser Technologie ist eine großflächige Messung der Gewebesteifigkeit der Leber möglich, wodurch sich der Grad einer Leberfibrose effektiv bestimmen lässt.
Gehirn
Die Verwendung von MRE zur Bildgebung des Gehirns begann in den frühen 2000er Jahren und seine elastische Bildgebungsmatrix wurde mit Gedächtnistests, körperlichen Fitnesstests und dem Fortschreiten verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen in Zusammenhang gebracht. Studien haben gezeigt, dass mit zunehmendem Alter die viskoelastischen Eigenschaften des Gehirns aufgrund der Degeneration von Neuronen und Oligodendrozyten nachlassen, wodurch sich mit MRE potenzielle Risiken psychischer Erkrankungen frühzeitig erkennen lassen.
Nieren
Im Vergleich zur Leber oder zum Gehirn ist die MRE-Untersuchung der Niere aufgrund ihrer komplexen inneren Struktur und versteckten Lage anspruchsvoller. Studien haben gezeigt, dass die Steifheit der Nieren ein Hinweis auf ihre Funktion und Durchblutung sein kann. MRE zeigt mehr Anwendungspotenzial bei chronischen Nierenerkrankungen, Nierentumoren usw.
Prostata
MRE kann zur Erkennung und Diagnose von Prostatakrebs verwendet werden und seine Härteveränderungen können dabei helfen, den Unterschied zwischen Krebsgewebe und normalem Gewebe zu erkennen. Studien haben gezeigt, dass die Spezifität von MRE 95 % erreicht, wenn es in Verbindung mit dem PI-RADS-System (Version 2.1) verwendet wird.
Bauchspeicheldrüse
Die Bauchspeicheldrüse gilt als das weichste Gewebe in der Bauchhöhle. Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse wie Pankreatitis und Bauchspeicheldrüsenkrebs können zu einer deutlichen Zunahme ihrer Härte führen. MRE ist zweifellos ein wirksames Instrument zur Diagnose dieser Läsionen. Die Studie ergab, dass die kombinierte Verwendung der MRE-gemessenen Härte und der bildgebenden Tumorvolumenschätzung die Zuverlässigkeit der klinischen Anwendung erheblich verbessern kann.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Magnetresonanz-Elastographie-Technologie wird sich ihre Anwendung auf immer mehr Bereiche ausdehnen und möglicherweise sogar unser allgemeines Verständnis und unsere Behandlung von Krankheiten beeinflussen. Werden die aktuellen technologischen Fortschritte in Zukunft zu revolutionären Veränderungen in der medizinischen Diagnostik führen?
