Inhaltszusammenfassung:
Diese auf einem retrospektiven, monozentrischem Forschungsdesign basierende Dissertation untersucht den Einfluss der intravenösen Kontrastmittelgabe auf die mit DECT berechnete Knochenmarkdichte sowie deren Korrelation mit klinischen Parametern. Die zugrundeliegende Hypothese des ersten Untersuchungsschritts dieser Arbeit lautet, dass die Berechnung der Knochenmarkdichte nicht signifikant durch die drei Kontrastmittelphasen, die Wirbelkörperhöhen oder deren Interaktion beeinflusst wird.
Die statistische Auswertung zeigt, dass die gemessene Knochenmarkdichte in der nativen Phase ohne Kontrastmittel am niedrigsten ist. Nach Beginn der Kontrastmittelgabe in der arteriellen Phase kommt es zu einem deutlichen Anstieg der Dichtewerte, während in der anschließenden portalvenösen Phase ein erneutes Absinken beobachtet wird. Der Einfluss des Kontrastmittels ist dabei zwischen der nativen und arteriellen Phase stärker ausgeprägt als zwischen der arteriellen und portalvenösen Phase.
Die in einer früheren Studie für das DECT beschriebene Abnahme der Knochenmarkdichte von kranialen zu kaudalen Wirbelkörpern konnte in dieser Arbeit bestätigt werden. Ergänzend zeigen die Ergebnisse, dass dieser Zusammenhang für alle drei Kontrastmittelphasen gilt. Darüber hinaus variiert der Einfluss des iodhaltigen Kontrastmittels in Abhängigkeit von der Wirbelkörperhöhe: In den kaudal gelegenen Brustwirbelkörpern (BWK 10, 11 und 12) treten stärkere Effekte auf als in den kranial gelegenen Lendenwirbelkörpern (LWK 1 und 2).
Die mittels repeated measures ANOVA durchgeführte weiterführende Analyse zeigt, dass sowohl die Kontrastmittelphase als auch die Wirbelkörperhöhe sowie deren Interaktion einen signifikanten Einfluss auf die gemessene Knochenmarkdichte ausüben. Der relative Beitrag beider Haupteffekte erweist sich dabei als vergleichbar. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde die ursprünglich formulierte Nullhypothese verworfen. Die Ergebnisse stützen die Annahme der Alternativhypothese, dass die Berechnung der Knochenmarkdichte signifikant durch die drei Kontrastmittelphasen, die Wirbelkörperhöhen oder deren Interaktion beeinflusst wird.
Der Einfluss des Kontrastmittels auf die Knochenmarkdichte erweist sich als konzentrationsabhängig. Die tatsächliche Kontrastmittelkonzentration wird dabei maßgeblich durch physiologische und anatomische Faktoren bestimmt, die die Verteilungskinetik des Kontrastmittels beeinflussen. Dieser konzentrationsabhängige Effekt variiert in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Knochenmarks, die wiederum durch altersbedingte oder pathologische Involutionsprozesse verändert sein kann. Eine ausgeprägtere Knochenmarkverfettung ist offenbar mit einer insgesamt geringeren Kontrastmittelkonzentration sowie einer verlangsamten An- und Abflutung verbunden, was insbesondere in den kaudal gelegenen Wirbelkörpern zu beobachten ist. Darüber hinaus kann eine hohe trabekuläre Knochendichte die Messergebnisse verfälschen, da sie als potenzieller Störfaktor in den verwendeten VNCa-Nachbearbeitungsalgorithmen gilt.
Die Varianzanalyse mit wiederholten Messungen zeigte, dass neben der Kontrastmittelphase und der Wirbelkörperhöhe sowie deren Interaktion weitere Faktoren die Knochenmarkdichte beeinflussen. Daher wurde ergänzend der Einfluss klinischer Parameter unter Berücksichtigung des Kontrastmitteleffekts untersucht. Die zugrundeliegende Hypothese des zweiten Untersuchungsschritts lautet, dass die intravenöse Kontrastmittelgabe im Hinblick auf die Korrelation mit klinischen Parametern keinen signifikanten Einfluss auf die mit DECT berechnete Knochenmarkdichte ausübt.
Die Ergebnisse belegen einen mittelstarken, phasenunabhängigen altersassoziierten Effekt, der eine Abnahme der Knochenmarkdichte mit zunehmendem Lebensalter zeigt und damit frühere Beobachtungen bestätigt. Ob diese negative Korrelation als Konfundierung zu werten ist, da die altersbedingte Abnahme der Knochenmarkdichte physiologisch durch die Knochenmarkinvolution erklärbar ist, kann anhand der vorliegenden Untersuchung jedoch nicht abschließend beurteilt werden.
Darüber hinaus konnte kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Geschlecht, Gewichtsklasse bzw. BMI und der mit DECT gemessenen Knochenmarkdichte festgestellt werden. Es zeigte sich allenfalls eine schwache Tendenz, wonach das männliche Geschlecht und ein höherer BMI mit einer erhöhten Knochenmarkdichte assoziiert sein könnten. Diese Ergebnisse sind jedoch statistisch nicht signifikant und nur als vorläufig zu bewerten.
Von den weiteren untersuchten laborchemischen Parametern wiesen ausschließlich steigende Leukozyten- und Thrombozytenzahlen einen moderaten Zusammenhang sowie eine phasenunabhängige signifikant positive Korrelation mit der Knochenmarkdichte in der unteren Brustwirbelsäule und der oberen Lendenwirbelsäule auf. Diese Befunde deuten darauf hin, dass mittels DECT nicht nur strukturelle, sondern auch funktionelle Veränderungen des Knochenmarks im Sinne einer gesteigerten hämatopoetischen Aktivität erfasst werden können.
Darüber hinaus zeigte sich eine signifikante positive Korrelation zwischen erhöhten C-reaktiven Proteinwerten und steigender Knochenmarkdichte, allerdings ausschließlich in der nativen Kontrastmittelphase.
Für weitere klinische Parameter wie Hämatokrit, Hämoglobin, Kreatinin und Erythrozytenzahl ergab die Analyse keinen signifikanten Einfluss der intravenösen Kontrastmittelgabe auf die Berechnung der Knochenmarkdichte mittels DECT.
Die weiteren untersuchten klinischen Einflussfaktoren zeigten, im Einklang mit der zweiten formulierten Arbeitshypothese, keinen Zusammenhang mit dem konzentrations- und wirbelkörperhöhenabhängigen Kontrastmitteleffekt. Dies bedeutet, dass klinische Variablen unabhängig von der Kontrastmittelphase quantifiziert und bei der Interpretation der Ergebnisse gesondert berücksichtigt werden müssen. Zudem bestehen starke Korrelationen zwischen den Messwerten unterschiedlicher Wirbelkörperhöhen und Kontrastmittelphasen innerhalb einer einzelnen DECT-Untersuchung. Die Knochenmarkdichte erweist sich somit innerhalb einer Untersuchung über alle drei Kontrastmittelphasen hinweg als weitgehend vergleichbar und kann für diagnostische Zwecke unter Berücksichtigung der jeweiligen Iodkonzentration bzw. Kontrastmittelphase zuverlässig verwendet werden.
Die vorliegende Dissertation liefert einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung des Einflusses intravenöser Kontrastmittel auf die mit DECT bestimmte Knochenmarkdichte. Die Ergebnisse zeigen, dass der Kontrastmitteleffekt sowohl von der Konzentration als auch von der Wirbelkörperhöhe abhängt, während demografische und klinische Variablen wie Alter, Geschlecht oder laborchemische Parameter nur teilweise und überwiegend phasenunabhängig mit der Knochenmarkdichte korrelieren. Die beobachteten Zusammenhänge zwischen Kontrastmittelphase, Knochenmarkzusammensetzung und vertebraler Lokalisation verdeutlichen die Komplexität der Kontrastmittelkinetik und unterstreichen die Notwendigkeit einer präzisen Nachbearbeitung der Bilddaten.
Damit trägt die Arbeit nicht nur zum besseren Verständnis des Kontrastmitteleinflusses bei, sondern liefert zugleich eine Grundlage für die Optimierung und Weiterentwicklung bestehender Nachbearbeitungsalgorithmen, insbesondere im Hinblick auf die Reduktion konzentrationsabhängiger und anatomisch bedingter Artefakte. Um diese Erkenntnisse weiter zu validieren und in klinische Routinen zu überführen, sind jedoch weiterführende Untersuchungen mit größeren und differenzierteren Stichproben erforderlich.
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