Kontrastmittel (CT)

Röntgenkontrastmittel werden grundsätzlich in röntgenpositive (jodhaltige Kontrastmittel und Bariumsulfat) sowie röntgennegative (u.a. Mannitol) eingeteilt. Je nach Applikation unterscheidet man zwischen

• gastrointestinalem Kontrastmittel: orale oder rektale Gabe für die abdominelle Diagnostik
• parenteralem Kontrastmittel: v.a. intravenöse Injektion z.B. für die Beurteilung von parenchymatösen Organen sowie für die CT-Angiographie (CTA).

Für eine CT-Untersuchung des Magen-Darm-Traktes und Abgrenzung gegen andere Weichteilstrukturen ist i.d.R. eine Darmkontrastierung notwendig. Man unterscheidet je nach CT-Wert zwischen positiven und negativen Darmkontrastmitteln:

Negatives Kontrastmittel

• Mannitol-Lösung: Untersuchung von Magen und Darm. Orale Gabe. Verursacht eine leichte Diarrhö.
• Wasser (kohlensäurefrei): Untersuchung von Magen und Pankreas zur Tumordiagnostik. Orale Gabe.
• Methylcellulose: Untersuchung von Magen und Darm. Anwendung bei CT-Enteroklysma. Orale Gabe.
• Paraffin-Suspension, Pflanzenöl: Untersuchung von Dünndarm und Kolon. Rektale Gabe als Enteroklysma bzw. Einlauf.
• Luft, Kohlendioxid: für virtuelle Endoskopie von Magen und Darm. CO₂ wird i.d.R. besser vertragen. Bei Auftreten von Spasmen werden gleichzeitig Spasmolytika gegeben.

Positives Kontrastmittel

• Bariumsulfat-Suspension: Untersuchung von Magen und Darm. Orale Gabe. Kontraindiziert bei Perforationsgefahr (klinischer Verdacht, unmittelbar postoperativ, nach endoskopischer Darmbiopsie).
• Jodlösungen (z.B. Gastrografin^®, TelebrixGastro^®): Untersuchung von Magen und Darm. Orale Gabe. Kontraindiziert bei Hyperthyreose, vor Schilddrüsenszintigraphie oder Radiojodtherapie.

Anwendung

Orale Kontrastmittel werden routinemäßig für die abdominelle Diagnostik eingesetzt. Standardmäßig werden Jod- oder bariumhaltige Kontrastmittel verwendet, wobei diese ausreichend verdünnt werden (z.B. 3-4 % bei Jodlösungen, 2 % bei Bariumsuspension). Bei einer Oberbauchuntersuchung trinkt der Patient 500 ml Kontrastmittel über 30 Minuten, während bei einer Untersuchung des gesamten Abdomens 1-1,5 l über 60-90 min notwendig sind. Des Weiteren lässt sich die Kontrastierung optimieren, wenn der Patient am Vorabend 20 ml Kontrastmittel auf 600 ml verdünnt mit dem Abendessen in 2 Fraktionen zu sich nimmt. Bei jodhaltigen Kontrastmitteln kann für eine gute Kontrastierung von Magen und Duodenum direkt vor Untersuchungsbeginn ein weiterer Becher mit höher konzentriertem Kontrastmittel (5 % = 10 ml auf 200 ml Wasser) getrunken werden.

Ist die Darstellung der mesenterialen Gefäße mittels Multidetektor-CT geplant, sollte ein negatives Kontrastmittel eingesetzt werden. Weiterhin werden Methylcellulose oder Mannitol zur Untersuchung von Magen und Pankreas eingesetzt. Dabei werden 500 bis 1000 ml in kurzer Zeit verabreicht, um eine Aufweitung von Magen und Duodenum zu erreichen. Bei Untersuchung des gesamten Abdomens werden 1-1,5 l über 30-60 min empfohlen.

Bei Untersuchung des Unterbauchs bzw. Beckens können 500-1000 ml eines positiven Kontrastmittels über 30-90 min vor Scanbeginn mit 500-1000 ml eines negativen Kontrastmittels während den letzten 15 min kombiniert werden. Zwischen den beiden Gaben muss eine Pause eingelegt werden, damit sich die beiden Kontrastmittel nicht vermischen.

Indikationen

Jodhaltiges Kontrastmittel ist für die meisten CT-Untersuchungen der Gefäße und parenchymatösen Organe essenziell. Die häufigsten Indikationen für die intravasale Kontrastmittelgabe sind:

• CT-Angiographie
• Differenzierung Gefäß vs. Lymphknoten
• Parenchymkontrastierung (Detektion und Charakterisierung von fokalen Läsionen)
• interstitielle Kontrastmittel-Aufnahme (Entzündung, Tumordiagnostik)
• urologische Fragestellungen (Exkretion, Nierenbeckenkelchsystem)
• Perfusionsanalyse (Charakterisierung von fokalen Läsionen, Gewebeperfusion)

Weiterhin werden die gleichen Kontrastmittel eingesetzt, um anatomische oder pathologische Räume (Spinalkanal, unterer Harntrakt, Pleura, Peritonealhöhle, Abszesse, Fisteln) darzustellen.

Einteilung

Zu den parenteralen Kontrastmitteln zählen:

• ionische hochosmolare Kontrastmittel: In Deutschland aufgrund von häufigen Unverträglichkeitsreaktionen für intravasale Anwendungen nicht mehr zugelassen. Einsatz lediglich für intrakavitäre Applikation.
• nichtionische Kontrastmittel (z.B. Iodixanol): meist niedrigosmolar, daher geringere Nebenwirkungsrate. Meist monomere Moleküle, die besser toleriert werden als dimere. Dimere Moleküle sind nahezu isoosmolar, müssen vor der Injektion auf 38-39 °C vorgewärmt werden und sind gut für die intrathekale und intraartikuläre Applikation geeignet. Aufgrund ihrer niedrigen Nephrotoxizität werden sie auch bei bestimmten Risikopatienten eingesetzt.

Applikationsformen

Intravasal

Nach intravenöser Injektion des Kontrastmittels passiert es die Vena cava, den rechten Ventrikel, die Lungengefäße und das linke Herz. In der anschließenden arteriellen Phase kontrastiert es verschiedene Kapillargebiete, um dann über die drainierenden Venen wieder in die Vena cava sowie in die Vena portae zu gelangen. Über das Portalvenensystem kontrastiert sich das Leberparenchym. Die Anflutungszeit nach Injektion in die rechte Kubitalvene beträgt ca.:

• rechter Vorhof: 6-12 s
• Truncus pulmonalis: 9-15 s
• Aorta: 15-22 s
• Arteria carotis: 16-24 s
• Arteria renalis: 18-27 s
• Arteria femoralis: 22-33 s
• Vena jugularis: 22-30 s
• Vena renalis: 22-30 s
• Vena cava inferior: 24-32 s (suprarenal) bzw. 120-250 s (infrarenal)
• Vena splenica: 30-45 s
• Mesenterialvenen: 35-50 s
• Lebervenen: 50-80 s
• Femoralvenen: 120-250 s

Für die meisten CT-Untersuchungen reicht eine monophasische Injektion mit konstantem Fluss. Die individuellen Unterschiede in der Zirkulationszeit sind abhängig von Körpergewicht, Herzzeitvolumen sowie den venösen bzw. arteriellen Gefäßverhältnissen und somit schwer einzuschätzen. Methoden zur Bestimmung der Zirkulationszeit und zur Festlegung des Startdelay der Kontrastmittelinjektion sind der Testbolus sowie die Bolustriggerung.

Kontrastmittelphasen

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen folgenden Kontrastmittelphasen:

• arterielle Phase: Zeitraum, in dem die Organkontrastierung überwiegend aus der arteriellen Perfusion erfolgt. Die rein arterielle Perfusion beträgt nur 15-30 Sekunden, danach treten weitere Effekte (z.B. Diffusion in das Interstitium) hinzu.
• Parenchymphase: Periode maximaler Kontrastmittelaufnahme
• interstitielle Phase: Kontrastmitteldiffusion in das Interstitium und Rückdiffusion. Die Gefäße erscheinen meist isodens zum Parenchym
• Kontrastmittelausscheidung: Nach 3-5 Minuten lässt sich Kontrastmittel im harnableitenden System nachweisen. Komplette Kontrastmittelfüllung der Harnblase ist nach intravenöser Gabe nur selten zu erreichen. 2 % des Kontrastmittels wird über die Galle ausgeschieden. Bei Nierenfunktionsstörung kann der Anteil höher liegen, sodass es 6-24 Stunden nach Injektion zu einer Kontrastierung der Gallenblase kommen kann.

Besonderheiten weisen folgende Organe auf:

• Niere: Anfangs kortikomedulläre Phase (starke Kontrastierung der Rinde, geringes Enhancement des Markes). Homogenes Enhancement (Parenchymphase) nach 60-100 Sekunden.
• Milz: in arterieller Phase hypo- und hyperdense Regionen durch unterschiedliche Perfusion von roter und weißer Pulpa. Parenchymphase mit homogenem Enhancement nach 60 Sekunden.
• Leber: in arterieller Phase nur minimale Kontrastierung. Maximaler Kontrast nach portalvenöser Kontrastmittelanflutung erst in der portalen Phase ca. 60-90 Sekunden nach Injektionsbeginn.
• Pankreas: zunehmende Kontrastierung gegen Ende der arteriellen Phase. Maximum nach 40-60 Sekunden.
• Darm: stärkste Schleimhautkontrastierung zu Beginn der Parenchymphase
• Schilddrüse: starkes Enhancement des gesamten Organs in arterieller Phase
• Muskulatur: nimmt weder arteriell noch in der Parenchymphase wesentlich Kontrastmittel auf

Arterielle Kontrastierung

Eine direkte arterielle Applikation über einen angiographisch platzierten Gefäßkatheter wird nur in Ausnahmefällen durchgeführt, z.B. zur Klärung von Versorgungsgebieten einzelner Gefäße.

Portal-venöse Kontrastierung

Im Rahmen einer arterioportalen Computertomographie (CTAP) wird angiographisch ein Katheter in die Arteria mesenterica superior oder Arteria splenica platziert. Die CT-Untersuchung wird während der intraarteriellen Kontrastmittelinjektion gestartet.

Bei der CT-Portographie wird ein Katheter in die Vena portae oder Vena mesenterica superior eingelegt. Diese Methode wird nur im Rahmen der Anlage eines arteriellen Ports zur Chemotherapie der Leber eingesetzt.

Venöse Kontrastierung

Eine homogene Kontrastierung der Venen ist je nach Gefäßregion erst 40-100 s nach peripher-venöser Applikation zu erwarten. Durch unterschiedliche Perfusionszeiten der Organe und Vermischung von kontrastiertem und nichtkontrastiertem Blut kann der Eindruck eines intravasalen Füllungsdefektes (Pseudothrombus) entstehen.

Kontrastmittel kann auch direkt in das zu untersuchende Venensystem gespritzt werden, muss dann aber drei- bis fünffach verdünnt werden, um Aufhärtungsartefakte zu vermeiden. Weiterhin sollte die Injektion gleichzeitig an beiden Armen bzw. Beinen vorgenommen werden und die Datenakquisition erst nach ausreichendem Zeitintervall erfolgen.

Intrathekal

Die intrathekale Kontrastmittelgabe wird zur Diagnostik von Rückenmarks- und Bandscheibenläsionen durchgeführt. Bei der Myelographie kommen v.a. nichtionische, dimere Kontrastmittel zum Einsatz. Nach Injektion muss der Patient für 1-2 Stunden in Rückenlage liegen, damit sich das Kontrastmittel verdünnt und Hochkontrastartefakte vermieden werden. Anschließend erfolgt der CT-Scan.

Intrakavitär

Die parenteralen (v.a. nichtionischen) Kontrastmittel werden zur Darstellung der ableitenden Harnwege verwendet. Dabei wird es antegrad über ein Nephrostoma oder retrograd über einen Blasenkatheter appliziert.

Weiterhin wird Kontrastmittel zur Darstellung von Fisteln und Abszessen eingesetzt, insbesondere im Beckenbereich. Intraperitoneale oder pleurale Applikationen nach Verdünnung (1:10) sind selten notwendig (z.B. bei kleinen peritonealen Metastasen).

Komplikationen

Extravasat

Die häufigste Komplikation einer Kontrastmittelinjektion ist die versehentliche extravasale Gabe. Bei größeren Mengen können Schäden der Kutis und Subkutis auftreten. Initial sollte der betroffene Arm über die Herzebene gehoben werden und der Patient über 2 bis 4 Stunden beobachtet werden. Weiterhin muss die betroffene Region 3 Tage lang dreimal täglich für 15-30 min gekühlt werden. Eine chirurgische Konsultation ist sinnvoll bei:

• Extravasatvolumen > 30 ml (ionisch, hochosmolar) bzw. 100 ml (nichtionisch, niedrigosmolar)
• Blasenbildung der Haut
• gestörter Durchblutung oder Sensibilität

Unverträglichkeitsreaktionen

Unverträglichkeitsreaktion nach parenteraler Kontrastmittelgabe basieren auf anaphylaktoiden Reaktionen, osmolaren Effekten (z.B. Reizung der Venenwand) und chemischen Reaktionen durch carboxylierte oder hydroxylierte Seitenketten.

Einteilung

Man unterscheidet je nach Zeitpunkt des Auftretens zwischen:

• Frühreaktion (bis 60 Minuten nach Injektion)
  • leicht: Übelkeit, Erbrechen, Hitzewallung, Flush, leichte Urtikaria, Niesen
  • moderat: leichter Blutdruckabfall, generalisierte Urtikaria, geringer Bronchospasmus, diffuses Erythem, Angioödem, vasovagale Synkope
  • schwer: Glottisödem, Lungenödem, Hypotonie (systolisch < 70 mmHg), anaphylaktischer Schock, schwerer Bronchospasmus, Arrhythmie, Herzstillstand
• Spätreaktion (60 Minuten bis 3 Tage nach Injektion)
  • Hautreaktion: Rötung, Quaddeln, Schwellung
  • Systemische Reaktion: Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit, Diarrhö, Rigor, Zittern, grippeähnliche Beschwerden

Die Einteilung der Unverträglichkeitsreaktion nach Schweregraden unterscheidet sich je nach Literatur.

Risikofaktoren

Die Inzidenz ist abhängig von Kontrastmittelart (ionisch, nichtionisch), Konzentration, Volumen, Flussrate und individueller Prädisposition. Zu den Risikofaktoren zählen u.a.:

• Allgemein:
  • ionische Kontrastmittel
  • manifeste Hyperthyreose (Kontraindikation)
  • weibliches Geschlecht (v.a. Spätreaktionen)
• Anaphylaxie:
  • schwere Reaktion in der Anamnese
  • therapiebedürftiges Asthma bronchiale
  • multiple behandlungsbedürftige Allergien
• Chemotoxizität:
  • kardiovaskuläre Instabilität
  • Herzinsuffizienz Grad III-IV
  • diabetische Nephropathie
  • Autoimmunthyreoiditis bei Älteren
  • Leber- und Nierenerkrankungen

Nichtionische Kontrastmittel werden meist gut toleriert. Die Inzidenz von Frühreaktionen beträgt ca. 2-4 %, die von Spätreaktionen 4-30 % je nach Definition. Die meisten Frühreaktionen sind leicht bis moderat. Spätreaktionen treten gehäuft bei Patienten unter Interleukin-2-Therapie auf.

Tumoren

Der Einsatz von parenteralem Kontrastmittel ist hilfreich bei der Diagnostik von fokalen Läsionen in parenchymatösen Organen. Grundlage für die ätiologische Eingrenzung einer Läsion ist die unterschiedliche Gefäßversorgung und Durchblutung:

• Hypervaskularisierte Tumore: Zeigen in der arteriellen Phase eine stärkere Kontrastmittelaufnahme als das umgebende Parenchym und erscheinen so kurzzeitig als hyperdense Läsion. Beispiele sind das Nierenzellkarzinom, Leberzellkarzinom, Sarkome, die meisten endokrin aktiven Malignome, das Phäochromozytom, benigne endokrine Pankreastumore, Nierenadenome, Leberadenome sowie die fokale noduläre Hyperplasie.
• Peripher hypervaskularisierte Tumore: Sie finden sich typischerweise in der Leber. Dabei handelt es sich meist um Metastasen (v.a. Adenokarzinome) oder seltener um cholangiozelluläre Karzinome. Das ringförmige Enhancement zeigt sich in der arteriellen Phase und kann auch über längere Zeit persistieren. Einige Herde stellen sich in der portalvenösen Phase nur als zentral hypodenser Kern dar. Auch Halstumore können ein ähnliches Kontrastmittelverhalten zeigen, welches hier jedoch keine diagnostische Bedeutung aufweist.
• Hypovaskularisierte Tumore: Aufgrund der geringeren Perfusion im Vergleich zur Umgebung sind sie am besten in der Parenchymphase erkennbar. Viele Tumoren sind hypovaskularisiert (z.B. einige Lebermetastasen und Pankreaskarzinom).
• Irisblendenphänomen: typisches Kontrastmittelverhalten von Leberhämangiomen

Bei Weichteiltumoren sowie Tumoren im Kopf-Hals-Bereich erfolgt die radiologische Abgrenzung gegenüber der Muskulatur. Mit Ausnahme von Sarkomen sind diese Tumoren i.d.R. hypo- oder gering hypervaskularisiert. Die Kontrastierung resultiert aus der arteriellen Perfusion und einer erhöhten Kontrastmitteldiffusion in das Interstitium. Je nach Vaskularisation kann der Tumor am besten am Ende der arteriellen Phase oder später bis hin zur interstitiellen Phase dargestellt werden.

Zysten

Zysten zeigen keine Kontrastmittelaufnahme. Entsprechendes diagnostisches Kriterium ist der fehlende Dichteanstieg > 10 HE in allen Kontrastmittelphasen. Zu beachten ist eine Pseudokontrastierung bei kleinen Läsionen aufgrund von Partialvolumeneffekten. Hilfreich ist dabei eine Reduzierung der Schichtdicke.

Entzündungen

Bei Entzündungen der Schleimhaut findet sich eine kräftige Schleimhautkontrastierung in der arteriellen und frühen Parenchymphase.

Fokale Entzündungen in parenchymatösen Organen zeigen sich nur gelegentlich in Form eines hypodensen Areals im Nativbild (Ödem) oder einer leicht hyperdensen Zone nach Kontrastmittelgabe (arterielle Hyperperfusion oder gestörte interstitielle Rückdiffusion). Im Fettgewebe zeigt sich eine diffuse oder streifige Dichteanhebung.

Abszesse stellen sich als Ringstrukturen mit Kontrastmittel-aufnehmendem Randsaum und hypodensem Zentrum ohne Kontrastmittelaufnahme dar. Reiner Eiter zeigt einen CT-Wert um 30 HE. Bei superinfizierten Flüssigkeiten (z.B. Serom, Biliom, Hämatom) schwanken die CT-Werte zwischen 0 und 80 HE. Der Randsaum ist am besten in der interstitiellen Phase abgrenzbar. Leberabszesse erscheinen oft unscharf begrenzt und können aufgrund der starken Kontrastmittelaufnahme des Parenchyms keinen oder nur einen diskreten hypodensen Randsaum aufweisen. Zu beachten ist, dass superinfizierte Flüssigkeiten erst nach einigen Tagen einen typischen Randsaum aufweisen können. Weiterhin ist der Randsaum nicht beweisend für einen Abszess, da er auch z.B. beim Abbau eines Hämatoms auftreten kann.

Narbengewebe

Narbengewebe ist in einigen Fällen schlecht von einem Tumorrezidiv zu differenzieren, insbesondere nach Rektumexstirpation sowie nach Therapie von Lungenmetastasen. Tumoren weisen in der arteriellen und Parenchymphase eine Kontrastmittelaufnahme auf, Narben hingegen erst in der interstitiellen Phase.