In den letzten Jahren wurden in der Bildgebung der Niere und ihrer Raumforderungen enorme Fortschritte erzielt. Das in der Hand des erfahrenen Urologen häufig eingesetzte und diagnostisch sehr potente Verfahren des Ultraschalls kann bereits in einer Vielzahl von Fällen pathologische Veränderungen des Organs detektieren. Ohne die Gabe von i. v.-Kontrastmittel (KM) oder ohne den Einsatz der Schnittbildgebung gelingt allerdings meist keine exakte Charakterisierung von Nierenraumforderungen, sofern es sich nicht um blande Zysten handelt. Die Rolle der Bildgebung liegt daher darin, bei Verdacht auf Nierenraumforderung den Befund nicht nur sicher zu detektieren, sondern eine Raumforderung auch klar zu charakterisieren und im Falle eines malignen Befunds auch eine genaue Ausbreitungsdiagnostik durchzuführen. Im Falle eines malignen Nierentumors sollte das Staging dabei die lokale Ausdehnung des Tumors, das Vorliegen von Lymphknotenvergrößerungen und Fernmetastasen beinhalten.

Das Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist es, dem klinisch tätigen Urologen einen Leitfaden über die diagnostische Wertigkeit und die Möglichkeiten und Limitationen im Einsatz des kontrastverstärkten Ultraschalls, der Computertomographie (CT) und der Magnetresonanztomographie (MRT) nahezubringen. Dabei wird auf den Praxisbezug besonderer Wert gelegt.

Ultraschall

Der UItraschall ist üblicherweise das Mittel der Wahl zum Ausschluss von renalen Raumforderungen, z. B. bei Patienten mit unklarer Hämaturie. Darüber hinaus wird der Ultraschall auch immer häufiger zur weiteren Einordnung von Raumforderungen, welche als Zufallsbefund im Rahmen einer MRT- oder CT-Untersuchung detektiert worden sind, eingesetzt. Gerade in der häufig durchgeführten KM-gestützten CT in der portalvenösen Phase (s. unten) können Nierenläsionen oft nicht abschließend beurteilt werden. Ein ergänzend durchgeführter KM-gestützter Ultraschall oder eine MRT-Untersuchung kann in diesen Fällen in der Regel die Diagnose sichern.

Nierentumore waren 2008 mit einer geschätzten Inzidenz von 88.400 und einer Mortalität von 39.300 Fällen die neunthäufigste Tumorgruppe in Europa [1]. Nierentumore haben von den Tumoren der ableitenden Harnwege die höchste Mortalität mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von nur 67 % im Vergleich zum Blasenkarzinom mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von 81 % (jeweils im Zeitraum von 1996–2004 in den USA [2]).

Das Nierenzellkarzinom ist der häufigste maligne Primärtumor der Niere und wird in der Regel erst im fortgeschrittenen Stadium symptomatisch, weshalb es häufig inzidentell bei der Abklärung von anderen Krankheitsbildern detektiert wird [3, 4]. Die Standardtherapie besteht in einer chirurgischen Tumorresektion, wobei in Abhängigkeit von der Tumorgröße genauso gute Ergebnisse bei der partiellen Nephrektomie wie bei der vollständigen Nephrektomie erzielt werden [5]. Präoperativ ist daher neben einer zuverlässigen Dignitätseinschätzung auch eine möglichst genaue Bestimmung der Tumorgröße therapieentscheidend. In diesem Artikel sollen neue bildgebende Techniken bezüglich der Evaluation von Nierenläsionen abgehandelt werden.

Ultraschalltechnik

Das konventionelle B-Bild ist die Basis der sonographischen Nierendiagnostik. Üblicherweise werden in der sonographischen Nierendiagnostik multifrequente Konvexsonden verwendet, der Frequenzbereich liegt dabei je nach Hersteller zwischen 2 und 6 MHz. An der Nierenoberfläche gelegene Läsionen können z. T. auch mit höher frequenten Linearsonden (9–17 MHz) untersucht werden. Die hohe Sendefrequenz ermöglicht zwar eine bessere Auflösung von oberflächlichen Läsionen, limitiert jedoch gleichzeitig die Eindringtiefe der Schallwellen in das Gewebe.

Kontrastverstärkter Ultraschall

Der kontrastverstärkte Ultraschall wird am Menschen bereits seit über 10 Jahren in der Klinik eingesetzt. Meist wurde das Verfahren verwendet, um pathologische Veränderungen an parenchymatösen Organen oder am Gefäßsystem zu untersuchen [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12].

Die Grundlage des kontrastverstärkten Ultraschalls ist die Einbringung gasgefüllter Mikrobläschen in die Blutbahn, wodurch eine große Anzahl kleiner Grenzflächen mit einer hohen Echogenität geschaffen wird. Das für die Untersuchung zu applizierende Ultraschall-KM (z. B. Sonovue®, Bracco Diagnostica) enthält ein Gas, das nach der Freisetzung über die Lunge abgeatmet wird. Die Elimination erfolgt üblicherweise innerhalb von wenigen Minuten. Die Hüllmembran besteht aus natürlichen Substanzen (z. B. Phospholipiden), die über den endogenen Metabolismus abgebaut werden. Diese Mikrobläschen haben einen Durchmesser von 2–10 µm und liegen somit in der Größenordnung eines roten Blutkörperchens. Aufgrund ihrer geringen Größe sind sie frei kapillargängig, treten aber im Gegensatz zu üblichen CT- und MRT-KM nicht in die interstitielle Flüssigkeit über, sondern verbleiben im Sinne eines Blutpool-KM vollständig im Gefäßsystem [13, 14].

KM-spezifische Techniken verwenden einen niedrigen mechanischen Index, um Bilder zu generieren, die auf die nichtlineare akustische Interaktion zwischen Ultraschallsystem und stabilisierten Mikrobläschen basieren. Diese Mikrobläschen oszillieren, schwingen mit und erzeugen damit eine kontinuierliche Verbesserung des Kontrasts der Grauabstufung [13, 14].

Um eine gute Kontrastierung mit einer einzigen KM-Injektion zu erreichen, wird z. B. in der Nierendiagnostik ein Volumen von 1,0–1,5 ml KM, gefolgt von einem 10 ml 0,9 % Kochsalzbolus i. v. injiziert [15].

Dreidimensionaler Ultraschall

Der dreidimensionale (3D-)Ultraschall ist eine zunehmend etablierte Option in der volumetrischen Analyse und Darstellung verschiedener Organe. Diese Untersuchungstechnik kann in der klinischen Routine sowohl für diagnostische als auch interventionelle Zwecke eingesetzt werden [16, 17, 18, 19].

Generell unterscheidet man zwei verschiedene Akquisitionstechniken. Bei der Freihandtechnik werden manuelle Bewegungsinformation und Bildinformation in einem Datenquader zusammengefasst. Jeder Bildebene kann dabei eine bestimmte Schallkopfhaltung räumlich zugeordnet werden. Im Gegensatz dazu erfolgt die Datenakquisition bei der „Wobbler-Technik“ mittels eines mechanisch angetriebenen Wandlers. Aus den jeweils akquirierten Datenvolumen können multiplanare Rekonstruktionen (MPR) in allen beliebigen Ebenen berechnet werden ([20], Abb. 1, Abb. 2, Abb. 3).

Abb. 1
figure 1

Konventionelle B-Bild-Sonographie einer Nierenzyste (Pfeile) an Oberpol der rechten Niere

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Abb. 2
figure 2

Gleicher Patient wie in Abb. 1: Real-time-X-plane-B-Bild-Darstellung der rechten Niere. a Darstellung der Nierenzyste (weiße Pfeile). b Die zweite Ebene wird auf die eingezeichnete Ebene (gelbe Pfeile) im rechten Winkel in „real time“ rekonstruiert und visualisiert die Nierenzyste (weiße Pfeile)

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Abb. 3
figure 3

Gleicher Patient wie in Abb. 1: a–c Zeitaufgelöster kontrastverstärkter 3D-Ultraschall mit Volumendarstellung der Nierenzyste (weiße Pfeile). d Die Volumendarstellung (rote Pfeile) verdeutlicht die fehlende KM-Aufnahme innerhalb der Zyste

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Durch die Entwicklung einer neuen Schallkopfgeneration mit > 9000 aktiven Schallkopfelementen und der xMATRIX-Technologie (Philips iU 22, X6-1, Philips Medical Systems, Bothell, WA) können die Limitationen der Freihand- und Wobbler-Technik überwunden werden. Die Vielzahl von Schallkopfelementen ermöglichen eine hohe räumliche 2D-Bildauflösung im Nah- und Fernfeld und eine fast gleichbleibende Voxelauflösung im gesamten 3D-Volumen. Neben der konventionellen Bildgebung kann die Untersuchung jedoch jederzeit um multiplanare Real-time-Ebenen („X plane“) oder um einen 3D-Echtzeitultraschall in Kombination mit der KM-Gabe ergänzt werden ([21, 22, 23], Abb. 4, Abb. 5).

Abb. 4
figure 4

a Konventionelle B-Bild-Sonographie der rechten Niere (weißer Pfeil) mit Erfassung einer Nierenzyste (gelbe Pfeile) am unteren Nierenpol. Diese stellt sich mit soliden intrazystischen Anteilen (roter Pfeil) dar. b Farbkodierte Duplexsonographie der Nierenzyste (gelber Pfeil) am unteren Nierenpol der rechten Niere (weißer Pfeil) mit soliden intrazystischen Anteilen ohne Nachweis einer intrazystischen Vaskularisation (roter Pfeil)

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Abb. 5
figure 5

Kontrastverstärkte Real-time-X-plane-Darstellung des intrazystischen Nierentumors: a Darstellung der Nierenzyste (weißer Pfeil) mit Nachweis einer KM-Aufnahme der soliden intrazystischen Anteile (roter Pfeil). b Die zweite Ebene wird auf die eingezeichnete Ebene (grüner Pfeil) im rechten Winkel in „real time“ rekonstruiert und bestätigt die KM-Aufnahme (rote Pfeile). Die Histologie ergab ein zystisches Nierenkarzinom

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Bildfusion

Für eine Echtzeitbildfusion zwischen Ultraschall und einem Schnittbildverfahren werden als Hardware ein Magnetfeldgenerator und ein entsprechender Schallkopfsensor benötigt. Der Schallkopfsensor wird durch ein magnetisches Ortungssystem erkannt und die genaue räumliche Position des Sensors im Raum errechnet. Zur Bildfusion können DICOM-Datensätze („digital imaging and communications in medicine“) aller gängigen Schnittbildverfahren (CT, MRT) genutzt werden. Die DICOM-Daten werden dazu in das Ultraschallsystem geladen und die Datensätze anschließend manuell anhand anatomischer Landmarken registriert. Nach einer erfolgreichen Datenfusion bewegen sich die registrierten Schnittbilddaten simultan zur sonographischen Schnittebene ([24, 25, 26], Abb. 6). Wahlweise können die registrierten Bilder entweder in der Überlagerungstechnik oder in der Side-by-side-Ansicht betrachtet werden. Die herkömmlichen sonographischen Geräteoptionen wie Farbdoppler, Power-Doppler oder der kontrastverstärkte Ultraschall können dabei problemlos in das fusionierte Bild integriert werden. So ergibt sich durch die simultane Nutzung des kontrastverstärkten Ultraschalls und der Bildfusion die Möglichkeit einer tumorbezogenen Beurteilung der Mikrovaskularisation im unmittelbaren Vergleich zum KM-verstärkten CT oder MRT [27, 28].

Abb. 6
figure 6

Fusionierte Ultraschall- und CT-Bildgebung mit simultaner Erfassung einer soliden echoarmen Raumforderung am rechten oberen Nierendrittel im Ultraschall (roter Pfeil) und im CT (gelber Pfeil)

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Computertomographie

Die Multidetektor-CT (MDCT) ist das schnellste und am besten verfügbare Schnittbildverfahren; seine technische Grundlage ist die absorptionsbedingte Abschwächung von Röntgenstrahlung in den verschiedenen Gewebearten, die durch die i. v.-KM-Gabe weiter verstärkt werden kann. Moderne CT-Scanner erlauben es, das Abdomen sowie ggf. ergänzend den Thorax in einer Atemanhaltephase von < 15 s mit einer hohen Ortsauflösung darzustellen. Hierbei werden Bilder mit einer Ortsauflösung von < 0,5 mm akquiriert, die dann in der gewünschten Schichtdicke, meist 3–5 mm, rekonstruiert werden. Aus dem axialen Rohdatensatz lassen sich diese sog. multiplanaren Rekonstruktionen (MPR) auch in koronarer (frontaler) sowie sagittaler Schichtführung generieren. Insbesondere die koronaren Rekonstruktionen der Nieren und des Abdomens mit ihrer exzellenten Visualisierung des Nierenbeckenkelchsystem (NBKS) sowie von Tumoren am Ober- und Unterpol der Nieren sollten obligat angefertigt werden.

Bei der CT-Abklärung von Raumforderungen der Niere ist ein mehrphasisches Untersuchungsprotokoll, bestehend aus einer nativen Phase, einer nephrographischen Phase sowie bei Verdacht auf Urothelkarzinom oder Nierenbeckeninfiltration auch einer Ausscheidungsphase, indiziert (Tab. 1). Die Durchführung einer zusätzlichen Aufnahme in der kortikomedullären (arteriellen) Kontrastierungsphase ist für die Detektion bzw. Charakterisierung renaler Läsionen aufgrund deren klarer Demarkation in der nephrographischen Phase nicht notwendig [29], kann jedoch insbesondere infolge der verbesserten Darstellung des arteriellen Gefäßbezugs von Nierenraumforderungen bzw. zur Evaluation der arteriellen renalen Gefäßversorgung (z. B. vor geplanter Nierenlebendspende) präoperativ von planungstechnischer Bedeutung sein. Insbesondere für die Darstellung der Nierengefäße sowie der ableitenden Harnwege können zusätzliche kontrastanhebende Rekonstruktionsverfahren wie die „maximum intensity projection“ (MIP) hilfreich sein.

Tab. 1 Bezeichnung und Zeitpunkt der verschiedenen Perfusionsphasen nach periphervenöser KM-Injektion (gilt für CT und MRT)
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Im Falle mehrphasischer Unterschungsstrategien empfiehlt sich aus strahlenhygienischen Gründen die Verwendung von Protokollen mit reduzierter Dosis bei der Durchführung der Nativuntersuchung, ggf. auch im Rahmen der Ablaufphase. Auch durch die vorzeitige Gabe eines Extra-KM-Bolus vor der eigentlichen KM-gestützen CT-Untersuchung, welche eine zeitgleiche Darstellung der Niere in nephrographischer sowie Ablaufphase ermöglicht, kann eine Dosiseinsparung erzielt werden. Jedoch sollte letzterer Ansatz aufgrund u. a. der möglichen Obskurierung von Nierenläsionen durch KM innerhalb des NBK-Systems insbesondere bei Patienten mit eingeschränkter renaler Exkretionsfunktion mit Bedacht angewendet werden [30]. Weitere erhebliche Dosisreduktionen lassen sich seit Neuestem durch die Verwendung moderner Dosismodulationsalgorithmen bei der Datenakquisition in Kombination mit iterativen Rekonstruktionsverfahren im Rahmen des Postprocessing realisieren, die eine Dosisreduktion von > 40 % gegenüber Standard-Abdomen-CT-Untersuchungen ermöglichen [31, 32].

Neben der Strahlenbelastung gilt ein Hauptaugenmerk bei CT-Untersuchungen der Indikationsstellung zur i. v.-Gabe von KM. Ein Hauptrisiko stellt das Auftreten allergischer Reaktionen sowie die Induktion von Funktionsstörungen der Schilddrüse und der Niere dar. Das Risiko einer KM-induzierten Nephropathie steigt mit Abnahme der glomerulären Filtrationsrate (GFR) deutlich an. Dieser Aspekt ist v. a. im urologischen Patientenkollektiv von zentraler Bedeutung, da in diesem erkrankungsbedingt oftmals eine Einschränkung der Nierenfunktion besteht. Prinzipiell ist bei einer eGFR > 60 ml/min eine KM-Gabe problemlos möglich. Im Falle einer reduzierten eGFR („estimated GFR“) zwischen 30 und 60 ml/min sollten primär alternative bildgebende Verfahren angestrebt werden bzw. nach strenger Indikationsprüfung eine orale oder i. v.-Vorwässerung sowie eine KM-Reduktion im Rahmen der CT-Untersuchung durchgeführt werden. Bei einer eGFR < 30 ml sollte eine i. v.-KM-Gabe nur bei vitaler Indikation erfolgen.

Dual energy-CT der Nieren

Eine weitere technische Innovation, die in den letzten Jahren verstärkt Einzug in die abdominelle Bildgebung gehalten hat, ist die sog. „Dual energy- (DE-)CT“ [33]. Dieses CT-Verfahren beruht auf der simultanen Darstellung der untersuchten Körperregion mit einer Röhrenspannung von 140 bzw. 80/100 kV, welche anhand der spannungsspezifischen Unterschiede des Absorptionsverhalten eine verbesserte Diskriminierung verschiedener Gewebesubtypen erzeugt. Dieses Verfahren ermöglicht in der nativen Stein-CT-Bildgebung eine Unterscheidung von Harnsäuresteinen von kalkhaltigen Konkrementen [33].

Insbesondere das in diesem Spannungsspektrum charakteristische Signalverhalten des im applizierten KM enthaltenen Jods kann dazu verwendet werden, subtile KM-Aufnahmen in Nierentumoren farbkodiert sichtbar zu machen [34]. Zudem gelingt es mittels geeigneter Nachverarbeitungssoftware, eine materialspezifischen Zerlegung der CT-Bildinformationen vorzunehmen, welche die Rekonstruktion sog. „virtueller“ Nativbilder aus der KM-gestützten Untersuchung ermöglicht und damit die Anfertigung eines Nativscans erübrigt. Dadurch lässt sich zusammengenommen neben der verbesserten Detektion tumoröser Raumforderungen der Niere auch eine erhebliche Dosisreduktion erzielen. Das Verfahren ist somit insbesondere für jüngere Patienten mit Verdacht auf Nierentumor geeignet.

Charakterisierung von Nierentumoren in der CT

Neben der Detektion kommt der Charakterisierung fokaler Nierenläsionen in der CT eine große Bedeutung zu. Insbesondere die Unterscheidung nicht weiter abklärungsbedürftiger benigner Läsionen von malignen Tumoren ist eine der zentralen diagnostischen Anforderungen an die CT.

Für zystische Raumforderungen der Niere hat sich die Einteilung nach der Bosniak-Klassifikation im klinischen Gebrauch bewährt, die anhand bildmorphologischer Kriterien eine Risikostratifizierung zystischer Nierenläsionen bezüglich ihres Malignompotentials erlaubt. Die häufig vorkommenden einfachen Zysten weisen in der CT eine Dichte zwischen 0 und 15 Hounsfield-Einheiten (HE) auf. Tpyischerweise fehlen hier Aspekte wie KM-Aufnahme, Septierungen oder Verkalkungen, weswegen einfache Zysten nicht weiter kontrollbedürftig sind. Anders verhält es sich mit komplexen Zysten, welche häufig schwierig zu charakterisieren und als malignitätssuspekt anzusehen sind, wenn sich eine KM-Aufnahme oder KM-aufnehmende Septierungen zeigen.

Ein häufiges Merkmal komplexer Zysten sind zudem erhöhte Dichtewerte (mit Zysteninhalten von 40–60 HE) infolge stattgehabter Einblutungen. Diese hämorrhagischen Zysteninhalte können jedoch in der KM-gestützten MDCT ohne Zuhilfenahme einer Nativuntersuchung meist nicht von tatsächlich KM-aufnehmenden soliden Läsionen differenziert werden. Hierfür bietet der Einsatz der DECT-Technologie mit der Generierung jodspezifisch kodierter Farbbilder sowie der Rekonstruktion virtueller Nativbilder eine elegante Lösung. Diese erweist sich insbesondere bei Patienten mit polyzystischer Nierenerkrankung als vorteilhaft, die meist eine Vielzahl komplexer Zysten aufweisen und ihrerseits erkrankungsbedingt ein erhöhtes Risiko für die Entstehung eines Nierenzellkarzinoms besitzen.

Basierend auf einem monophasischem Scanprotokoll in der nephrographischen Phase kann die DE-CT anhand der direkten Visualisierung der Zysten unter Verwendung jodspezifisch kodierter Colormaps die Detektionsrate maligner Neoplasien steigern sowie deutlich vereinfachen, da der oftmals schwierige sowie zeitaufwändige Abgleich suspekter Läsionen mit der Nativuntersuchung im Rahmen der klassischen mehrphasischen MDCT entfällt. Durch die Einsparung des Nativbildes mit Hilfe der DE-CT-Bildgebung lassen sich zudem erhebliche Reduktionen der Strahlendosis realisieren, ein Vorteil, der angesichts der Verwendung der CT-Reihenuntersuchung als Screeningverfahren zur frühzeitigen Detektion von malignen Entartungen bei Patienten mit polyzystischen Nierenerkrankungen kumulativ umso bedeutender ins Gewicht fällt [35].

Das differentialdiagnostische Spektrum solider Nierenraumforderungen ist breit und reicht von benignen Läsionen wie dem Angiomyolipom bzw. dem Onkozytom über postentzündliche Veränderungen bis hin zu malignen Entitäten, von den das Nierenzellkarzinom mit seinen verschiedenen histologischen Subtypen mit Abstand den häufigsten sowie wichtigsten Vertreter darstellt (Abb. 7). Obwohl keine bildgebende Modalität die Histologie einer soliden Nierenraumforderung mit 100%iger Sicherheit vorhersagen kann, erlaubt die multiphasische MDCT anhand der Charakteristik des KM-Verhaltens einer Nierenläsion in den einzelnen Untersuchungsphasen in > 90 % eine ätiologische Zuordnung, die weitere diagnostische Verfahren oftmals erübrigt. Allgemein gilt ein KM-Enhancement von > 15 HE in der nephrographischen (venösen) Phase im Vergleich zur Nativuntersuchung als malignitätsverdächtig.

Abb. 7
figure 7

DE-CT bei Angiomyolipom: a Die kontrastverstärkte Untersuchung in nephrographischer Phase zeigt eine randständig, KM-aufnehmende, fetthaltige Raumforderung. b Die makroskopischen Fettanteile sind im virtuellen Nativbild, aus dem das KM elektronisch subtrahiert wurde, deutlich besser zu erkennen. c, d Die farbkodierte Darstellung der Jodverteilung zeigt deutlich die jodaufnehmenden Anteile der Raumforderung in kräftiger oranger Farbe

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Charakteristisch für das klarzellige Nierenzellenkarzinom, den häufigsten malignen Nierentumor, ist seine gegenüber anderen Nierenläsionen ausgesprochene Hypervaskularität, welche bildmorphologisch in einem kräftigen girlandenförmigen Enhancement mit meist zentraler hypoperfundierter Nekrosezone resultiert. Dieses KM-Enhancement ist meist stärker und inhomogener als das von papillären, chromophoben Karzinomen oder benignen Läsionen.

Eine neue Veröffentlichung konnte anhand der retrospektiven Datenauswertung in einer Kohorte von 298 Patienten mit histologisch gesichertem RCC („renal cell carcinoma“) bzw. Onkozytom belegen, dass die mutliphasische MDCT mit einer Treffergenauigkeit von jeweils etwa 80 % eine Differenzierung des klarzelligem Nierenzellkarzinoms einerseits vom papillären bzw. chromophoben histologischen Subtyp als auch andererseits von den ebenfalls sehr gefäßreichen Onkozytomen ermöglicht [36]. Ähnliche auf dem KM-Uptake-Verhalten beruhende Kriterien zur Diskriminierung des Nierenzellkarzinoms vom Angiomyolipom ohne makroskopischen Fettanteil wurden ebenfalls postuliert, bedürfen jedoch analog zu den vorangestellten Studienergebnissen der Validierung in größeren prospektiven Studien [37].

Trotz der zunehmenden Bedeutung der MDCT in Bezug auf die Charakterisierung renaler Raumforderungen gilt es zu betonen, dass die Dignitätsbeurteilung von Nierenläsionen durch diese allein häufig nicht eindeutig möglich ist, so dass hier weiterführende komplementäre bildgebende Verfahren wie die MRT oder CEUS (computerbasiertes Entscheidungsunterstützungssystem) zur weiteren Abklärung indiziert sind.

Im Falle des Vorliegens eines Nierenzellkarzinoms gilt es, mittels Bildgebung die Tumorgröße und Ausdehnung zur Planung individueller operativer Behandlungskonzepte exakt zu bestimmen. Im Falle organerhaltender Verfahren ist dabei eine fehlende tumoröse Infiltration des Sinus renalis/der renalen Gefäße bzw. ein fehlendes kapselüberschreitendes Wachstum vor geplanter totaler Nephrektomie neben der Infiltration von Nachbarstrukturen auch die Ausdehnung etwaiger Tumorzapfen in der V. cava inferior (VCI) von strategischer Bedeutung. Wird eine laparoskopische Nephrektomie avisiert, ist eine exakte Kenntnis der renalen Gefäßversorgung, v. a. das Vorhandensein von Gefäßvarianten (Polarterien, doppelte Nierenarterien/-venen) zur Vermeidung unbeabsichtigter Gefäßverletzungen, imperativ.

Auch das Vorliegen von Lymphknoten- sowie Organmetastasen gilt es mit Hilfe der präoperativen Bildgebung zu klären. Diesem breiten Anforderungsprofil wird die MDCT als schnell durchführbare, breit verfügbare Untersuchungstechnik mit der Möglichkeit der Erstellung hochauflösender multiplanarer Reformationen in exzellenter Weise gerecht. Während die Bestimmung des M-Stadiums sowie der Nachweis lokoregionärer Organinfiltrationen mit Hilfe der MDCT in einem thorakoabdominellen Untersuchungsgang mit hoher Präzision gelingt, ist die Erfassung von Lymphknotenmetastasen sowie die Unterscheidung eines kapselüberschreitenden Tumorwachstums von einem reaktiven peritumoralen Ödem immer noch nicht mit höchster Genauigkeit möglich. Diese Einschränkung gilt jedoch auch für alle anderen verfügbaren Modalitäten, so dass dies als eine gemeinsame intrinsische Limitation nicht-invasiver Diagnoseverfahren angesehen und für die Planung der Therapiekonzepte berücksichtigt werden muss.

Auch im Rahmen der Tumornachsorge nach kurativer Tumorresektion sowie in der Verlaufsbeurteilung unter antiangiogenetischer Therapie im Falle eines metastasierten Stadiums des Nierenzellkarzinoms ist die MDCT infolge kombinierter Erfassung von Thorax sowie Abdomen in einem Untersuchungsgang von herausragender Bedeutung.

Perfusions-CT

Analog zur dynamischen KM-gestützten MRT kann mit Hilfe der dynamisch akquirierten Perfusions-CT über die zeitaufgelöste Erfassung der Dichteänderungen infolge des An- bzw. Abstroms des KM-Bolus in Nierentumoren und deren Metastasen eine Berechnung quantitativer Parameter als Surrogatmarker für die Tumordurchblutung vorgenommen werden, die Aufschlüsse über histologische Tumorsubentitäten ermöglicht [10]. Auch eignet sich die Perfusions-CT-Bildgebung zum Therapiemonitoring der Wirksamkeit von antiangiogenetischen Medikamenten mit der frühzeitigen Erfassung sowie Quantifizierung therapeutisch bedingter Änderungen der Tumorperfusion (Abb. 8, [11]). Vorteile der DCE-CT gegenüber konkurrierenden Verfahren wie der DCE-MRT sind die geringere Anfälligkeit der Messergebnisse gegenüber Artefakten (v. a. Atemartefakten) sowie die problemlose Integration der Untersuchung in CT-Staging-Routineuntersuchungen, welche jedoch um den Preis einer erhöhten Strahlenexposition (20 mSV) sowie der Exposition gegenüber potentiell nephrotoxischem KM erkauft werden.

Abb. 8
figure 8

Beispielhafte Auswertungen einer dynamisch akquirierten Perfusions-CT-Untersuchung, welche durch die Erfassung der KM-Dynamik innerhalb der großen Knochenmetastase eines klarzelligen Nierenzellkarzinoms im rechten Os ilium bereits 7 Tage nach MKI-Therapie (Multikinaseinhibitoren) mit Sunitinib frühzeitige antiangiogenetische Therapieeffekte nachweisen kann: a Baseline-Untersuchung, b Vergleichsuntersuchung nach 7-tägiger Sunitinib-Gabe. Wie die farbkodierte Wiedergabe der errechneten Blutflusswerte anzeigt, kommt es therapiebedingt zu einer deutlichen Reduktion der Tumoranteile mit erhöhten Blutflusswerten (rot), während entsprechend der Anteil hypoperfundierter Tumoranteile (blau) zunimmt. Durch pharmakodynamische Modellierung lassen sich verschiedene Perfusionsparameter ableiten, die quantitativ erfasst und damit zur Therapieresponsebeurteilung miteinander verglichen werden können

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Im postoperativen Umfeld sowie im Falle traumatischer Verletzungen der Niere ist die MDCT aufgrund ihrer überlagerungsfreien Darstellung des intraabdominellen Situs, ihrer kurzen Untersuchungszeit in Kombination mit ihrer hoher Sensitivität in Erfassung sowie Lokalisation von (perirenalen) Hämatomen und deren Blutungsquellen allen anderen Modalitäten überlegen. Auch das Ausmaß von Verletzungen des Nierenparenchyms kann mit Hilfe der MDCT verlässlich klassifiziert werden. Analog zur Charakterisierung von Nierenläsionen empfehlen sich hier mehrphasische Untersuchungsprotokolle in arterieller sowie venöser Phase. Durch die Zuhilfenahme der Ablaufphase können zudem Flüssigkeitsverhalte von behandlungspflichtigen Urinomen bzw. traumatischen Ureterleckagen sicher unterschieden werden.

Magnetresonanztomographie

Bei der MRT wird der Patient einem statischen Magnetfeld ausgesetzt, wodurch die Orientierung der körpereigenen Protonen entlang des Magnetfelds erfolgt [40]. Die Bildentstehung beinhaltet das Einstrahlen von Radiofrequenzimpulsen. Nach Abschalten der Impulse wird die von dem Patienten wieder abgestrahlte Radiofrequenz (Magnetresonanz) mit dedizierten Spulen empfangen und zur 3D-Bildrekonstruktion genutzt. Der Vorteil der MRT im Vergleich zur CT stellt die fehlende Strahlenbelastung und der exzellente Weichteilkontrast dar. MRT-Untersuchungen sind allerdings deutlich zeitaufwändiger (ca. 30–45 min für eine Untersuchung des Abdomens) und kostspieliger. Die Verbreitung von MRT-Scannern ist geringer, so dass die MRT zahlenmäßig nur vereinzelt bei der Abklärung von Nierenraumforderungen durchgeführt wird [40].

So ist (wie oben beschrieben) die MDCT die Methode der ersten Wahl zur Untersuchung und Abklärung bei (z. B. sonographischem) Verdacht auf eine renale Raumforderung [41]. Hinsichtlich dem Nachweis und der Differenzierung von Nierenraumforderungen ist die MRT der CT ebenbürtig [42]. Bei der Beurteilung von zystischen Raumforderungen weist die MRT sogar Vorteile gegenüber der CT auf [42].

Die Indikationen für die MRT der Niere als Alternative zur CT sind:

  • Kontraindikation für jodhaltiges KM (z. B. bei KM-Allergie),

  • strahlenhygienische Gründe bei Kindern, jungen Patienten und Schwangeren.

Die Indikationen für eine zusätzliche MRT sind:

  • unklare Sonographie- und CT-Befunde (z. B. hypo- und avaskuläre Tumoren und komplizierte Zysten),

  • präoperatives Staging vor geplanter partieller Nephrektomie.

Während Risiken durch biologische Effekte bei den derzeit klinisch verbreiteten Feldstärken (0,5–3,0 T) zu vernachlässigen sind, ist allerdings auf Gefahren durch die Wirkung auf Objekte mit ferromagnetischen oder induktiven Eigenschaften hinzuweisen. So können elektronisch, elektrisch oder magnetisch gesteuerte Hilfsgeräte wie Herzschrittmacher, Insulinpumpen, Cochleaimplantate oder Neurostimulatoren in ihrer Funktion gestört oder gar beschädigt werden [43]. Ringförmige Fremdmaterialien (z. B. Piercings) können zu Hitzeentwicklung durch Induktion führen, ebenso eisenhaltige Tätowierungen. Modernes Osteosynthesematerial ist überwiegend MR-geeignet, ebenso vaskuläre Stents und Herzklappen [44]. Allerdings sollte bei jedem Fremdmaterial eine vorherige Überprüfung der MR-Eignung erfolgen. Vor allem bei älteren Aneurysma-Clips und Stapes-Plastiken sind selten, aber noch immer ungeeignete Produkte anzutreffen [44].

Die Gabe eines KM ist in den häufigsten Fällen notwendig, da dadurch die Abgrenzung und Differenzierung von Nierentumoren verbessert wird [45]. Hierbei kommen Gadolinium-Chelate zum Einsatz, welche keine Kreuzallergien zu jodhaltigen KM aufweisen [46]. Seit Mitte des letzten Jahrzehnts ist die potenziell zum Tode führende nephrogene systemische Fibrose (NSF) bekannt, welche mit Latenz bei niereninsuffizienten Patienten nach Gabe von hohen KM-Dosen auftritt. Durch die strenge Einhaltung der von der „European Society of Urogenital Radiology“ (ESUR [47]) und „American College of Radiology“ (ACR [48]) erlassenen Richtlinien (Einsatz von makrozyklischen KM bzw. Verzicht auf KM-Gabe bei fortgeschrittener Niereninsuffizienz) ist die Inzidenz der NSF deutlich rückläufig [49]. Die Untersuchung schwangerer Patientinnen mit der MRT ist möglich, allerdings ist die Indikation, v. a. für die Gabe von KM, sehr streng zu stellen [50]. Eine Zusammenfassung der Kontraindikationen wird in Infobox 1 gegeben. Für eine ausführliche Darstellung der Kontraindikationen und Risiken der MRT sei auf die einschlägige Literatur und Quellen verwiesen (http://www.mrisafety.com, [40]).

 

Zysten

Gegenüber der CT liegen die Vorteile der MRT in der Unterscheidung von komplizierten Zysten und zystischen oder hypovaskulären Nierenzellkarzinome [42]. Einfache benigne Zysten (Bosniak 1) können mit der MRT aufgrund des typischen Flüssigkeitssignals sehr sicher identifiziert werden. Im Gegensatz zur CT sind „Pseudo-Enhancement-Effekte“ selten. Proteinreiche bzw. eingeblutete Zysten weisen ein in T1-Wichtung erhöhtes und in T2-Wichtung erniedrigtes Signal auf und können daher leicht ohne KM identifiziert werden. In komplexeren Zysten (Bosniak 3/4) lassen sich solide Anteile aufgrund des exzellenten Weichteilkontrasts sicher bestimmen und die Vaskularität durch Subtraktionstechniken oder dynamische Akquisition kann beurteilt werden [42].

Solide Raumforderungen

Die MRT ermöglicht die sichere Identifizierung von fetthaltigen Anteilen in soliden Nierentumoren. Dadurch wird die Abgrenzung von Angiomyolipomen gegenüber Nierenzellkarzinomen ermöglicht. Makroskopisch fetthaltige Anteile erscheinen in T1-Wichtung hyperintens, jedoch hypointens bei der Verwendung von Fettsuppressionstechniken [51]. Intrazelluläres Fett kann mit der sog. In-/Opposed-phase-Technik nachgewiesen werden. Es ist allerdings zu beachten, dass auch klarzellige Nierenzellkarzinome z. T. kleinere in T1-Wichtung hyperintense Areale aufgrund von Glykogenspeicherung aufweisen können [52]. Die Unterscheidung des Onkozytoms von malignen Raumforderungen ist mit der MRT bisher noch nicht sicher möglich. Zwar werden typische morphologische Merkmale (z. B. eine zentrale Narbe) beschrieben, allerdings ist diese nur in einer Minderheit der Tumoren nachzuweisen [53].

Die Rolle der MRT in der Bildgebung des Nierenzellkarzinoms besteht v. a. im Rahmen des lokalen Stagings, z. B. im Vorfeld einer partiellen Nephrektomie. Dedizierte Protokolle erlauben den Nachweis einer Infiltration des Nierenkelchbeckensystems und der Nierengefäße sowie die Beziehung des Tumors zur Gerota-Faszie bzw. Nachbarorganen. Vor allem die Beurteilung eines Tumorthrombus in der Nierenvene, V. cava inferior oder gar im rechten Vorhof ist mit der MRT gut möglich (Abb. 9, [54]). Die zuverlässige Unterscheidung zwischen klarzelligen und papillären Nierenzellkarzinomen ist mit der MRT anhand der KM-Aufnahme möglich, allerdings können chromophobe Subtypen nicht sicher abgegrenzt werden können (Abb. 10, Abb. 11, [54]).

Abb. 9
figure 9

Großes Nierenzellkarzinom der rechten Niere mit ausgedehntem Tumorzapfen in der V. cava inferior (Pfeile), welcher unterhalb des Zwerchfells endet, somit vereinbar mit einem Tumorstadium T3b. T2-gewichtete MRT-Sequenz ohne i. v.-KM-Gabe

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Abb. 10
figure 10

a Das klarzellige Karzinom des linken Nierenoberpols zeigt eine starke periphere KM-Aufnahme im DCE-MRT mit zentraler Nekrose (Pfeil), b deutlich erhöhter Blutfluss im Vergleich zum Nierenparenchym in der parametrischen Auswertung, nicht-KM-aufnehmende Zyste des Nierenunterpols (Pfeilspitze)

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Abb. 11
figure 11

Papilläres Nierenzellkarzinom in der dynamischen kontrastverstärkten MRT: a Das papilläre Karzinom (Pfeil) der linken Niere zeigt nur eine geringe KM-Aufnahme im dynamischen kontrastverstärkten MRT (DCE-MRT), b reduzierter Blutfluss in der parametrischen Auswertung

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In der Entwicklung befindliche funktionelle Techniken wie z. B. die DCE-MRT oder die diffusionsgewichtete MRT (DWI) erlauben die Abbildung pathophysiologischer Prozesse über die Morphologie hinaus. So ist es möglich, mit der DCE-MRT die Perfusion und Permeabilität von Tumoren zu quantifizieren [55]. Die DWI visualisiert die Beweglichkeit von Wasser auf molekularer Ebene und lässt Rückschlüsse auf die Zellularität und Vaskularisierung von Tumoren zu [55]. Diese Techniken können v. a. eine Rolle als pharmakodynamische Biomarker bei der Behandlung des fortgeschrittenen Nierenzellkarzinoms mit antiangiogenetischen Substanzen (z. B. Tyrosinkinase- und mTOR-Inhibitoren) spielen [57, 58].

Fazit für die Praxis

  • Der kontrastverstärkte Ultraschall erlaubt eine einfache Evaluation von atypischen und komplexen zystischen Nierenraumforderungen. Er stellt eine wertvolle Ergänzung zum MS-CT dar und eignet sich sowohl in der Erfassung als auch in der Verlaufskontrolle von komplexen zystischen oder soliden Nierenläsionen. Durch den dynamischen Charakter der kontrastverstärkten Ultraschalluntersuchung lassen sich wichtige Zusatzinformationen über die Perfusion der zystischen Anteile gewinnen und somit kann die Indikation zu einer möglichen operativen Sanierung erleichtert werden. Leider gelten auch für die genannten Techniken die bekannten methodenimmanenten Limitationen des Ultraschalls. So können auch hier Fettleibigkeit, Meteorismus oder fehlende Patientencompliance zu einer eingeschränkten Beurteilbarkeit des Befundes führen.

  • Die CT ist das am besten verfügbare Verfahren, mit dessen Hilfe eine vermutete Nierenraumforderung zuverlässig detektiert, charakterisiert und einem Staging zugeführt werden kann. Die Untersuchung kann in sog. „Dual energy-Technik“ durchgeführt werden, was eine hohe Sensitivität in der Detektion subtiler KM-Aufnahme und die direkte Visualisierung der Jodverteilung im CT-Bild ermöglicht.

  • Nur Fällen, in denen die CT wegen einer Allergie gegen jodhaltiges KM, einer Schilddrüsenüberfunktion oder einer starken Einschränkung der Nierenfunktion kontraindiziert ist, sollte der MRT der Vorzug gegeben werden. Die MRT ist ebenfalls dazu in der Lage, Nierentumoren exakt zu charakterisieren und eine zuverlässige Ausbreitungsdiagnostik zu gewinnen. Allerdings ist das Verfahren mit relativ hohen Kosten assoziiert und nicht immer sofort verfügbar.

  • Beide Verfahren (CT und MRT) zeigen ein großes Potenzial in der Darstellung der Effekte einer antiangiogenetischen Therapie; die Zukunft wird zeigen, welche Modalität sich hier letztendlich durchsetzt.