Kontrastmittel

Kontrastmittel sind Arzneimittel, die die Darstellung von Strukturen und Funktionen des Körpers in bildgebenden Verfahren verbessern. Sie werden vor allem in der Röntgendiagnostik, der Magnetresonanztomografie (MRT) und der Sonografie eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis

1 Wirkung
2 Unerwünschte Wirkungen
3 Indikationen
4 Verwendete Substanzen

Wirkung

Die Wirkung von Kontrastmitteln besteht darin, dass sie das Signal, das in der jeweiligen Untersuchung registriert wird, modifizieren. Ziel des Einsatzes ist, bei der Untersuchung Zusatzinformationen zu gewinnen. Beispielsweise verwendet man in der Radiografie oft Kontrastmittel, die Röntgenstrahlen stärker absorbieren als normales Weichteilgewebe. Gewöhnlich sieht man auf einem Röntgenbild keine Blutgefäße. Wenn man eine iodhaltige Lösung injiziert, werfen die Gefäße, in die die Lösung gelangt, Röntgenschatten und machen sie so sichtbar (Angiografie).

Kontraindikationen (siehe auch bei Nebenwirkungen):

Allergie auf Kontrastmittel
Nierenfunktionsstörung
Schilddrüsenüberfunktion bei Iod-Kontrastmitteln

Unerwünschte Wirkungen

Kontrastmittel können unerwünschte Wirkungen haben. Bei der Abwägung der Indikation einer Kontrastmitteluntersuchung werden grundsätzlich strengere Anforderungen an die Unschädlichkeit gelegt als beim therapeutischen Einsatz von Medikamenten: Wenn man sich von einem Mittel Heilung oder Linderung verspricht, nimmt man Risiken eher in Kauf als bei rein diagnostischen Anwendungen. Diese Haltung entspringt zum Teil der Erfahrung mit dem Röntgen-Kontrastmittel Thorotrast, das in den 1930er Jahren verwendet wurde und bei vielen Patienten mit zum Teil jahrzehntelanger Verzögerung bösartige Lebertumore hervorrief. Moderne Kontrastmittel durchlaufen daher Verträglichkeitsstudien, die rigoroser sind als bei therapeutischen Medikamenten. Außerdem schreiben die Gesetzgeber in den meisten Ländern eine gründliche Risikoaufklärung des Patienten vor, obwohl das Gesamtrisiko im Individualfall meist sehr klein ist.

Indikationen

Zusatzinformationen, die durch Kontrastmitteleinsatz gewonnen werden können, fallen in zwei große Kategorien: strukturelle (morphologische) und funktionelle (physiologische) Informationen. Ein typisches Beispiel für erstere ist die Doppelkontrastdarstellung des Dickdarms. Dabei wird eine zähflüssige Bariumsuspension rektal instilliert. Wegen ihrer Konsistenz markiert sie die Darmwand. Anschließend wird Luft in den Darm gepumpt, wodurch das Lumen des Darms sichtbar wird (einerseits durch die Füllung, andererseits durch den Negativkontrast wegen der hohen Durchlässigkeit von Luft für Röntgenstrahlung). So erkennt man morphologische Veränderungen des Dickdarms, wie Polypen, Aussackungen, Verengungen und Entzündungen. Funktionelle Informationen werden zum Beispiel bei der Barium-Breischluck-Untersuchung gewonnen: unter Durchleuchtung schluckt der Patient das Kontrastmittel. Dadurch werden Störungen der Beweglichkeit der Speiseröhre sichtbar.

Verwendete Substanzen

Röntgendiagnostik

In der Röntgendiagnostik werden als Kontrastmittel verwendet

Bariumsulfathaltige Suspensionen, die nicht resorbiert werden und zur Darstellung von Speiseröhre, Magen, Dünn- und Dickdarm dienen. Aufgrund ihrer fehlenden Resorbierbarkeit können diese Substanzen zu schwerwiegenden Fremdkörperreaktionen beim Austritt aus dem Magen-Darm-Trakt führen und dürfen daher nicht angewendet werden, wenn die Gefahr der Aspiration besteht oder eine mögliche Perforation im Bereich des Magen-Darm-Trakts vorliegt. An Stelle von bariumhaltigen Kontrastmitteln werden dann in der Regel wasserlösliche Iod haltige Röntgenkontrastmittel verwendet.
Iodhaltige Kontrastmittel, die entweder intravaskulär gespritzt und über die Nieren wieder ausgeschieden werden, oder direkt in das darzustellende Gewebe injiziert werden. Sie dienen zur Darstellung der Nieren und Harnwege (Urografie/Ausscheidungsurografie), der Venen (Phlebografie), der Arterien (Arteriografie) oder anderen Organe. Die verschiedenen iodhaltigen Kontrastmittel unterscheiden sich vor allem in den Trägermolekülen, in der Zahl der pro Trägermolekül gebundenen Iodatome (1 bis 6) und in ihren physiko-chemischen Eigenschaften (Osmolalität, Viskosität, Hydrophilie). Von der Iodkonzentration hängt die Röntgendichte und damit die erreichbare Kontraststeigerung eines Kontrastmittels ab. Die Osmolalität beeinflusst die Verträglichkeit des Kontrastmittels, während die Viskosität vor allem die Fließeigenschaften (durch Katheter oder auch beim Spritzen) steuert.
Gasförmiges Kohlenstoffdioxid (CO₂), welches im Gegensatz zu den beiden vorgenannten Kontrastmitteln die Röntgendichte herabsetzt (negatives Kontrastmittel) und damit zu einer erhöhten Strahlendurchlässigkeit führt. CO₂ eignet sich vor allem für die Arteriografie als Alternative zu iodhaltigen Kontrastmittel (bei Unverträglichkeit oder bei Schilddrüsenüberfunktion) und zur gezielten Darstellung kleiner Verzweigungen. Anders als Luft kann CO₂ in das Gefäßsystem injiziert werden.
Luft, bei der Doppelkontrastuntersuchung des Dickdarms.

Magnetresonanztomografie

Bei der Magnetresonanztomografie kommen als Kontrastmittel vorrangig zum Einsatz:

Gadolinium-Chelate, die wegen der paramagnetischen Eigenschaft des Gadoliniumatoms zu einer Verkürzung der Relaxationszeiten in der Nähe des Kontrastmittels und damit z.B. in T1-gewichteten Aufnahmen zu einer helleren (signalreicheren) Darstellung von Strukturen führen,
SPIO: Eisenoxidnanopartikel (superparamagnetisches Eisenoxid) zur Darstellung des retikulo-endothelialen Systems z.B. in der Leber. Das gesunde Lebergewebe erscheint signalarm während Tumore, Metastasen oder andere Strukturen (Zysten, Hämangiome) sich signalreich (hell) abheben. Kleinere Eisenoxidnanopartikel werden unter der Abkürzung USPIO als Gefäß-Kontrastmittel sowie zur Differenzierung von Lymphknoten-Metastasen entwickelt.
Manganverbindungen (Mangan-DPDP) als Leberkontrastmittel (gesundes Parenchym erscheint signalreich d.h. hell, Tumoren/Metastasen signalarm d.h. dunkel) oder auch für Pankreas-Fragestellungen.
Wasser als natürliches Kontrastmittel (Luminisation) wird teilweise für Untersuchungen des Magen-Darm-Traktes verwendet.
Außerdem gibt es Versuche, hyperpolarisiertes ¹²⁹Xenon oder ³Helium als Kontrastmittel einzusetzen. Diese Methode ist aber noch im Entwicklungsstadium.

Zahlreiche weitere Ansätze bestehen zur besseren Kontrastierung des Magen-Darmtraktes. Neben dem klinisch zugelassenem Eisenoxid-Präparat Ferumoxsil, bei dem es sich um silikonumhüllte superparamagnetische Eisenoxidnanopartikel handelt, können folgende Substanzen genannt werden:

orale nicht resorbierbare Gadolinium-Chelate,
PFOBs bei denen es sich um perfluorierte Verbindungen handelt, die auf Grund des fehlenden Wassers das Signal senken (in den USA früher zugelassen),
Ananas-, Himbeer- und weitere Säfte mit hohem natürlichem Mangan- und/oder Eisengehalt, welche auf Grund ihrer paramagnetischen Eigenschaften das intraluminale Signal erhöhen,
Mangan-verbindungen,
Bariumsulfat-Suspensionen, die die Protonendichte und damit das Signal reduzieren,
Wasser selber oftmals noch kombiniert mit Gelbildnern wie Guar, Carboxymethylcellulosen, indischem Flohsamen oder auch Zuckeraustauschstoffen wie Mannitol oder Polyethylenglykolen zur besseren Distension.

Sonografie

In der Sonografie und Echokardiografie verwendet man gasgefüllte Mikrobläschen-Kontrastmittel (microbubbles) beim kontrastmittelverstärkten Ultraschall. Sie werden meist intravenös verabreicht und erhöhen dann die Echogenität des Blutes. Die lungengängigen Kontrastmittel wurden ursprünglich als Signalverstärker für Doppler- und Farbdoppleruntersuchungen entwickelt. In der Sonografie werden sie vor allem zur verbesserten Detektion und Charakterisierung von Lebertumoren eingesetzt. Hierbei haben sich die Kontrastmittel der 2.Generation bewährt, die bei äußerst niedriger Schallenergie (nur mit spezieller Software in hochwertigen neuen Sonographiegeräten möglich) eine kontinuierliche weitgehend zerstörungsfreie Beobachtung des An- und Abflutens des Mikrobläschen-Kontrastmittels zulassen. Zur Differenzierung der Lebertumoren dient die Anflutungs- und Abflutungskinetik (Arterielle Phase, Portalvenöse Phase, Venöse Phase und Spätphase). Lebermetastasen färben sich in der Regel früh in der arteriellen Phase an und verlieren die Anfärbung ebenfalls früh in der venösen Phase, so dass sie in der Spätphase kein Kontrastmittel mehr enthalten und sich damit gut vom Lebergewebe unterscheiden, das weiterhin Kontrastmittel enthält. In der Echokardiografie verbessern sie die Untersuchbarkeit der Wandbewegung. Nichtlungengängige Kontrastmittel werden eingesetzt, um Löcher in der Herzscheidewand zu entdecken.