A. Radiologisch-pathologische Grundlagen

Der Ausdruck "Rheumatoide Arthritis" wird für eine Reihe unterschiedlicher Entitäten verwendet: Die epidemiologische Definition (ERA) schließt alle symmetrischen Polyarthritiden mit Befall der Handwurzel- und Fingergrundgelenke ein, die keiner anderen Form der Arthritis zugeordnet werden können ³. Im Verlauf dieser ERA scheiden natürlich viele Fälle durch die Diagnose anderer Erkrankungen (z.B. Systemischer Lupus Erythematosus) aus. Die Prognose des Kollektives "ERA" ist hervorragend, Remissionen häufig. Bei der klinischen Definition (CRA) wird die seropositive (SPRA) von der seronegativen (SNRA; keine Rheumafaktoren nachweisbar) unterschieden. Die SPRA ist von einer deutlich schlechteren Prognose gegenüber der SNRA gekennzeichnet. Die SNRA kann selbst wieder in zwei prognostische Gruppen getrennt werden: Eine prognostisch günstige mit einem auf zwei Jahre limitierten Verlauf, und eine chronifizierende (über 2 Jahre) mit einer sehr ernsten Prognose, wiederum vergleichbar mit jener der SPRA.

Definiert man Remissionen anhand der Kriterien des "American College of Rheumatology" (ACR), so sind sie bei klinischer RA selten ( 5 - 7 % ) und von kurzer Dauer ( Medianwert 10 Monate)⁴. Ungefähr 16 % der Patienten werden sich im Verlauf ihrer Erkrankung einer chirurgischen Behandlung (z.B. Gelenksersatz) unterziehen müssen ⁵. Die Angaben über durch RA bedingte Behinderungen im Arbeitsalltag schwanken zwischen 25 % nach 12,5 Jahren und 50 % nach 10 Jahren ^{6, 7}. Die Sterblichkeit, als standardisierte Mortalitätsratio (SMR: Verhältnis beobachteter zu erwarteter Sterbefälle) definiert, ist um den Faktor 2 gegenüber der Normalbevölkerung erhöht. RA-Patienten sterben über sechsmal häufiger an Infektionen, über fünfmal häufiger an Lungenerkrankungen und zeigen höhere Inzidenzen lymphoproliferativer Erkrankungen.

1.) Grundlagen des radiologischen Erscheinungsbildes

Wie mit keinem anderen klinischen Verfahren, können mit radiologischen Methoden die lokalen Veränderungen befallener Gelenke dargestellt werden. Die Vielzahl morphologischer Erscheinungsbilder spiegelt die komplexe Pathogenese wieder ⁸.

Die tatsächliche Ursache dieser Krankheit wird in einer Kombination endogener (genetischer) und exogener (infektiöser) Kofaktoren vermutet ⁹. Die Konkordanzrate eineiiger Zwillinge beträgt etwa 30 – 50%, die aller anderen erstgradigen Verwandten nur 2 – 5%.

Die Ursache des Arthrotropismus dürfte, zumindest teilweis, in der speziellen Bauart des Gelenks liegen: Durch elektrophysikalische Eigenheiten der Blutgefäße könnten, vergleichbar mit der Entstehung einer Glomerulonephritis, spezielle Immunkomplexe (oder andere Proteine) im Synovium angereichert werden. Dem Gelenksknorpel fehlt an seiner freien Oberfläche der Schutz eines Epithels (Perichondrium), dadurch kann er Läsionen nicht regenerieren. Ernährt wird er einerseits durch die Synovia (hyaluronsäurereiche Flüssigkeit innerhalb der Gelenkhöhle) und andererseits von Gefäßen aus dem Markraum, welche die Knochenknorpelgrenze überschreiten ¹⁰. Das Stratum synoviale der Gelenkkapsel besitzt keine Basalmembran, wodurch der Flüssigkeits- und Stoffaustausch erleichtert wird. Auf diesem Weg können nicht nur Nähr- und Abwehrstoffe, sondern auch Noxen leichter in die Gelenkhöhle diffundieren.

Andererseits wird da Synoviozyten und Chondrozyten nur in Gelenken vorkommen und eine HLA-Assoziation besteht, eine spezifische Antigenität von Gelenksbestandteilen am Erscheinungsbild der RA mitverantwortlich gemacht.

Andere Theorien von der Äthiologie der RA vermuten eine gestörte Reaktion der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse auf Entzündungen, die zur verminderten Glukokokortikoidsynthese führt. Die Inzidenzraten steigen bei Frauen von der Menarche bis zur Menopause stetig an. Männer erkranken erst im hohen Alter mit vergleichbarer Häufigkeit. Diese Beobachtung und Ergebnisse experimenteller Untersuchungen weisen auf einen suppressiven Effekt der androgenen Hormone hin ¹¹. Im Rahmen einer Schwangerschaft kommt es durch die endogene Immunsuppression regelmäßig zu temporären Remissionen.

Neben den genetisch prädisponierenden Faktoren werden, wie oben erwähnt, eine Reihe von Kofaktoren diskutiert ¹²: Bakterien (z.B. Borrelien) oder deren Bestandteile (z.B. Heat-Shock-Proteine von Mykobakterium tuberculosis) werden genauso wie Viren (Epstein-Barr-Virus, Parvovirus B19) als Entzündungs-Trigger diskutiert.

Auch Autoimmunreaktionen gegen Kollagentyp II werden vermutet, allerdings macht man sie eher für die Amplifizierung der bereits manifesten Entzündung verantwortlich.

Letztlich sind auch Rheumafaktoren (IgM-Autoantikörper gegen den Fc-Teil autologer IgG) alleine nicht in der Lage, die Krankheit zum Ausbrechen zu bringen, sie treten ebenso bei Gesunden mit zunehmendem Alter vermehrt auf, und fehlen bei SNRA (ca. 5%) überhaupt.

2.) Radiologische Symptome: morphologische Korrelation

Nachdem ein immunogenetisch suszeptibler Patient mit einem "arthritogenen mikrobiellen Antigen" (oder einem anderen Trigger) in Berührung gekommen ist, kann sich eine nonsuppurative proliferative Synovitis (= Synovialitis) entwickeln, welche zur vollständigen Zerstörung des Gelenkes mit anschließender Ankylose führen kann ¹³. Fassbender beschreibt drei morphologische Phänomene bei RA: Die unspezifische Entzündung, die lymphoplasmozelluläre Infiltration, beide als völlig unspezifische Veränderungen, die auch bei anderen Arthritiden gesehen werden, und andererseits die mesenchymoide Transformation, welche ausschließlich bei RA vorkommt, und uns als Arbeitshypothese bezüglich der pathologischen Grundlagen der radiologischen Quantifizierung dient ¹⁴.

a.) Die unspezifische Arthritis: Entzündung, Erguß und lymphoplasmozelluläres Infiltrat

Die im Rahmen der RA auftretende unspezifische Arthritis führt zu einer Entzündung, einem Erguß und einer lymphoplasmozellulären Infiltration. Diese Vorgänge führen nach H. G. Fassbender nicht zur Schädigung des Gelenks, und sind auch nicht regelmäßig anzutreffen. Die Entzündung ist durch eine ödematöse Verdickung der Synovialis, Hyperplasie, Hypervaskularisation und reaktive Zottenbildung genauso gekennzeichnet wie durch die Exsudation von Fibrin, welches teils die Synovia bedeckt, teils frei als "Reiskörperchen" in der Gelenkshöhle vorkommt. Die Gesamtheit dieser entzündlichen Veränderungen kann aufgrund ihrer ödematösen Schwellung (Röntgen, Ultraschall), des Gefäßreichtums (Magnetresonanztomographie-MRT, Power-Doppler-Ultraschall), der erhöhten Gefäßpermeabilität (kontrastmittelverstärkte MRT und CT) und der gesteigerten Gewebeaktivität (Szintigraphie) dargestellt werden.

Der Erguß enthält eine Reihe knorpel- und knochenaggressiver Substanzen, von denen man annimmt, daß sie die Knorpeloberfläche schädigen. Dafür konnten von Fassbender aber weder histologische noch ultrastrukturmorphologische Anzeichen nachgewiesen werden. An dieser Stelle ist aber auf bei RA-Patienten regelmäßig auftretende radiologische Gelenksspaltverschmälerungen (sog. arthritische Chondrolysen) hinzuweisen: Die Genese dieser Knorpelverluste könnten Fassbenders Ergebnissen widersprechen, wenn man davon ausgeht, das es dem Oberflächenpannus (s.u.) unmöglich ist, sich ausschließlich und rasenartig über die Knorpelkonvexität auszubreiten.

Jedenfalls sind die Synovitis und der begleitende Erguß teilweise für Veränderungen der Weichteile und schmerzhafte Schwellungen verantwortlich, und haben ein typisches radiologisches Erscheinungsbild, deswegen, und zur Erklärung der Aggressivität dieser Entzündung, wollen wir deren Entstehung kurz besprechen: Aktivierte CD4+ Lymphocyten ("Helferzellen"), B-Zellen und Makrophagen sezernieren eine Vielzahl von Cytokinen, vor allem Interleukin-1 (IL-1) und Tumornekrosefaktor-a (TNF-a ); Neutrophile und Synoviocyten produzieren Matrix-Metalloproteinasen (z.B. Kollagenase und Stromelysin).

Diese Metalloproteinasen werden in gesundem Gewebe durch TIMP (tissue inhibitor of metalloproteinases) und a 2-Makroglobulin blockiert. Bei RA Patienten ist das Verhältnis der Proteinasen zu ihren Inhibitoren zu Gunsten der Proteinasen verschoben. Es ist nicht ganz klar wie diese Vielzahl von Mediatoren zusammenspielen, doch geht man davon aus, daß IL-1 und TNF-a gemeinsam die Synoviozyten zur Knochen- und Knorpelresorption durch Kollagenase-Sekretion stimulieren, daß diese beiden Cytokine auch an der Expression von ICAM-1, ELAM-1 und V-CAM (zur Zellmigration und Entzündung dienende interzelluläre Adhäsionsmoleküle) an Endothelzellen mitwirken, und so eine lokale Akkumulation von Leukocyten fördern. Weiters nimmt man an, daß IL-1 und TNF-a auch die Neusynthese von Proteoglykanen im Knorpel hemmen und die Fibroblastenproliferation unterstützen.

Falls vom Patienten Rheumafaktoren gebildet wurden, akkumulieren diese einerseits in der Gelenkshöhle, und unterstützen die Entzündung durch Komplementaktivierung, lagern sich aber andererseits auch im avaskulären Knorpel und bradytrophen Bindegewebe ab, und könnten auf diese Weise "Lockstoff" (attractant) für den invasiven Pannus sein ¹⁵.

Ein Erklärungsversuch für die Symmetrie des Befalles peripherer Gelenke ist die zentral (fehl-) gesteuerte Freisetzung von Substanz P aus unmyelinisierten Nervenfasern. Dieses Neuropeptid kann die Sekretion von Leukotrienen initieren, und es kann Lymphocyten und Synoviocyten zur Proliferation und zur Synthese von Matrix-Metalloproteinasen stimulieren. Die Hypothese, daß neuroimmunologische Vorgänge maßgeblich an der Entstehung der RA, beziehungsweise an der Ausbildung der destruktiven Symptomatik beteiligt sind, wird durch die Beobachtung, daß durch Schlaganfälle oder Polio gelähmte Extremitäten von RA-Patienten keine Synovitis entwickeln, bestärkt ¹⁶.

Die lymphoplasmozelluläre Infiltration ist perivaskulär besonders ausgeprägt, und wird oft von Makrophagen begleitet.

Es entwickelt sich also das Bild eines unspezifisch abakteriell entzündeten, von einem aggressiven Erguß begleiteten, Synoviums, welches im weiteren Verlauf zunehmend mit Fibroblasten, Makrophagen und hyperämischen Kapillaren durchsetzt wird, Villi bildet und sich in den für RA makroskopisch-pathognomonischen Pannus entwickeln kann ¹⁷.

b.) Der Pannus – die mesenchymoide Transformation

Der Begriff "Pannus" (pannus, lat. = Tuch, Lappen) hat mehrere Bedeutungen. Die makroskopischen Beschreibung der synovialen Wucherung entzündeter Gelenke stellt den Ursprung dieses Bedeutungswandels dar. Durch die Entwicklung der Mikroskopie gewann die Histomorphologie an Bedeutung, und "Pannus" wurde der für RA pathognomonische histopathologische Befund, der die über und in Knorpel und Knochen wuchernde, entzündliche Synovialhyperplasie beschreibt. Differenzierter bezeichnet H. G. Fassbender dieses der RA eigene Gewebe als Ergebnis der mesenchymoiden Transformation und vergleicht dessen Erscheinungsbild mit dem eines malignen Tumors (tumor like progression - TLP) ¹⁸. Radiologisch tritt der Pannus einerseits als ossärer Substanzdefekt (Röntgen, CT, MRT) in verschiedenen Ausprägungen (diffuse Demineralisation bis fokale Erosion) und andererseits als infiltrierendes aktiviertes Gewebe (Power-Doppler-Ultraschall, MRT, kontrastmittelverstärkte CT) in Erscheinung.Die mesenchymoide Transformation durchläuft drei Stadien:

1. TLP (Tumor Like Progression): Dieser Begriff beschreibt die Entwicklung einer kompakten zellreichen avaskulären Anhäufung hochaktiver synoviogener Zellen. Diese primitiven Mesenchymalzellen nehmen erst im Rahmen der Umwandlung in den Narbenpannus eine spindelförmige, fibroblastenähnliche Gestalt an. Dieser Prozeß ist ausschließlich bei RA zu finden und stellt das Stadium der infiltrativen Destruktion dar.
2. Übergangsstadium: Durch den hohen Energieverbrauch bei fehlender Gefäßversorgung herbeigeführten kollabiert der TLP-Pannus nach kurzer Zeit und es entwickelt sich benignes Granulationsgewebe in dem erstmals Makrophagen nachweisbar sind.
3. Narbenpannus: Abschließend entsteht durch progressive Kollagensynthese und Gefäßeinsprossung dieses faserreiche Narbengewebe. Eine weitere Form der Defektheilung stellt die chondroide Metaplasie dar, die lichtmikroskopisch knorpelähnliche Aspekte, und elektronenmikroskopisch sogar funktionell angeordnete Fibrillen in einer chondroiden Matrix aufweist.

Diese Vorgänge beginnen vorzugsweise in der Bare-Area (engl.: nackte Zone: weder von hyalinem Knorpel noch von Kapselgewebe bedeckter intraartikulärer Knochenanteil) ¹⁹. Von dort wächst der Pannus teilweise über die Knorpeloberfläche und behindert ihre synoviale Versorgung, teilweise wächst er aber auch invasiv-destruierend in den Knorpel und den Knochen ein. Es gibt also drei Wege der Gelenkszerstörung durch das aggressive Pannusgewebe ²⁰:

1. Oberflächenpannus: Der TLP-Pannus greift in 15% der beschriebenen Fälle ausschließlich an der Gelenksknorpeloberfläche an, und schiebt sich, von der Bare-Area ausgehend, kontinuierlich über die Gelenksknorpeloberfläche. Diese Wachstumsform kann vor allem für die Entwicklung der arthritischen Chondrolyse und der Gelenksspaltverschmälerung verantwortlich gemacht werden. Durch die auschließliche Zerstörung von Knorpelsubstanz und Schonung der subchondralen Region könnten diese Schäden durch die sogenannte "intrinsic repair" (durch aktivierte Chondrocyten) behoben werden ²¹.
2. Markpannus: Er wächst zu 49% durch die Bare–Area ausschließlich in den Knochen ein, um sich von dort vorzugsweise im Markraum auszubreiten. Dieser Markpannus kann als Korrelat der radiologischen Erosionen angesehen werden, kann aber auch den gesamten Knorpel unterwuchern, und ihn so vom Knochen ablösen (Schlangenhautphänomen). Experimentell wurde eine höhere Affinität des TLP-Pannus für Knochen- als für Knorpelgewebe festgestellt. Durch die Zerstörung der subchondralen Region könnten auftretende Läsionen nur durch "extrinsic repair" (ossifizierendes fibrovasculäres Narbengewebe) ausgebessert werden.
3. Zangenwirkung des Pannus: Stellt die Kombination von chondraler (1.) und ossärer (2.) Destruktion dar ("forceps-like": 36%).

Einen weiteren Weg könnte der Pannus durch die Ausbildung isolierter subchondraler Destruktionsherde beschreiten, die an den physiologischen vaskulären Verbindungsstellen des subchondralen Markraums mit dem hyalinen Knorpel nachweisbar sind. Diese Herde zeigen ebenfalls die pannustypische Umwandlung in ein fibrovaskuläres Gewebe; es ist unklar, ob es sich hierbei um die letzten Ausläufer des durch die Bare-Area in den Markraum eingedrungenen Pannus handelt, oder um eine eigene Manifestation der Krankheit. 
Weiters können auch vereinzelte Zellen oder Zellstränge "tunnelierend"-destruierend in den Knorpel einwachsen. Ein diffuses Pannuswachstum in den gelenksnahen Knorpel kann als rheumatische Ostitis bezeichnet werden. In der Erforschung dieser Veränderungen wird die hochauflösende MRT, insbesondere die MR-Mikroskopie, in Zukunft an Bedeutung gewinnen, und weitere dynamische Einblicke in die Entwicklung des Pannus und dessen Aktivität ermöglichen.Neben den pannusabhängigen Veränderungen, können auch ischämische Knochennekrosen auftreten, welche wiederum zu schweren Detritussynovialitiden führen können. Der junge, zellreiche und gefäßarme (TLP-) Pannus weist also sowohl histologisch als auch molekularpathologisch Malignitätskriterien auf, und besitzt die Fähigkeit zum infiltrativen Wachstum. Er ist kurzlebig und wird von einem zellarmen, bindegewebigen Narbenpannus ersetzt. Er verliert zunehmend seine villöse Struktur, das aggressive zellreiche Gewebe, weicht einer, oft lymphozytär durchwanderten, Fibrose. Dieser fibrosierende (Narben-) Pannus füllt nun die Gelenkshöhle weiter aus, und durch mechanisch-schmerzbedingte Blockade einerseits, und zunehmende entzündliche Verwachsungen andererseits, wird das Gelenk immobil.Die durch den Erguß und den Pannus verursachte Mangelversorgung des Gelenksknorpels verursacht kleine Nekrosen, welche Makrophagen dazu veranlassen "aufzuräumen", um Platz für zusätzliches Granulationsgewebe zu machen. Der Knorpel wird großflächig zerstört, dabei bilden sich fibrozelluläre Brücken, die die nun gegenüberliegenden Knochen in Form einer zunächst fibrösen Ankylose verbinden. Anschließend kann Knochengewebe diese Brücken durchwachsen, und aus der fibrösen wird eine ossäre Ankylose.

Abbildung 1: Synopsis über die Formen und Wege der Gelenksdestruktion bei RA.

 

3.) Implikationen der radiologischen Diagnostik

Es kann prinzipiell jedes Gelenk, das Synovia enthält, Manifestationsort der RA-bedingten Synovialitis sein. In vielen extraartikulären Geweben werden RA-assoziierte Veränderungen beschrieben, von denen viele von radiologischer Relevanz sind (Neuropathien, Lymphadenopathie, Cardiomyopathien, Carditis, Pericarditis, Arteritis, Scleritis, Nephritis, Splenomegalie, Rheumaknötchen und Lungenerkrankungen).

Abhängig von der gewählten Untersuchungsmethode werden unterschiedliche RA-assoziierte Veränderungen dargestellt. Beim konventionellen Röntgenbild erkennt man Weichteilschwellungen als Korrelat des Ergusses und der begleitenden Periarthritis. Die Gelenksspaltverschmälerungen und Erosionen sind Produkte der unspezifischen Arthritis und des invasiven Pannuswachstum, während die periartikuläre Demineralisation durch die entzündungsbegleitende Hypervaskularisation verursacht wird. Beim Gelenkultraschall (US) kann man Gelenksspaltverschmälerung und Erosionen, weiters Schwellungen der Bänder und Sehnen des Gelenkapparates nachweisen.

Während die Szintigraphie sensitiv aber unspezifisch entzündliche Veränderungen markiert, ermöglicht die MRT eine hochauflösende räumliche Darstellung der destruktiven Gelenksentzündungen der RA: Neben der anatomischen Darstellung von Gelenksspaltverschmälerung, Erosionen und Weichteilschwellungen besteht die Möglichkeit die entzündungsbedingte Wassereinlagerung ins Gewebe, die Neovaskularisierung und auch die erhöhte Kontrastmittelablagerung in entzündetem Gewebe darzustellen.

Trotz der hohen Sensitivität des Knochenscans für entzündliche Veränderungen, kann er aufgrund seiner geringen Spezifität nur zur speziellen diagnostischen Fragestellungen einen Beitrag leisten ²². Die Computertomographie liefert zwar hochaufgelöste Information über Knochenstrukturen, doch fehlt hier die Möglichkeit differenzierter Weichteildarstellung, und zudem ist diese Untersuchung kostenintensiv und mit einer hohen Strahlenbelastung verbunden.

Das gemeinsame Problem aller Bildgebungsverfahren ist die Reproduzierbarkeit der Ansicht der Läsionen: Es gibt keine Möglichkeit mit Sicherheit bei jeder Untersuchung dieselben Läsionen beurteilen zu können.

a.) Konventionelles Röntgen

Die Röntgenzeichen der RA im konventionellen Röntgen werden im Zuge der allgemeinen Aspekte des Quantifizierens besprochen.

b.) Magnetresonanztomographie

MRI bietet die Möglichkeit das Volumen der Synovialhyperplasie quantitativ zu erfassen. Mikke Ostergaard hat diese Möglichkeit entwickelt und mit seinen Kollegen im Laufe der letzten Jahre mit einer teilweise automatisierten Volumsberechnung verfeinert ^{23, 24, 25, 26}. Trotz des vorliegens eines 3D-Datensatzes ist die Reproduzierbarkeit der gemessenen Volumina ein noch nicht gelöstes Problem. Auch die Anwendung von Kontrastmittel, und die damit verbundenen Aufwände, stehen der weiteren Verbreitung dieser Methode im Weg. Die stetige Weiterentwicklung von Bilddatenverarbeitungsprogrammen und die Entwicklung sensitiverer MR-Sequenzenlassen Hoffnung auf einen zukünftigen Goldstandard der radiologischen RA-Quantifizierung bestehen ²⁷. Wirklich breite Verwendung auf diesem Gebiet wird MRI aufgrund der hohen Kosten in näherer Zukunft kaum finden.

c.) Ultraschall

Trotz der hohen möglichen Ortsauflösung bleibt der Gelenkultraschall eine sehr untersucherabhängige Methode, und ist deshalb für die Anwendung als Quantifizierungsmethode unbrauchbar.

B. Quantifizierung radiologischer Veränderungen

Als Scoring wird die Quantifizierung mittels zu diesem Zweck konstruierter Methoden bezeichnet. Radiologisches Scoring kann den Verlauf der RA, unabhängig von subjektiven Empfindungen des Patienten, beschreiben, und ermöglicht so den Vergleich der Wirksamkeit von den Medikamenten, die die Gelenkzerstörung verzögern sollen.

Die typische Verteilung der rheumatoiden Läsionen (v.a. Gelenksspaltverschmälerung und Erosionen), welche regelmäßig symmetrisch an den kleinen peripheren Extremitätengelenken anzufinden sind, hat dazu geführt, daß die radiologischen Scoring-Systeme für RA die Veränderungen an Händen und Füßen zur Quantifizierung heranziehen ^{28, 29}.

Röntgenbilder geben nicht nur über den momentanen Zustand, sondern auch über bereits ältere Läsionen Auskunft, und können auf diese Weise auch Heilungsvorgänge beschreiben. Diese Vorteile der kumulativen Erfassung von Veränderungen gegenüber der Bewertung im zeitlichen Querschnitt können aber durch den extrem langen Verlauf der RA über Jahrzehnte oft nicht ausgenutzt werden (s.u.). Die zunehmende Verwendung der digitalen Radiographie und die Möglichkeit der elektronischen Datendistribution werden dieser Problematik neue Lösungsmöglichkeiten entgegenbieten.

Röntgenbilder von jeder Hand und jedem Fuß sind kostengünstig und mit vertretbarer Strahlenbelastung herzustellen. Das eigentliche Scoring erfordert nur wenig Zeit, ein erfahrener Facharzt benötigt nach unseren Beobachtungen durchschnittlich 4,75 Minuten und ein junger Assitenzarzt 6,8 Minuten. Diese Art der Quantifizierung könnte also auch im klinischen Alltag durchgeführt werden.

Welche Anforderungen werden an Scoringsysteme gestellt ?

Es muß die Qualität eines Scoringsystemes von mehreren Standpunkten aus beurteilt werden: Erstens muß die Frage der Zumutbarkeit aus der Sicht der Patienten gestellt werden. Eine routinemäßig durchzuführende Scoringmethode muß so wenig belastend wie möglich sein, und zwar nicht nur gesundheitlich (Invasivität, Strahlenbelastung, Kontrastmittelgebrauch, Positionierung entzündeter Gelenke), sondern auch vom Zeitaufwand. Letzterer wird häufig in höherem Maße von Verwaltungsaufgaben erhöht, als von der eigentlichen Untersuchung. Zweitens müssen die pathologischen Grundlagen in die Entwicklung eines Scoringsystemes einfließen. Der Verlauf der RA, der meist mit einer Phase starker destruktiver Aktivität beginnt, um dann mittelfristig zu chronfizieren, und schubweise besonders aggressive Phasen aufweist, muß bei der Entwicklung von Verlaufskontrollen beachtet werden. Ein Scoringsystem darf nicht nur destruktive, sondern muß auch reparative Vorgänge berücksichtigen ³⁰. Da die RA kontinuierlich destruktiv fortschreitet, darf ein Scoringsystem keine erreichbare Obergrenze haben, denn zum Beispiel kann man auch das Stadium der Mutilation (häufig als Endstadium definiert) in mehrere Schweregrade einteilen. Schließlich sollte auch ein Gelenk das durch Probleme mit der Positionierung nicht beurteilbar ist, als "nicht beurteilbar" bezeichnet werden, und nicht ohne weiters aus der Quantifizierung ausscheiden. Drittens muß vom Standpunkt des Befunders aus, der Zeitaufwand vernünftig erscheinen. Ein Zeitaufwand wird nur dann als "vernünftig" angesehen, wenn er mit entsprechendem Erfolg belohnt wird. Als Erfolg einer Scoringmethode kann die Nachfrage nach deren Ergebnis genauso angesehen werden, wie dessen Reproduzierbarkeit und Präzision. Weiters ist eine steile Lernkurve, welche beispielsweise in Form zunehmender Korrelationen zu einem standardisierten Vergleichswert gemessen werden könnte, ebenfalls eine Form von Belohnung, die zur weiteren Routineverwendung eines Scores führen kann.

Die grundlegende Voraussetzung dafür ist dessen Intersubjektivität im Sinne Herbert Pietschmanns dar ³¹:

"Damit ist genau der beschriebene Sachverhalt gemeint, daß das Ergebnis eines solchen Phänomens [ Verfahrens] vom beteiligten Subjekt unabhängig sein muß."

Pietschmann erklärt mit dem Wort den Umstand, daß in der Naturwissenschaft nur jenes Experiment als allgemeingültig angesehen werden kann, wenn es von jeder Person, die sich redlich bemüht, durchgeführt werden kann. Eine Quantifizierung der RA soll also von jedem Radiologen mit dem gleichen Ergebnis durchzuführen sein. Das Scoringsystem muß so einleuchtend und nachvollziehbar konstruiert sein, daß dem Anwender keine Möglichkeit geboten wird, es zweideutig interpretieren zu können. Die ordinale Einteilung soll logisch und somit leicht verständlich sein. Im speziellen kann das Verhältnis von Intra-Observer-Korrelation zur Inter-Observer-Korrelation einer Quantifizierungsmethode als Maß für deren Intersubjektivität angesehen werden: Je niedriger die Inter-Observer-Korrelation im Vergleich zur Intra-Observer-Korrelation ausfällt, desto schlechter ist die Intersubjektivität eines Scoringverfahrens einzustufen.

Radiologische Scoringmethoden sind wenig geeignet das momentane Krankheitsbild eines Patienten zu beurteilen, als vielmehr zur Darstellung des Verlaufs der RA gedacht. Es besteht hier die Möglichkeit die meist progrediente Gelenksdestruktion, auch bei therapiebedingt (Analgesie) asymptomatischen Patienten, zu messen, und deren Beeinflussung durch verschiedene Therapiekonzepte zu beurteilen.

Es gibt keine Publikation über die optimale Durchführung eines Scorings, und kein genormtes Protokoll oder international gültige Richtlinien, welche den direkten Vergleich verschiedener Studienergebnissen ermöglichen würden. Die intensivierte Kooperation verschiedener Kliniken ist für die Weiterentwicklung der Therapie unerläßlich, da ausreichend hohe Patientenzahlen schwer erreicht werden können, und die statistischen Anforderungen für Studien über RA hoch sind.

Es sollen hier Lösungsvorschläge über die Optimierung des Scoringablaufes darlegt werden, und eine Möglichkeit vorgestellt werden, die Präsentation der Befunde den rheumatologischen Anforderungen anzupassen, um einen unnötigen Informationsverlust zu vermeiden.

Wenn viele Gelenke radiologisch auf Veränderungen untersucht werden, so ist es Verschwendung, solange der Befund aus nur einer Zahl besteht.

1.) Scoringmethoden

Seit den siebziger Jahren steigt die Zahl an Publikationen über Möglichkeiten der radiologischen Quantifizierung der RA. Gemeinsam ist allen deren klinisch-empirische Basis. Zwei Denkansätze haben sich etabliert: John T. Sharp´s Idee der objektiven Vermessung und Zählung von Erosionen und der Gelenksspaltverschmälerung (joint space narrowing =JSN), und Arvi Larsen´s Vorstellung der Zuordnung von Scores anhand von Referenzbildern und ergänzenden Bemerkungen. Larsen´s Methode wird in Europa, gelegentlich modifiziert, als klinischer Standard angewandt, während die von J.T. Sharp entwickelten Methoden im amerikanischen Raum vorgezogen werden.

Bei einem direkten Vergleich beider Methoden wurde festgestellt, daß die von Sharp (van der Heijde´s Modifikation) um das 1,4fache präziser und um das 2,3fache zeitaufwendiger ist ³².

a.) Entwicklungen rund um den Larsen–Score

Die Grundlage des Larsen-Scores ist eine Sammlung von Referenzfilmen, mit deren Hilfe die Quantifizierung durchgeführt werden soll. Der Radiologe hat bei jedem Gelenk die entsprechende Reihe an Referenzbildern zum Vergleich heranzunehmen, und jenen Score auszuwählen, dessen Bild dem Gelenk des Patienten am ähnlichsten ist. Die nachfolgenden Definitionen sind eigentlich nur Ergänzungen zu den Referenzbildern.

Larsen schuf 1977 im Rahmen seiner Dissertation die Grundlage für das nach ihm benannte Scoringssytem. In einer sechsteiligen ordinalen Skala von 0-5 erklärte er, wie die Referenzbilder seiner Meinung in Worten aufgefaßt werden sollten.

Die erste Version A. Larsens war prinzipiell für alle erkrankten Gelenke, und nicht nur für die Hand- und Fußgelenke gedacht, und fand so auch für therapeutische Entscheidungen auf der chirurgisch-orthopädischen Schiene breite Anwendung.

Tabelle 1:
Zu diesem Zeitpunkt schloß A. Larsen noch keine Gelenke aus. Es wurden Scores für die DIP-, PIP-,MCP-,Handwurzel-, Mittelfuß-, MTP- und Zehengelenke ermittelt (auch Ellbogen, Schulter, Hüfte und Knie waren miteingeschloßen). Um die Formulierungen möglichst unverfälscht präsentieren zu können, haben wir bei allen Darstellungen der Scoringmethoden auf eine Übersetzung ins Deutsche verzichtet ³³.

Ein Jahrzehnt später (1987) verwendet Larsen einen "Erosion-Score" (Anzahl erodierter Gelenke), und empfiehlt ihn als einfachen zusätzlich verwendbaren RA-Maßstab ³⁴.

Tabelle 2: Quantifizierte Gelenke: 8 PIP-, 10 MCP-, 10 MTP-, 2 Handwurzelgelenke und die IP-Gelenke der Daumen (insgesamt 32)³⁵ .

1986 wurde von R. Rau eine Modifikation des Larsen-Scores publiziert, die viel konkreter auf das relative Ausmaß der Schädigungen eingeht: Anhand der prozentuellen Zerstörung der Gelenksoberfläche in 25% Schritten unterteilt er die erosiven Stadien 2-4. Stadium 1 wird durch Weichteilschwellungen, Gelenksspaltverschmälerungen und/oder gelenksnaher Osteoporose unabhängig von deren Ausprägungen beschrieben. Quantifiziert werden alle 10 proximalen Interphalangealgelenke (PIPs) der Hände, alle Metacarpophalangealgelenke (MCPs) und Metatarsophalangealgelenke (MTPs). Ein methodischer Vorteil gegenüber allen anderen Scoringmethoden, liegt in der Bewertung der Größe der Läsionen in Relation zum betroffenen Gelenk. Diese Betrachtungweise ermöglicht nicht nur eine semiquantitavie Vermessung ohne größerem Aufwand, sondern auch einen treffenderen, da lokalisationsbezogenen, Einblick in das Krankheitsstadium des jeweiligen Gelenkes.

1995 veröffentlichte Larsen selbst eine Revision seines Scorings. Im Rahmen dieser Publikation stellt er fest, daß die Qualitäten der Röntgenbilder regional völlig unterschiedlich sind, und deren Vergleichbarkeit in Multicenter-Studien fragwürdig erscheint. Weiters kommt er zu dem Schluß, daß erosive Veränderungen für die longitudonale Bewertung des Krankheitsverlaufs der RA die zentrale Stellung einnehmen müßten, da Weichteilschwellungen mit zunehmender Chronizität abnehmen und gelenksnahe Osteoporose kaum Veränderungen aufweist ^{36, 37, 38}. Larsen erwähnt 1995 in keinem Satz die Referenzbilder.

Tabelle 3: Quantifizierte Gelenke: PIP-. MCP-, und MTP-Gelenke 2-5 und vier Quadranten der Handwurzelgelenke (insgesamt 32)³⁹.

 

Ebenfalls 1995 entwarf D.L. Scott seine Modifikationen zum Larsen-Score, um dessen geringe Sensitivität bei früher RA zu steigern, und legte Wert auf die Feststellung, daß seine Feststellungen als erklärende Formulierungen, und nicht als eigenständige Interpretation, aufgefaßt werden sollen.

Tabelle 4:
Man kann hier sowohl den Einfluß Rau´s erkennen ("preservation of some jointsurface"), als auch die Idee Sharp´s Erosionen abzumessen ⁴⁰. Hier findet erstmals der Begriff der Subluxation Verwendung in der Definition des Larsen-Scores "4".

Gemeinsam mit F. Wolfe und A. Larsen stellt D. van der Heijde 1999 eine gekürzte Version des Larsen-Scores vor ⁴¹. Bei dieser werden statt 14 nur 6 Gelenke jeder Hand beurteilt – bei statistisch gleichbleibender Sensitivität.

Die Koexistenz von einer (seiner) subjektiven Formulierung und intersubjektiv unterschiedlich wahrgenommener Bilder stellt die grundlegende Problematik dieses Systems dar: Einerseits soll sich der Befunder aus sechs Bildern jenes "aussuchen" welches dem zu Befundendem am ähnlichsten ist, bei der Vielzahl destruktiver Veränderungen ein theoretisch schwer nachvollziehbarer Vorgang. Andererseits soll der Befunder die Bilder im Geiste mit den Formulierungen abgleichen, um sie "durch Larsens Augen" sehen zu können. Um ein Gelenk gründlich zu beurteilen, sind also mehrere abstrakte Entscheidungsebenen zu beschreiten: Sieben Röntgenbilder müssen verglichen, und die zwei ähnlichsten festgehalten werden. Gleichzeitig muß man sich die verbalen Definitionen vergegenwärtigen (z.B.: ... only be scored if they represent a major feature ...). Diese beiden völlig unterschiedlichen Gedankengänge müssen dann kombiniert werden, und zwangsläufig auftretende Widersprüche (z.B.: hochgradige Destruktionen, "Mutilation" aber der Knorpel ist kaum betroffen und die Grenzlamelle großteils erhalten) minimiert werden. Zusätzlich beobachtete Veränderungen müssen, falls sie arthritischer Genese sind frei in die inkludiert werden, falls sie anderer Genese sind, nicht beachtet werden (!).

b.) Entwicklungen rund um den Sharp-Score

Die grundlegenden Unterschiede zu Larsen´s Methode sind das Fehlen von Referenzbildern, die getrennte Beurteilung von Erosionen und Gelenksspaltverschmälerung und das tatsächliche vermessen der Läsionen.

John T. Sharp arbeitet seit 1971 an Methoden zum Quantifizieren radiologischer Veränderungen bei RA⁴². In dieser ersten Arbeit konstruierte er folgendes Punktesystem: Jedes Gelenk der Finger, der Metacarpal- und Carpalknochen sowie Radius und Ulna wurde einzeln auf Erosionen untersucht (insges. 29 Areale pro Hand). Jede Erosion, unabhängig von ihrer Größe oder Lokalisation wurde mit einem Punkt bewertet, maximal vier Erosionen wurden in der Annahme beurteilt, daß mehrere pro Gelenk nicht klar voneinander unterschieden werden können. Gelenke bei denen es zu einem signifikanten Knochensubstanzverlust gekommen war, bekamen fünf Punkte. Was Sharp in diesem Zusammenhang als "signifikant" verstand, erklärte er nicht. Getrennt wurde die Gelenksspaltverschmälerung (JSN) bewertet, und zwar fokales JSN mit einem Punkt. Diffuses, gleichförmiges JSN, welches weniger als 50% des Normalwerts betrug, erhielt zwei, JSN über 50% drei und Ankylose vier Punkte.

JSN wurde bei allen Finger- und Carpometacarpalgelenken, beim trapezio-navicularen, beim naviculo-lunaten, beim lunato-triquetralen, beim triquetro-hamaten, beim hamato-capitaten, beim capitato-naviculo-lunaten, beim radio-carpalen und beim radio-ulnaren Gelenk bestimmt (insges. 27 Areale pro Hand).

Sharp schlug im Rahmen dieser Arbeit weiters die Verwendung "korrigierter Scores" vor: Einen Quotienten aus dem maximal erreichbaren und dem erreichten Score dar (korrigierter Erosions- und JSN-Score). Weiters einen Quotienten aus diesem korrigierten Score durch die Anzahl der Monate zwischen zwei Untersuchungen (entspricht einer Progressionsratio: Veränderung pro Zeiteinheit).

Das Versäumnis "signifikanten Knochensubstanzverlust" nicht zu definieren holte er 1985 nach ⁴³.

Tabelle 5:
Quantifizierte Gelenke:Erosionen und JSN werden getrennt gescored; DIP-, PIP-,MCP-, CMC-Gelenke und acht Regionen des Handwurzelgelenkes (insges. 54). Von geringfügigen Veränderungen abgesehen, entspricht dieser Score dem 1971 entworfenen Modell.

Monate später veröffentlichte er eine Untersuchung, in der er durch Cluster-Analysen versuchte, die optimale Auswahl zu scorender Gelenke abhängig von der Häufigkeit ihres Befalls, der Qualität ihrer Darstellung und, dem zum Befunden benötigten, Zeitaufwand, getrennt für Erosionen und JSN zu berechnen ⁴⁴. Als Ergebnis präsentiert er folgende Konstellation: An jeder Hand werden 17 Knochen nach Erosionen beurteilt (PIPs, MCPs, Metacarpalbasis I, Os trapezium mit Os trapezoidum als ein Areal, Os naviculare, Os lunatum, Os triquetrum mit Os pisiforme, Radius und Ulna) und 18 Gelenke nach JSN (PIPs, MCPs, Metacarpalbasen III-V, multangulo-naviculares, lunato-triquetrales, capitato-naviculo-lunates, radio-carpales und radio-ulnares Gelenk).

1986 arbeitete er an der Entwicklung einer Methode mit, bei der zum Einen Meßgeräte zur Größenbestimmung der Erosionen und zur Beurteilung war der JSN verwendet wurden, zum Andern aber auch globale Scores (vgl. Larsen) mit selektiven "size and count"-Scores verglichen wurden ⁴⁵. Unter globalen Scores verstand er die Klassifizierung eines Gelenkes mit einem Score abhängig von Zahl und Größe gefundener Läsionen, als "size and count"-Score die Beurteilung jeder einzelnen Erosion nach ihrer Größe und das Zählen der Erosionen. Die Gelenke wurden in Quadranten geteilt, und die Erosionen anhand ihrer Größe mittels einer Schablone von 0-4 eingeteilt (pro Gelenk max. 14 Punkte). JSN wurde pro Gelenk ermittelt. Diese sehr aufwendige Scoringmethode wurde von erfahrenen Radiologen, bei fehlender Sensibilitäts- und Reliabilitätsteigerung, als zu zeitaufwendig verurteilt. Der Vorteil dieser Methode wäre in der Angabe intersubjektiv nachvollziehbarer Bewertungen (Durchmesser in Millimeter) gelegen, die Reproduzierbarkeit beider Methoden war bei geübten Befundern vergleichbar.

In den folgenden Jahren verwendete er wieder den Score von 1985 ^{46, 47, 48, 49}.

c.) Andere Scores

Die von Desirée van der Heijde 1989 publizierte Modifikation des Sharp-Scores basiert ebenfalls auf Sharp´s Revision von 1985, stellt die erste Anwendung von Sharp´s Prinzipien beim Quantifizieren von Erosionen und JSN an den Füßen dar, und beinhaltet weiters einige prinzipielle Veränderungen ⁵⁰. Sie untersuchte 16 Areale (5 PIPS, 5 MCPs, Metacarpalbasis I, Os trapezium mit Os trapezoidum als ein Areal, Os naviculare, Os lunatum, Radius, Ulna) jeder Hand und 6 Areale jeden Fußes (5 MTPs und MCP I).

Tabelle 6:
van der Heijde Modifikationen von 1989 und 1999. Entscheidend an der Version von 1999 erscheint die relative Klassifizierung anhand der Gelenksgröße, wie sie schon 1986 von Rau beim Larsen-Score vorgeschlagen wurde.

Consequently the scores for confluent erosions could not decrease – Sharp zählt Erosionen: 2 werden 1!!) Sie bezeichnet extensives Training als Grundvorausstzung effektiven Scorings, und überprüft die Intra- und Interobserver Variabilität anhand einer kleiner Testserie, um zu dem Schluß zu kommen, daß die hohe Korrelation zuläßt weitere Untersuchungen nur mehr von einem Befunder durchführen zu lassen.

Erst im vergangenen Jahr veröffentlichte sie im Rahmen der OMERACT IV Diskussionen eine ausführliche Bedienungsanleitung zu ihrem Score, methodologische Hinweise zum radiologischen Quantifizieren der RA und eine simplifizierte Version ihrer Modifikation des Sharp-Scores ⁵¹. Sie fügte hinzu, daß Erosionen als 3 eingestuft werden, wenn sie groß sind und eine gedachte Mittellinie des Knochens überschreiten. Sie definiert einen Erosions-Score von 5 bei den Händen als völlige Destruktion, bei den Handwurzelknochen als totale Zusammensinterung. Beim JSN kombiniert sie 3 mit Subluxation und 4 mit Luxation. Besonderen Wert legt sie auf die Definition des JSN-Scores 1: "doubtful" präsentiert für sie nicht Zweifel ob es sich überhaupt um JSN handelt oder nicht, sondern tatsächliches JSN, welches aber zu gering für einen Score 2 ist. Grundsätzlich läßt sie "Erosionen" jeglicher Genese scoren (RA und Osteoarthritis).

Beim Quantifizieren der Füße schlägt sie für die Gelenke, insbesondere für das MTP I, einen Maximalscore von 10 vor. Als Begründung zieht sie ihre Beobachtung heran, daß oftmals das Köpfchen des ersten Os metatarsale vollständig destruiert ist, während die erste Grundphalanx völlig gesund erscheint.

Abschließend empfiehlt van der Heijde jemals gescorte Erosionen (oder JSN) im weiteren Verlauf der Krankheit, auch wenn sie nicht mehr gefunden werden, ins jeweilige Endergebnis einzuschließen (" the last observation carried forward method"). Mit dieser kumulativen Befundung möchte sie sichergehen, daß Scores nicht sinken können.

Zur gleichen Zeit veröffentlichte sie eine Studie über die klinische Anwendbarkeit einer vereinfachten Scoringmethode, bei der die von Erosionen oder JSN, unabhängig vom Ausmaß der Destruktion, betroffenen Gelenke gezählt werden ⁵². Erosive Veränderungen und JSN werden getrennt gezählt, was für jedes Gelenk einen Maximalscore von Zwei bedeutet. Es werden alle Gelenke der Van der Heijde-Modifikation des Sharp-Scores beurteilt (s.o.). Auf Grund ihrer Ergebnisse empfiehlt sie diese Methode zumindest zur klinischen Anwendung, da sich bei ausreichender Genauigkeit die Befundzeit beinahe auf ein Viertel reduziert.

Harry K. Genant stellte 1983 gleich zwei seiner Vorstellungen von Scoringmethoden vor, anhand der ersten (ohne Referenzbildern, Erosions & Soft-tissue Swelling) untersuchte er die Auswirkungen von Vergrößerungsaufnahmen, anhand der zweiten ( mit Referenzbildern, Erosions & JSN) versuchte er im Rahmen einer Doppelblindstudie die Wirksamkeit einer Therapie evaluieren ⁵³.

1998 veröffentlichte er eine Studie zur Evaluation der digitalen Radiographie mit einer modifizierten Version seines Scoringsystems ⁵⁴.

Für diese Modifikation werden 14 Areale jeder Hand für Erosionen bewertet (alle PIPs, alle MCPs, CMC I, Os scaphoideum, Radius, Ulna) und je 13 Areale für JSN (alle PIPs, alle MCPs, CMC III-V als eine Einheit, das Radiocarpalgelenk, Os capitatum und Os scaphoideum und Os lunatum).

William O´Brien schuf 1982 zur Evaluation der Wirksamkeit von Auranofin eine neue Methode zur Quantifizierung der RA ⁵⁵. Hierbei wurden stets zwei Filmpaare beider Hände befundet. Das erste Filmpaar (pre-treatment) wurde nach folgendem Schema (Tabelle 10) befundet.

Bei dem zweiten Filmpaar (post-treatment) wurde die gleiche Einteilung verwendet, und zusätzlich jede Veränderung im Bezug auf die erste Quantifizierung durch ein Plus für Verschlechterung und ein Minus für Verbesserung des radiologischen Krankheitsbildes beurteilt. Auch Heilungsvorgänge wurden festgehalten, kamen aber nur sehr selten vor, und wurden nicht in die Analyse einbezogen.

Jeremy J. Kaye veröffentlichte 1987 ein Scoringsystem bei dem Achsendeviationen, neben JSN und Erosionen, ordinal eingeteilt werden. JSN wird an einer 5-teiligen, Erosionen werden an einer 4-teiligen Ordinalskala klassifiziert, wobei Gelenke nach orthopädischen Operationen dem höchsten Grad zugeteilt werden.

Die Beurteilung von Achsendeviationen wird durch die Projektion erschwert. Dadurch ist deren Aussagekraft über die RA mangelhaft: Sie sind nicht nur schwer einzustufen, sondern auch nicht sehr spezifisch für diese Krankheit. Trotzdem müssen Achsendeviationen beim Quantifizieren beachtet werden, da sie Gelenksspalterweiterungen verursachen können, und so die Beurteilung des JSN beeinflussen könnten. Spezifische Deviationen stellen die Boutonniére- und die Schwanenhalsdeformitätet dar.

Im akuten Stadium kann durch den Erguß die Beurteilung des JSN durch eine druckbedingte Gelenksspalterweiterung verfälscht werden.

2.) Spezielle Aspekte und Limitationen des radiologischen Scorings

a.) Charakteristika der RA die das Quantifizieren erschweren

Die große Auswahl an Läsionen und Gelenken die zur Quantifizierung herangezogen werden können, und deren lineare Unterteilung der Ergebnisse ist oft Ursache wissenschaftlicher Diskussionen.

Bei der Auswahl der Läsionen gibt es kaum Unterschiede zwischen den verschiedenen Scoringmethoden, fast alle verwenden Weichteilschwellung, periartikuläre Demineralisation, Erosion, Gelenksspaltschmälerung und Mutilation.

Welche Gelenke zur Verlaufsbeurteilung relevant sind und welche man weglassen könnte, ist nicht endgültig geklärt, obwohl diese Fragestellung schon oft bearbeitet worden ist (s.o.). Weiters sollten Gelenke, die oft von osteoarthritischen Veränderungen gezeichnet sind, ausgeschlossen werden. In den letzten Jahren werden zunehmend restriktive Ansätze vorgeschlagen, so wurde nach Überarbeitung zahlreicher Scorings, um die Aussagekraft der Läsionen bestimmter Gelenke longitudinal zu bewerten, wurde ein an der Zahl der Gelenke stark (~20%) reduzierter Larsen-Score vorgeschlagen (s.o., Desirée van der Heijde).

Tabelle 12:
Das Staging von E.D. Harris Jr. wurde gekürzt und modifiziert, um den Zielbereich des Larsen-Scores darlegen zu können. Die ersten Röntgenzeichen sind erst nach Wochen bis Monaten nach Krankheitsbeginn sichtbar. Aus diesem Grund ist das konventionelle Röntgen zur frühen Diagnose der RA nicht geeignet.

Mit Tabelle 12 wollen wir die Komplexität des Verlaufs der RA den wenigen Röntgenzeichen, die beim Quantifizieren Verwendung finden, gegenüberstellen, und diesen wiederum, als klinisch etablierte Methode, den Larsen-Score. Es ist unschwer zu erkennen, daß durch diese Vereinfachung Information verloren geht.

Ob Erosionen oder JSN getrennt oder gemeinsam gezählt werden sollen ist nicht entschieden.

Wir fanden keinen Konsens, ob man Erosionen und JSN anhand von Referenzbildern, semantischer Definitionen oder quantitativen Maßnahmen bewerten soll. Und wenn diese Fragen gelöst werden, schließen sich die nach den geeignetsten Referenzbildern, nach der klarsten Definition und nach der aussagekräftigsten quantitative Messung an.

Der Sklerosesaum, der alte Erosionen von aktiven unterscheidet, ist bei den uns bekannten Scoringmethoden nicht von Bedeutung.

Bei der Unterteilung der Schweregrade der jeweiligen Läsion gilt es so linear wie möglich vorzugehen ⁵⁶. Weiters muß der richtige Kompromiß zwischen Sensitivität und Spezifität gefunden werden.

b.) Probleme der Perzeption

Perzeption (lat.: Auffassung, Erkenntnis) beschreibt die Vergegenwärtigung eines Sachverhaltes. Dieser Vorgang besteht bei der radiologischen Befundung aus den folgenden miteinander vernetzten Teilen: Die Wahrnehmung durch das Auge, die Verarbeitung der visuellen Impulse zu Bildern, das Erkennen von bekannten Strukturen und deren Zuordnung, der Aufbau eines diagnostischen Schemas, das mit früheren Erfahrungen und den aktuellen Befunden überprüft wird, und schließlich die Verbaliserung dieser Gedankengänge als erster Schritt der Kommunikation (s.u.)

Nach Kundel unterteilt man Fehler, deren Ursache in der Leistung der Radiologen liegt, in drei Gruppen ⁵⁷:

Die erste Gruppe ist die der "Search Errors", die für 30% der Fehler verantwortlich gemacht wird, und jene Fälle umfaßt, bei denen eine pathologische Veränderung nicht wahrgenommen wird, obwohl sie bei einer weiteren Betrachtung, bei welcher der Radiologe auf die Lokalisation aufmerksam gemacht wird, ganz klar erkannt wird. Eine eigentlich sichtbare Läsion wird übersehen.

"Recognition Errors" werden in der zweiten Gruppe, die für 25% der Fehler verantwortlich gemacht wird, zusammengefaßt. In diesem Fall bemerkt der Radiologe zwar eine Auffälligkeit, erkennt sie aber nicht als pathologisch.

Schließlich werden in die dritten Gruppe, die man zur Erklärung der restlichen 45% der Perzeptionsfehler heranzieht, die "Decision-making Errors" zusammengefaßt. Diese Fehler entsprechen falschen Interpretationen und mangelhaften logischen Schlüssen aus richtig erkannten Läsionen.

Bei der Quantifikation, bei der eine gesicherte Diagnose Vorraussetzung ist, und die Anzahl der verschiedenen Läsionen stark eingeschränkt ist, vor allem der "Search Error" zum Tragen kommt. Erosionen beispielsweise sind oft sehr diskret, und müßen an jedem Gelenk ausgeschlossen werden. Der Radiologe muß, um gründlich zu Scoren, jedes einzelne Gelenk mit der gleichen Aufmerksamkeit begutachten. Eine Aufgabe, die viel Geduld erfordert, und vor allem an das Durchhaltevermögen eines noch nicht routinierten Radiologen große Anforderungen stellt. Für einen erfahrenen Experten ist das Auffinden pathologischer Veränderungen mit ungleich weniger Anstrengung verbunden, da bei ihm ein Großteil der Beobachtungsschritte automatisiert abläuft, und er sich so mentale Resourcen zur spezielleren Diskrimination und Analyse schafft ⁵⁸.

Ein effektives Trainingsprogramm ist unserer Meinung nach speziell beim Quantifizieren eine geeignete Methode jüngeren Radiologen diesen Bereich ihres Faches in kurzer Zeit nahezulegen. In diesem Trainingsprogramm muß in einem Modul auch der optimale Beobachtungsmodus erklärt, begründet und trainiert werden. In Zukunft werden Entwicklungen im Bereich der computerunterstützten Bildanalyse den Anteil der "Search Errors" an den Perzeptionsfehlern reduzieren.

c.) Kommunikationsprobleme

An dieser Stelle wollen wir uns mit Kommunikationsproblemen auf zwei Ebenen widmen, die für das Scoren von besonderer Bedeutung sind: Die Kommunikationsebene von Score-Entwickler zu Score-Benutzer, und die von quantifizierendem Radiologen zu dem, den Befund konsumierenden Rheumatologen. Daß auch andere Kommunikationsebenen (z.B. Radiologe – Radiologisch-technischer Assistent, RTA) auf denen es zu Informationsverlust kommt bestehen, ist uns bekannt, doch scheinen sie von marginaler Bedeutung zu sein, und leichter zu beheben. So können Kommunikationsprobleme zwischen Radiologen und RTAs beispielsweise durch, verständliche und kontrollierbare Standardisierungsmaßnahmen im Bereich der röntgenologischen Einstelltechnik minimiert werden. Die Anwendung sinnvoller Standards zur radiologischen Einstelltechnik ist als Grundlage jeglichen Scorings anzusehen.

Die mangelhafte Kommunikation zwischen Score-Entwickler und Score-Benutzer wird teilweise für die geringe Akzeptanz der Quantifizierung der RA zur Verantwortung gezogen. Die Verbesserung dieser Kommunikationsebene führt erst zum echten Verständnis der Idee, die hinter einer Scoringmethode steht, und erst dieses Verständnis ermöglicht optimales Quantifizieren.

Die Reproduzierbarkeit (im Sinne der Intersubjektivität) und die Präzision sind weitere zentrale Anforderungen, die nicht nur an den Aufbau eines Scoringsystemes Ansprüche stellt, sondern auch an die radiologische Einstelltechnik und das gesamte Qualitätsmanagementkonzept eines Institutes. Die praktische Durchführung sollte nicht mit unnötiger Schreib- oder Rechenarbeit belastet sein, um Zeit, Geld und Fehler zu sparen.

Weitere Punkte die erfüllt werden sollten, ist die Akzeptanz sowohl unter Radiologen als auch unter Rheumatologen - zwei gegensätzliche Anliegen, da Rheumatologen möglichst ausführlich über den Zustand ihrer Patienten informiert werden wollen, und Radiologen immer auch anderen Verpflichtungen, als dem Scoren der RA, nachgehen müssen. Auch die Darstellung des Ergebnisses wirft Fragen auf. Die Gesamtsumme aller Gelenke aller Hände und Füße entspricht nicht der optimalen Nützung des Arbeitsaufwandes. Die Wertschätzung des Scorings unter den Rheumatologen und den Radiologen entspricht also nicht dem Potential der Möglichkeiten. Diese durchaus vermeidbare Verschwendung von Information, die hier angesprochen werden soll, ist die Vielzahl der Gelenke, die zum Scoren herangezogen werden, und der bescheidene hieraus resultierende Befund : Dutzende Gelenke (in der Regel der Großteil der Gelenke der Finger und Zehen, der Metacarpal- und Metatarsalregionen und Teile der Hand- und Fußwurzeln) werden befundet, um dann in Form weniger Zahlen (im Extremfall einer Zahl) im Befund aufzuscheinen. Dieser Informationsverlust wird vom Befunder als störend empfunden, da ihm hier die geringe Produktivität seiner Arbeit vor Augen geführt wird. Dieses Bewußtsein ist der Motivation, und damit der Perzeption, nicht zuträglich. Die großen Vorurteile bezüglich des Arbeitsaufwandes des Scorings sind trotzdem kaum berechtigt, und durch Aufklärung behebbar.

Es gibt kein akzeptiertes bzw. standardisiertes Scoringsystem, wodurch die Vergleichbarkeit verschiedener Studien (Kommunikation zwischen verschiedenen Zentren) zumindest sehr erschwert ist. Von den beiden am meisten verwendeten Scores (Larsen und Sharp) existieren jeweils mehrere Modifikationen, welche die Vergleichbarkeit abermals reduzieren.

d.) Einstelltechnik

Einen hohen Grad an Beeinflußbarkeit bei einem geringen Maß an Optimierung und Standardisierung weisen die Möglichkeiten der radiologische Einstelltechnik auf.

Hier werden die Empfehlungen einiger Bücher etablierter Autoren über die röntgenologische Einstelltechnik aufgelistet und diskutiert. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben soll auf die Vielfältigkeit der Empfehlungen aufmerksam gemacht werden, und die Möglichkeit geboten, aus der großen Zahl von Ideen die praktikabelsten und besten neu zu überdenken.

Da beim Quantifizieren der absoluten Genauigkeit der Befunde nicht so große Bedeutung zugemessen wird wie der Reproduzierbarkeit, gibt man sich mit der Darstellung in nur einer Ebene zufrieden. Aufgrund der hohen Praktikabilität werden die dorsopalmare und die dorsoplantare Projektion allen anderen (schräg, Norgaard, Zitherspieler u.a.) vorgezogen.

Zusätzlich zu den Einstellungsparametern gaben einige Autoren Möglichkeiten der Qualitätskontrolle der Aufnahmen an. Ein Aspekt, der nicht nur im Zuge allgemeiner Bestrebungen zur Qualitätssicherung wichtig ist, sondern bei der Durchführung mehrerer Quantifizierungen zu verschiedenen Zeitpunkten besondere Bedeutung erlangt.

Ein RA-spezifisches Problem stellt die Entzündung und progrediente Mutilation der erkrankten Gelenke dar, welches es vielen Patienten, sei es aus Schmerzen oder durch Behinderung, unmöglich macht, den Anweisungen zur Positionierung folge zu leisten.

Zunächst zur optimalen Durchführung des Handröntgens, wozu wir eine ganze Reihe von Vorschlägen finden konnten:

Obwohl die Lagerung der Patienten (90° Schulterabduktion, 90° Ellenbogenflexion, Zeigefinger und Radius parallel, Finger gestreckt und leicht gespreizt) nicht in allen Büchern angesprochen wird, so haben wir sie in der Anahme, daß sie als vorausgesetzt angesehen wurden, als Standard in die Liste einbezogen. Bezüglich der Hilfsmittel konnten wir nur die Verwendung eines Sandsackes zur Stabilisierung des Unterarmes nachlesen, und die, bei RA-Patienten kaum durchführbare und auch wenig sinnvolle Fixierung der Finger auf dem Film mit Hilfe eines Klebebandes. Die Verwendung von Schaumstoffstreifchen unter den Fingerspitzen soll das Ausstrecken der Finger erleichtern.

Tabelle 13:
Übersicht über verschiedene Ratschläge zur Einstelltechnik beim dorsopalmaren Handröntgen.

Bei der Einstellung des Zentralstrahles wurden zwei Punkte angesprochen, die sich praktisch entsprechen, und Standard angesehen werden können. Der Unterschied der Zentrierung über dem Caput ossis metacarpalis III oder wenige Millimeter radial neben diesem ist gering. Ein größeres Angebot an konnten an Vorschlägen zur Kontrolle der Qualität der Aufnahmen finden. Bei den Fingergelenken beschränken sich die Kriterien auf die überlappungsfreie Darstellung der Gelenke und Weichteile. Bei der Handwurzel reichen die die Qualitätsmerkmale von unspezifischen (2-3cm von Radius und. Ulnar sichtbar) zu sehr spezifischen: Hinweisen: So ist die streng laterale Projektion des Processus styloideus ein Hinweis auf die ideale Lagerung des Patienten (insbes. der 90° Abduktion der Schulter und dem flachen Aufliegen der Hand auf der Kassette). Noch weiter geht Gilula bei seiner Feststellung, daß die Furche des Musculus extensor carpi ulnaris auf oder radial neben die Fovea (Ansatz der Ligg. collaterale carpi ulnare et ulnocarpale palmare an der Basis des Processus styloideus) projiziert werden soll.

Abbildung 2:
Zur Veranschaulichung der Einstelltechnik, die auch wir verwendeten: Der Zentralstrahl wird auf das Köpfchen des 3. Os Metacarpale/-tarsale gerichtet. Die Hand liegt in neutraler Stellung (s.Text), der Ellenbogen ist 90° abgewinkelt und die Schulter 90° abduziert. Beim Fußröntgen soll der Zentrahlstrahl 5° cephalad geneigt werden, um bessere Einsicht in die MTP-Gelenke zu ermöglichen. Die Verwendung von Fußkeilen ist gestattet.

Über die richtige Durchführung dorsoplantarer Fußröntgen fanden wir weniger zahlreiche Vorschläge: Beide erlauben die bedarfsweiseVerwendung von Keilkissen, weisen aber auf die Einhaltung der Belichtungsgeometrie im Bezug zur Anatomie hin. Die Zentrierung erfolgt vergleichbar den Handaufnahmen (auf oder medial von Caput ossis metatarsalis III). Die Kriterien zur Qualitätsüberprüfung beschränken sich auf eine möglichst überlappungsfreie Darstellung der Gelenke und korrekte Belichtung zur Darstellung der kleinen Fußgelenke.

Tabelle 14:
Übersicht über verschiedene Ratschläge zur Einstelltechnik beim dorsoplantaren Fußröntgen.

Neben der Lagerung der Extremitäten sind natürlich auch Exposition, Auflösung und Artefakte Qualitätsmerkmale. An dieser Stelle wollen wir nur kurz deren Soll-Definitionen aus unserem RheumaCoach präsentieren: So sollen bei richtiger Belichtung sowohl Weichteil- als auch Knochenstrukturen gut sichtbar sein. Gelungene Kontrastierung (Kontrastauflösung) erkennt man an der klaren Darstellung des Gelenkskapsel- und Fettgewebes, und ideale räumliche Auflösung an scharf begrenzten Knochenstrukturen. Artefakte tragen durch Abwesenheit zur Bildqualität bei.

C. Computerassistierte Radiologie (CAR)

"Quality control in diagnostic imaging requires attention to the entire chain of events that results in a process seeking to diminish uncertainty with regard to a patient. This process includes the generation of an image, the perception of that image, the interpretation of that perception, and the communication of that interpretation." ⁶⁵

E. James Potchen, 1998

Generation – Perzeption – Interpretation – Kommunikation, in allen vier Arbeitsbereichen wurden Versuche unternommen durch Computerunterstützung Qualitätssteigerungen zu erreichen. Die Generation des Bildmaterials bietet Möglichkeiten die von automatischer Belichtung (längst Standard) bis zur digitalen Radiographie reichen. Mit der digitalen Radiographie kann zwar nicht die gleiche Auflösung erreicht werden wie mit der analogen, doch besteht hier Möglichkeit der postexpositionellen Bildbearbeitung (z.B.: edge-enhancement Filter). Die Perzeption ist sowohl Bild- als auch Untersucherabhängig, und kann somit durch digitale Bildbearbeitung genauso optimiert werden, wie durch spezielles Befundertraining. Die Interpretation ist nur vom Wissen und der Erfahrung des Befunders abhängig, hier können diagnoseunterstützende computerbasierende Expertensysteme als "second-opinion" wertvolle Dienste leisten. Schließlich besteht durch die elektronische Datenverwaltung großes Potential die Kommunikation zu beschleunigen (electronic mail) und individuellen Bedürfnissen anzupassen (automatische Bereitstellung graphischer oder statistischer Detailinformation).

Da beim radiologischen Scoren nie eine Diagnose gefordert wird, handelt es sich bei den Entwicklungen auf diesem Gebiet, vor allem um Versuche befunderabhängige Fehler (s.o.) zu minimieren, und den Zeitaufwand herabzusetzen.

Aufgrund des Arbeitsaufwandes und dem Einfluß des subjektiven Empfindens beim Quantifizieren radiologischer Veränderungen bei RA sind wurden schon früh Versuche unternommen, Computer in diesem Bereich einzusetzen.

1989 veröffentlichte E. Allander Untersuchungsergebnisse über eine Möglichkeit den Gelenksspalt computerassistiert zu vermessen ⁶⁶. Die Röntgenfilme wurden gescannt (8 bit Graustufen) und die größten Intensitätsänderungen, die zwischen zwei Knochen eines Gelenks auftreten, mit einer dafür entwickelten Software dargestellt, und automatisch an der medianen Gelenksachse gemessen. Allander verglich die Ergebnisse der händischen und computerassistierten Gelenksspaltvermessung, und kam zu dem Ergebnis, daß die Computerunterstützung die Reproduzierbarkeit durch Verringerung der Befunderabhängikeit fördert.

Ein ähnlichen Ansatz verfolgte M. James ⁶⁷. An Bildern, die mit einer Videokamera digitalisert wurden, errechnet dessen Software aus den Intensitätsunterschieden des ausgewählten Gelenks die Knochengrenzen und konstruiert aus den Gelenkskonvexitäten gerade Linien. An diesen wird die Entfernung der stärksten Intensitätssprünge zur Berechnung der Weite des Gelenksspaltes herangezogen. Das Ergebnis eines Vergleichs dieser Methode mit händischem Scoren der JSN entspricht dem der vorigen Studie: Die Vermessung des Gelenksspaltes gelingt computerassistiert präziser als händisch.

1998 prüft H. Genant das Scoren an digitaliserten Röntgenbildern (12 bit Graustufen), die mit einem zu diesem Zweck optimierten Edge-Enhancement-Filter bearbeitet wurden. Dieser Filter akzentuiert Ecken und Linien, bewirkt den Eindruck eines schärferen Bildes und dient dem erleichterten Auffinden von Erosionen. Befundet wurde an hochauflösenden Monitoren, die über eine Unix-Workstation an eine CD-ROM-Jukebox verbunden waren. Verschiedene Bildmanipulationsmöglichkeiten (Zoom, Kontrast- und Helligkeitsadjustierung, Vergleich verschiedener Bilder eines Patienten) wurden ermöglicht. Die Scores wurden händisch in speziell dafür entworfenen Formulare eingetragen. Genant kommt zu Ergebnissen die mit der Verwendung von analogen Röntgenfilmen vergleichbar sind.

Wir präsentierten in diesem Jahr bereits unsere ersten Erfahrungen mit der Alpha-Version des RheumaCoachs ⁶⁸ .

Einen ganz anderen Ansatz zur Beurteilung der Progression von Erosionen verfolgte Moreland 1992, als er durch ein Verfahren der digitalen Subtraktionsradiographie versuchte, progressive Veränderungen hervorzuheben ⁶⁹.

 

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