Messung der Lebereisenkonzentration mit dem Biomagnetomer Die Kenntnis der Lebereisen-Konzentration erlaubt auch eine Abschätzung des Speichereisens wie Studien mit erschöpfenden quantitativen Phlebotomien gezeigt haben. In b-Thalassämie-Patienten nach Knochenmarks- Transplantation wurde die Relation (Gleichung 3) zwischen dem durch erschöpfende Phlebotomien bestimmten Ganzkörper-Speichereisen (total body iron TBI [mg Fe]) und der gemessenen Lebereisen-Konzentration (LIC [mg/gdry wgt]) von in Paraffin eingebetteten Biopsien unter Berücksichtigung des Körpergewichts (body weight BW [kg]) erhalten (32). (3) TBI = 10.6 · LICdry wgt · BW (Ganzkörper-Speichereisen) Inwieweit sich diese Relation auf Patienten mit Eisenüberladung aufgrund akuter Bluttransfusionen übertragen lässt, bleibt dahingestellt.   Biomagnetische Lebersuszeptometrie                                                                                   Die Möglichkeit, die magnetische in-vivo Suszeptometrie zur Messung des Lebereisens auszunutzen, wurde erstmalig von Bauman & Harris (33) an eisenüberladenen Ratten aufgezeigt. Allerdings waren die technischen Voraussetzungen zu der Zeit noch unzureichend. Ausreichend empfindliche SQUID-Magnetometer (SQUID = Superconducting QUantum Interference Device) basierend auf dem quantenmechanischen Josephson Effekt wurden erst später entwickelt. Im Falle der Biomagnetischen Leber-Suszeptometrie (BLS) ist die Magnetisierung in Gleichung 3 direkt proportional zum angelegten Feld Bf und zur magnetischen Suszeptibilität aller Atome pro Volumenelement, wobei eine mikroskopische Heterogenität der Atome keinen Einfluss auf den Wert von c hat. Daraus ergibt sich das Suszeptometrie-Signal durch Integration über alle Volumenelemente dV im Abstand r von der Detektorspule als (4) DF = ∫ c(r) Bf(r)•Bd(r) dV (Suszeptometrie-Signal) In der praktischen Realisierung der BLS wird meistens die Differenz-Methode benutzt (siehe Abbildung 4). Dabei wird die Änderung der magnetischen Volumensuszeptibilität Dc zwischen Thorax und dem Referenzmedium Wasser gemessen (34). Abb. 4:  Differenz-Methode zur Messung der Lebereisenkonzentration: Der Patient wird im Magnetfeld der Startposition (links, 20-30 milliTesla) um ca. 5 – 10 cm (rechts, ca. 1 milliTesla) senkrecht nach unten bewegt. Während dieses vertikalen Scans folgt die Wasserkopplungs-Membran dem Patienten und die Änderung des magnetischen Flusses wird als Funktion des Abstandes in den Detektorspulen und SQUIDs gemessen.   Die Änderung der magnetischen Volumensuszeptibilität Dc wird durch das paramagnetische Ferritin- und Hämosiderin-Eisen (cFe = 1600·10-6) und das Referenzmedium (Wasser) bestimmt, wobei die diamagnetischen Eigenschaften von biologischem Körper-Gewebe und Wasser näherungsweise gleichgesetzt werden können (c = -9·10-6) und um 3 Größenordnungen  vom Ferritin-/Hämosiderin-Eisen übertroffen werden. In erster Näherung kann daraus die Lebereisenkonzentration (LIC) bestimmt werden (6). (5) LIC = Dc / cFe (spezifische magnetische Ferritin-Suszeptibilität) Erstmalig wurde diese Methode gegen die Eisenkonzentrationen in Leberbiopsien von Patienten mit hereditärer Hämochromatose validiert (35). Wie die Gleichungen 4 und 5 zeigen, ist keine Kalibrierung gegen Leberbiopsien notwendig. Es erfolgt lediglich eine physikalische Kalibrierung gegen ein Objekt mit bekannter magnetischer Suszeptibilität und definierter Geometrie (36). Insofern ist die BLS eine streng mathematisch- physikalische Methode, wobei das Flussintegral für den der Verlauf des Mess-Signals (Gleichung 4.4) gegen den Abstand genau berechnet werden kann. Allerdings musste auch diese Methode mit biologischen Modellen (Eisenbestimmung in Leberbiopsien, quantitative Phlebotomie) validiert werden (6, 35, 37). Diese Validierung ergab an 38 Patienten mit hereditärer Hämochromatose (und Thalassämien) einen streng linearen Zusammenhang (r2 = 0.98) mit der Eisenbestimmung  in Feuchtgewichts-Biopsien (Atomabsorptions-Spektroskopie) im Bereich von 30 bis 5000 µg/gwet weight mit einem Regressionskoeffizienten von 1.00 ± 0.03, der damit die Richtigkeit der spezifischen magnetischen Suszeptibilität des Hämosiderin-/Ferritin-Eisenkomplexes anzeigt (Gleichung 4). Da bei Patienten mit Transfusions-Siderose 70 – 90% des Ganzkörper-Speichereisen in der Leber gespeichert sind (15), lässt sich durch zusätzliche Messung des Lebervolumens das gesamte Lebereisen (u. U. zusätzlich das Milzeisen) bestimmen. Unter der Annahme, dass das Leber- und Milzeisen 80% des Speichereisens darstellt, kann daraus das Ganzkörper-Speichereisen (total body iron TBI) berechnet werden (9). In Abbildung 4 ist dies für eine typische Biosuszeptometrie-Indikation, die Messung der Eisenspeicher vor und nach Knochenmark-Transplantation, dargestellt. Abb. 4:  Überwachung und Kontrolle der Eisenparameter in einem Patienten mit ß-Thalassaemia major vor und nach Knochenmark-Transplantation (KMT). Der Verlauf des Eisenspeicherung wird gut durch die nichtinvasiven Messungen des Lebereisens (BLS) widergegeben. Literatur   1.       Brittenham GM, Badman DG. Noninvasive measurement of iron: report of an NIDDK workshop. 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Diagnostik bei Eisenüberladung  Neben der physikalisch-chemischen Bestimmung der Eisenkonzentration kann die Eisenverteilung in einem histologischen Schnitt der Leber nach Anfärbung auch semi-quantitativ beurteilt werden. Als weitgehend standardisierte Methode ist das Beurteilungs-Schema von Deugnier (31) anzusehen, das den Grad der Eisenablagerung in Hepatozyten und Kupffer-Zellen auf einer Skala von 0 bis 60 (total iron score TIS) bewertet.  Die quantitative Phlebotomie wird bei Patienten mit hereditärer Hämochromatose seit langem zur Erfassung des Gesamtspeichereisens eingesetzt. Eine Schwierigkeit ist dabei die Bestimmung der relativ hohen Absorptionsrate aus Nahrungseisen, die besonders gegen Ende der Aderlasstherapie-Serie Eisen- Absorptionsraten von bis zu 10 mg/d und mehr annehmen kann. Dieses Modell eignet sich aber auch dazu, um nicht-invasive Methoden zu validieren, wie der nachgewiesene lineare Zusammenhang zwischen durch Aderlässe mobilisierter Eisenmenge und der mittels SQUID-Biosuszeptometrie bestimmten Lebereisen- konzentration gezeigt hat (6). .                                                                                       

Eisenüberladung

Messung der Lebereisenkonzentration mit dem Hamburger Biomagnetomer
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