Prätherapeutische Diagnostik von semibenignen und semimalignen Gliomen mit Simultaner PET/MR-Diagnostik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurden 62 Patienten an einem MR-PET-Gerät untersucht. Bei allen Patienten wurden die Signale nach erfolgter Gabe eines Methionin-Tracers registriert. Nach einer Anfangsphase der Untersuchungen, in der noch eine Unterbrechung der Datenaufnahme während der MR- Spektroskopie-Messung erforderlich war, wurden die PET-Signale über eine Zeitraum von 60 Minuten kontinuierlich registriert und es wurden Volumina, die jeweils die Signalverteilung im gesamten Kopfvolumen zeigten, in Zeitabschnitten von jeweils einer Minute rekonstruiert. Parallel zu der Registrierung der PET-Daten wurden MR-Messungen durchgeführt, die jeweils eigenständige Untersuchungen des Tumorgewebes erlaubten. Eine sehr stabile Möglichkeit zur Lokalisiation des Aktivitätszentrums des Tumors war die spektroskopische 1H-Bildgebung. Außer in wenigen Fällen, in denen die Lage des Tumors in der Nähe der Kalotte eine erfolgreiche CSI-Messung verhinderte, konnten Spektren mit guter Qualität aufgenommen werden und das Aktivitätszentrum des Tumors als Ort des höchsten Signals in dem berechneten Cholin- Parameterbild sichtbar gemacht werden. Die Bedeutung der CSI-Messungen wurde eingeschränkt durch die Tatsache, dass lediglich Spektren in einer zu Beginn der Messung ausgewählten Schicht dargestellt werden konnten. Dadurch konnte über die Ausdehnung des Aktivitätszentrums des Tumors in Schichtselektionsrichtung keine Aussage gemacht werden. Dieses Problem könnte durch den Übergang auf dreidimensionale CSI-Messungen, die allerdings eine deutlich verlängerte Messzeit erfordern würden, vermindert werden. Weiterhin wurde die Gewebeperfusion durch drei unabhängige Verfahren untersucht: durch die Auswertung suszeptibilitätsgewichteten Aufnahmen während der Gabe von paramagnetischem Kontrastmittel, durch die Auswertung der Signaländerungen in T1-gewichteten Aufnahmen während einer zweiten Kontrastmittelapplikation (Auswertung mit dem erweiterten Tofts-Modell) und durch die Auswertung von arterieller Spin-Labeling-Messungen (ASL). Zusätzlich wurden Messungen mit diffusionsgewichteten Sequenzen durchgeführt, bei denen sechs unterschiedliche Diffusionsgewichtungen (b-Werte) verwendet wurden, so dass bei der Auswertung eine nichtlineare Anpassung des logarithmierten Signalabfalls erfolgen konnte, bei der die beiden Parameter Diffusion und Kurtosis bestimmte werden konnten. Die Auswertung alle Patientenuntersuchungen unter Berücksichtigung der histologischen Aufarbeitung der entnommenen Gewebeproben zeigt, dass mit keinem der verwendeten Verfahren die alten WHO-Einteilungen in Astrozytom, Olgioastrozytom und Oligodedrogliom identifiziert werden konnten. In allen Verfahren traten aber signifikante Unterschiede zwischen den genetisch definierten Tumorklassen nach der aktuellen WHO-Klassifizierung auf. An deutlichsten konnten diese Unterscheide mit Hilfe der Parameter Diffusion und Kurtosis in der diffusionsgewichteen Bildgebung nachgewiesen werden. In dieser Studie wurden Patienten mit Hirntumoren (Gliomen) untersucht, bei denen zu Beginn der Diagnostik die Zuordnung zu unterschiedlichen Klassen von Tumoren noch nicht möglich war. Diese Zuordnung ist aber für eine Entscheidung über die richtige Form der Therapie wichtig. Sie kann im weiteren Verlauf der Behandlung durch die Analyse von Gewebeproben vorgenommen werden, die in einer Operation dem Tumor entnommen werden und später im Labor genau untersucht werden. In der durchgeführten Studie wurden die Patienten mit einem MR-PET-Gerät untersucht, in dem sowohl unterschiedliche Verfahren der Magnetresonanzbildgebung bei einer Magnetfeldstärke von 3T als auch die Positronen-Emissionstomographie eingesetzt werden konnte. Die Ergebnisse der Auswertung aller eingesetzter bildgebender Verfahren wurden verglichen mit dem, was die spätere genaue Untersuchung der Gewebeproben ergab. Es konnte gezeigt werden, dass es in allen Verfahren Unterschiede zwischen denjenigen Patienten gab, von denen später festgestellt wurde, dass ihre Tumorklassifizierungen unterschiedlich waren. Diese Unterschiede waren noch nicht eindeutig, so dass die bildgebenden Verfahren die Analyse der Gewebeproben noch nicht ersetzen können, aber sie können schon vor einer Operation einen Hinweis auf die Klassifizierung des Tumors geben. Die Unterscheidung der verschiedenen Tumorklassen gelang am besten mit der diffusionsgewichteten Bildgebung, die an allen modernen Magnetresonanztomographen verfügbar ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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"Metabolic mapping of gliomas using hybrid MR-PET imaging: feasibility of the method and spatial distribution of metabolic changes," Invest Radiol. 48, 295-301. (2013)
S. Bisdas, R. Ritz, B. Bender, C. Braun, C. Pfannenberg, M. Reimold, T. Naegele, U. Ernemann
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"Hybrid MR-PET in Neuroimaging," Clin Neuroradiol. 25, 275-281. (2015)
S. Bisdas, C. La Fougere, U. Ernemann
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"In vivo molecular profiling of human glioma using diffusion kurtosis imaging," J Neurooncol. 131, 93-101 (2017)
J.M. Hempel, S. Bisdas, J. Schittenhelm, C. Brendle, B. Bender, H. Wassmann, M. Skardelly, G. Tabatabai, S.C. Vega, U. Ernemann, U. Klose
