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Journal für
Neurologie, Neurochirurgie
und Psychiatrie
www.kup.at/
JNeurolNeurochirPsychiatr Zeitschrift für Erkrankungen des Nervensystems
Bildgebung in der Neuroonkologie
Homepage:
Asenbaum S
www.kup.at/
Journal für Neurologie JNeurolNeurochirPsychiatr
Neurochirurgie und Psychiatrie Online-Datenbank
mit Autoren-
2009; 10 (2), 9-15
und Stichwortsuche
Indexed in
EMBASE/Excerpta Medica/BIOBASE/SCOPUS
Krause & Pachernegg GmbH • Verlag für Medizin und Wirtschaft • A-3003 Gablitz
P.b.b. 02Z031117M, Verlagsor t : 3003 Gablitz, Linzerstraße 177A /21 Preis : EUR 10,–
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Bildgebung in der Neuroonkologie
Bildgebung in der Neuroonkologie
S. Asenbaum
Kurzfassung: Sowohl radiologische als auch nuk- stoffwechsels bzw. der Aminosäurenaufnahme im oncology. Perfusion- and diffusion-weighted mag-
learmedizinische Verfahren haben einen hohen Stel- Tumor. Durch gezielte Verknüpfung aller bildgeben- netic resonance tomographies are increasingly ap-
lenwert in der Neuroonkologie. Neben der konventio- den Modalitäten sollte es möglich sein, eine verbes- plied in the management of brain tumors, providing
nellen Magnetresonanztomographie (MRT) und der serte Aussagekraft bezüglich Diagnose, Prognose new insights into the pathophysiology of tumors. Ad-
Magnetresonanzspektroskopie (MRS) werden zuneh- oder Therapieansprechen bei Hirntumoren zu erzie- ditionally, glucose metabolism and amino acid up-
mend funktionelle Verfahren in der MRT eingesetzt: len. take are investigated using positron emission tom-
die perfusions- und die diffusionsgewichtete MR-Bild- ography. Multimodal imaging should improve diag-
gebung. Die Positronenemissionstomographie (PET) Abstract: Brain Tumor Imaging. Functional nosis und therapy evaluation in oncology. J Neurol
dient in erster Linie der Bestimmung des Glukose- imaging methods are of special importance in neuro- Neurochir Psychiatr 2009; 10 (2): 9–15.
Einleitung Die T1-Sequenzen bieten eine hochstehende anatomische
Auflösung; bei Störung der Blut-Hirn-Schranke kommt es zu
Wenige Bereiche in der Neurologie stehen in einem derartig einer verstärkten Kontrastmittelanreicherung im Gewebe.
engen Kontakt mit allen Möglichkeiten der Bildgebung wie Das Gadolinium-basierte Kontrastmittelenhancement weist
die Neuroonkologie: Beginnend bei der Diagnostik und eine intravasale Komponente (der Tumorvaskularisierung
Differenzialdiagnostik, über eine Therapieevaluierung und bzw. dem Blutvolumen entsprechend) sowie eine extravasale
schließlich bis zur Verlaufskontrolle und Rezidivdiagnostik. als Ausdruck der Störung der Blut-Hirn-Schranke auf.
Für das Management des neurologischen Tumorpatienten
sind radiologische Untersuchungen unerläßlich. Nicht unum- Die meisten Hirntumoren stellen sich in T1-gewichteten Auf-
stritten hingegen ist die Bedeutung der nuklearmedizinischen nahmen hypointens, in T2-, FLAIR- und protonengewichte-
Methoden. ten Aufnahmen hyperintens dar. Die bei hochmalignen Pro-
zessen vorliegende Störung der Blut-Hirn-Schranke führt zur
Im vorliegenden Artikel soll eine Übersicht gegeben werden: Kontrastmittelspeicherung, dies korrespondierend zu zell-
Einerseits über die Möglichkeiten der Magnetresonanztomo- reichen Tumorarealen mit Neovaskularisierung.
graphie (MRT) in der Neuroonkologie, andererseits über die
der Positronenemissionstomographie (PET). Der Fokus soll Auch wenn das Tumorvolumen in T2-gewichteten Sequenzen
dabei auf der Untersuchung von Gliomen, in erster Linie bei WHO-Grad-II-Tumoren den stärksten Prognosefaktor
Astrozytomen, liegen. Fragestellungen und Indikationen für darstellt, ist trotz hervorragender räumlicher Auflösung die
die Bildgebung sind die Differenzierung Hirntumor versus Spezifität der konventionellen MRT inkl. Kontrastmittelgabe
nicht-neoplastische Raumforderung und die Artdiagnose des mäßig, insbesondere bei posttherapeutischer Bildgebung. Die
Tumors, die Frage nach dem Malignitätsgrad und einem mög- konventionelle MRT weist beim Tumor-Grading eine Sensiti-
lichen Biopsieort, nach der Tumorausdehnung, nach Informa- vität zwischen 55 und 83 % auf [1].
tionen hinsichtlich Therapieplanung bzw. -evaluierung und
-monitoring, eine Verlaufsbeobachtung des Krankheitsge-
schehens und die Unterscheidung Tumorrezidiv vs. Strahlen- Funktionelle MR-Verfahren
nekrose. In den vergangenen Jahren wurden neue, funktionell-dynami-
sche Verfahren in die Palette der zur Verfügung stehenden
Magnetresonanztomographie MRT-Verfahren aufgenommen. Schlagwortartig handelt es
sich dabei um die perfusionsgewichtete MR-Bildgebung zur
Konventionelle MR-Verfahren Untersuchung der Mikrozirkulation (Perfusions-MRT) und
Standardmäßig werden in der Neuroonkologie T1-, T2-, pro- um Sequenzen zur Darstellung der Wasserdiffusion (Diffu-
tonengewichtete und FLAIR- (Fluid-Attenuated Inversion sions-MRT).
Recovery-) Sequenzen eingesetzt, sowie T1 mit Kontrast-
verstärkung durch paramagnetische Substanzen (wie Gadoli- Perfusions-MRT
nium). Es können Informationen hinsichtlich Größe, Lokali- Perfusions-MRT ist eine dynamische, kontrastverstärkte
sation, Ödem und Masseneffekt des Tumors sowie Hirn- MRT zur Untersuchung der mikrovaskulären Permeabilität
druckzeichen, Einblutung oder Nekrose gewonnen werden. und des Blutvolumens, und dient als Marker der Angio-
genese, vorrangig dem Tumorgrading sowie der Prognose-
beurteilung; die Sensitivität der Perfusions-MRT ist hoch, die
Aus den Universitätskliniken für Neurologie und Nuklearmedizin, Medizinische
Spezifität jedoch niedrig. Die Perfusions-MRT beruht auf
Universität Wien
Korrespondenzadresse: Univ.-Prof. Dr. med. Dr. phil. Susanne Asenbaum, MSc, Signaländerungen, die durch die Passage eines Tracers/Kon-
Universitätsklinik für Neurologie, Medizinische Universität Wien, A-1090 Wien, trastmittels durch das (zerebro-) vaskuläre System hervorge-
Währinger Gürtel 18–20; E-Mail: susanne.asenbaum@meduniwien.ac.at rufen werden.
J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2) 9
For personal use only. Not to be reproduced without permission of Krause & Pachernegg GmbH.
Bildgebung in der Neuroonkologie
Suszeptibilitätsgewichtete T2* Perfusions-MRT (DSC PWI- Dynamische, kontrastverstärkte, T1-gewichtete Perfusions-
MRT) MRT (DCE PWI-MRT)
Die verhältnismäßig neue Dynamic Susceptibility Contrast- Die Dynamic Contrast Enhanced- (DCE-) MRT gibt Aus-
(DSC-) Technik ermöglicht die Messung verschiedener Para- kunft über die endotheliale Permeabilität (sowie das Plasma-
meter der zerebralen Hämodynamik: relatives regionales volumen bzw. das extravasal-extrazelluläre Kompartment).
zerebrales Blutvolumen, durchschnittliche Passagezeit eines Maßzahl ist Ktrans (Contrast transfer coefficient) und reflektiert
(paramagnetischen) Kontrastmittels (wie Gadolinium) in einen T1-Signalanstieg bedingt durch Anhäufung von Kon-
Form eines (Kontrastmittel-) Bolus bzw. die mittlere Transit- trastmittel im Gewebe. Es besteht eine Korrelation zur Malig-
zeit, zerebrale Perfusion und theoretisch auch die Gewebe- nität und damit zur Prognose: Neben der Permeabilität wird
permeabilität, jeweils unter Verwendung von T2*-Gewich- auch die Angiogenese untersucht, da Ktrans auch von der
tungen, selten auch von T2. vaskulären Oberfläche bzw. Dichte und dem Fluss abhängig
ist. Vorteile dieser Sequenz sind die bessere räumliche Auf-
Auf T2*-gewichteten Sequenzen der Perfusions-MRT ist eine lösung (T1!) und die Unabhängigkeit von Suszeptibilitäts-
Signalminderung in Abhängigkeit vom zerebralen Blutvolu- artefakten.
men fassbar: Je größer das regionale zerebrale Blutvolumen,
desto größer die Signalminderung. Bei einer Störung der Nach Law et al. [1] zeigt die DCE PWI-MRT beim Tumor-
Blut-Hirn-Schranke kommt es zu einer Unterschätzung des Grading eine hohe Sensitivität, jedoch eine begrenzte Spezifi-
zerebralen Blutvolumens (siehe auch [2]). tät.
Bei konventionellem MRT reflektiert eine verstärkte Gadoli- Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die
nium-Aufnahme in Tumoren eher eine Störung der Blut-Hirn- DCE PWI-MRT: Malignität, Monitoring bei Radiatio.
Schranke als das Tumorblutvolumen. DSC PWI-MRT bietet
hingegen direkte Information über die Tumordurchblutung Diffusions-MRT
und damit über die Angiogenese. Mit steigender Malignität Diese Technik basiert auf der regellosen Bewegung der Was-
kommt es zu einer Gefäßproliferation und Neovaskularisie- sermoleküle, der Brown’schen Molekularbewegung, die indi-
rung, die eine Erhöhung des relativen regionalen zerebralen rekt durch eine spezielle Abfolge von Gradientenpulsen
Blutvolumens bewirken. Die Perfusions-MRT mit der DSC- erfasst werden kann. Die Diffusions-MRT ist demnach ein
Technik erlaubt eine Zuordnung zu hoch- bzw. niedrigmalig- Maß für die Zelldichte/zelluläre Reorganisation und für den
nen Gliomen beruhend auf lokal erhöhtem zerebralem Blut- extrazellulären Raum.
volumen im hochmalignem Gliom. Ein Threshold von < 50 %
Signalabfall bei vermehrter Kontrastmittelanflutung erlaubt Folgende quantitative Variablen können beim Diffusions-
eine Abgrenzung Tumor vs. normal scheinende weiße Sub- MRT erhoben werden: der Apparent diffusion coefficient
stanz in T2*. (ADC), die „mean diffusivity“ (MD) und die fraktionale
Anisotropie (FA; als Maß für die Integrität der Nervenfasern,
Infiltrativ wachsende Gliome zeigen im Gegensatz zu Meta- s. „Diffusion tensor imaging“).
stasen oft hypervaskularisierte Areale außerhalb der Tumor-
grenzen. Abszesse weisen hingegen keine Neovaskularisierung In vivo wird die Diffusion durch den ADC quantifiziert. Die
auf. So eignet sich DSC PWI-MRT für die Differenzialdiag- ADC-Maps stellen das negative Bild des DWI-Signals ohne
nose Tumor vs. ADEM-Herd oder Abszess, und zum Nachweis T2-Beteiligung (also ohne T2 „shinethrough“) dar. Bei
der Entwicklung anaplastischer Areale innerhalb eines Tumors. Tumorwachstum und Malignisierung kommt es durch Zell-
proliferation zu einer intrazellulären Volumenzunahme, und
Weber et al. [3] konnten bei Astrozytomen II aufzeigen, dass damit zu einer Einschränkung der Wasserdiffusion und einer
eine Erhöhung des regionalen zerebralen Blutvolumens (und Abnahme des ADC (= dunkel im ADC-Bild, hell im Diffu-
der zerebralen Perfusion) bereits prospektiv in Arealen mit sionsbild), der auch invers mit der Cholinkonzentration korre-
späterer Entdifferenzierung feststellbar war. Entsprechend liert. Das perifokale Tumorödem mit Erhöhung des extrazel-
konnte sowohl bei niedrig- als auch bei hochmalignen Glio- lulären/interstitiellen Wasseranteils oder Zellnekrosen bewir-
men gezeigt werden, dass ein relativ hohes zerebrales Blut- ken eine Erhöhung des ADC durch Erleichterung der Diffu-
volumen mit der Zeit bis zur Progression negativ assoziiert ist sion. Eine ADC-Reduktion kann auch bedingt sein durch
[4]. Perfusions-MRT ist darüber hinaus auch im Rahmen Hypoxie und Azidose, freie Radikale, Zellschwellung, Apo-
einer Biopsieplanung sinnvoll. ptose oder Mikroblutungen (siehe auch [2]).
Auch hinsichtlich anderer Fragestellungen konnte Perfusions- DWI-MRT kann herangezogen werden für: Unterscheidung
MRT eingesetzt werden. Sugahara et al. [5] zeigten für Perfu- KM-aufnehmender solider Tumor, nicht KM-aufnehmender
sions-MRT eine Sensitivität von 50 % und eine Spezifität von Tumor, aktiver Tumoranteil, peritumoröses Ödem, nekroti-
90 % bei der Differenzialdiagnose Rezidiv vs. unspezifische scher (Zentrum-Diffusions-MRT hypointens, sofern keine
Kontrastaufnahme auf. DSC PWI-MRT erwies sich als hilf- Einblutung) oder zystischer Tumoranteil von normalem Hirn-
reich bei der Differenzialdiagnose Nekrose vs. Rezidiv [6]. gewebe oder zur Differenzialdiagnose nekrotischer Tumor
(mit Ausnahme der Metastasen eines kleinzelligen Bronchus-
Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die karzinoms) vs. Abszess (Zentrum-Diffusions-MRT hyper-
DSC PWI-MRT: Angiogenese, Malignität, Biopsie, Thera- intens), sowie für die Differenzialdiagnose verschiedener
pieansprechen (Abb. 1). Tumortypen.
10 J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2)
Bildgebung in der Neuroonkologie
Die Methode erlaubt präoperativ eine gute Darstellung wich-
tiger Faserbündel, und kann differenzialdiagnostisch zur Ab-
grenzung von Arealen mit Tumorinfiltration (eingeschränkte
Diffusion) gegenüber einem raumfordernden Druck des Tu-
mors auf extrazelluläres Gewebe eingesetzt werden.
Price et al. [10] fanden größere Abnormitäten bei DTI-MRT
als auf dem T2-gewichteten MRT in 10/13 Patienten mit
hochmalignen Gliomen, sowie bei 4/13 auch kontralaterale
Auffälligkeiten, d. h. es schien möglich, okkulte Marklager-
infiltrationen aufzuzeigen.
Lee et al. [11] verglichen FA und MD bei niedrig- und hoch-
malignen Gliomen; in nicht-kontrastmittelaufnehmenden
Tumoren zeigte lediglich die MD-Ratio einen signifikant
niedrigeren Wert bei hochmalignen Gliomen. Die Bedeutung
Abbildung 1: Präoperative MRT bei histologisch gesichertem Glioblastoma multi- dieser Methode für ein Tumor-Grading scheint daher gering.
forme. A: T1-gewichtete MRT mit Kontrastmittel: deutliches, ringförmiges KM-En-
hancement um hypointense Läsion. B: Diffusions-MRT: Gestörte Diffusion im Bereich
des Tumors. C: Perfusions-MRT: DSC PWI-MRT mit T2* und einer Single shot FFE-EPI- Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die
Sequenz: erhöhtes CBV im Bereich des KM-aufnehmenden Tumoranteils. D: T2-ge- DTI-MRT: Integrität der weißen Substanz bzw. Tumorinfil-
wichtete MRT mit hyperintenser Läsion. (Zur Verfügung gestellt von Univ.-Prof. Dr. M.
Thurnher, Univ.-Klinik für Radiodiagnostik, Medizinische Universität Wien)
tration, Radiotherapieplanung (Abb. 1).
Ein zytotoxisches Ödem führt (im Gegensatz zum vasogenen Magnetresonanzspektroskopie (MRS)
Ödem) zu verminderten ADC-Werten: Bei einem zytotoxi- In der klinischen Anwendung erfolgt bei der MRS eine
schen Ödem besteht eine intrazelluläre Wasserakkumulation, Detektion des Wasserstoffkerns 1H (= Proton), wobei eine
die zu einer eingeschränkten Beweglichkeit der Wassermole- Abhängigkeit der Resonanzfrequenz vom Einbau dieses
küle führt (siehe auch [7]). Kerns in die unterschiedlichen Moleküle besteht. Die MRS
dient der biochemischen Charakterisierung pathophysiologi-
Bei hochmalignen Gliomen entsteht durch Mischung von scher Prozesse.
Tumorsignal und vasogenem Ödem ein inhomogenes Diffu-
sions-MRT-Bild; bei niedrigmalignen Tumoren ist der ADC- Zu unterscheiden sind die Single- vs. Multivoxel-Spektrosko-
Wert erhöht (homogen), es sei denn, dieser wird durch einen pie („chemical shift imaging“, CSI) in 2D und 3D.
T2-Durchscheineffekt verändert (siehe auch [2]).
Je nach verwendeter Echozeit können verschiedene Metaboli-
Auch zur Frage des Therapieansprechens wurde die Diffu- ten detektiert werden, im gesunden Gehirn hauptsächlich
sions-MRT eingesetzt. Murakami et al. [8] schlossen aus dem N-Acetyl-Aspartat (NAA; Marker neuronaler und axonaler
minimalsten ADC-Wert als Zeichen des höchstmalignen Are- Integrität), Cholin (Marker des Zellmembranumsatzes) und
als vor Therapiebeginn erfolgreich auf die Prognose des Pati- Kreatinin (Marker der zellulären Energiebereitstellung, im
enten. Aus dem umgekehrten Verhältnis Zelldichte vs. ADC Prinzip Kombination aus Kreatin und Phosphokreatin).
könnte ein Übergang des aktiven Tumorgewebes in Nekrose
mit ADC-Anstieg im Vergleich mit Vor-MRT auf ein Anspre- Seit geraumer Zeit ist der Einsatz der MRS in der Neuroonko-
chen auf die Therapie schließen lassen, ein Abfall auf Tumor- logie bestens etabliert. Neben pathologischen Veränderungen
rezidiv. Mardor et al. [9] konnten solches bei Hirntumoren der oben angeführten Metaboliten (NAA-Reduktion, Cholin-
unterschiedlicher Histologie bei Strahlentherapie aufzeigen. Erhöhung) können Tumoren Peaks für Laktat (kennzeichnend
für anaerobe Glykolyse oder Nekrose), Lipide (für Zellmem-
Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die Dif- branuntergang/Nekrose sprechend) und/oder Myo-inositol
fusions-MRT: Differenzialdiagnose Tumor vs. Abszess, zyto- (glialer Marker) aufweisen. Niedriggradige Astrozytome zei-
toxisches vs. vasogenes Ödem, Rezidiv vs. Nekrose, Zell- gen eine reduzierte NAA/Kreatinin-Ratio, erhöhtes Cholin/
dichte, Biopsie, Therapiemonitoring und Therapieansprechen Kreatinin und Cholin/NAA bzw. Myo-inositol/Kreatinin,
bei Radiatio. hochgradige Astrozytome zusätzlich einen Laktatpeak bei
stärker ausgeprägten Abweichungen von NAA/Kreatinin und
Diffusion tensor imaging (DTI-MRT) Cholin/Kreatinin bzw. Cholin/NAA.
Die Diffusion Tensor Imaging- (DTI-) MRT ist eine Modifi-
kation der Diffusions-MRT. Die Diffusion im Marklager- Einsatzgebiete sind die Diagnose bzw. Differenzialdiagnose
bereich ist quer zum Verlauf der Axone relativ eingeschränkt, von zerebralen Raumforderungen (neoplastisch/nicht-neo-
also richtungsabhängig oder anisotrop. Diese anisotrope Was- plastisch, Metastase/Gliom, Tumor/MS-Plaque, Tumor/Ischä-
serbewegung kann mittels Diffusionstensoren beschrieben mie, intraaxialer/extraaxialer Prozess) sowie die Differenzie-
und die fraktionale Anisotropie (und die „Mean diffusivity“, rung des histologischen Tumorgrades.
mathematisch äquivalent dem „Apparent diffusion coeffici-
ent“) berechnet werden. Der längste Vektor zeigt in Richtung Moller-Hartmann et al. [12] konnten aufzeigen, dass durch
der dominanten Nervenbahn (DTI-basiertes Fibertracking). eine MRS die korrekten Diagnosen zerebraler tumoröser
J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2) 11Bildgebung in der Neuroonkologie
Abbildung 2: Präoperative MRS bei
histologisch gesichertem Glioblastoma
multiforme (s. Abb. 1). Single-voxel MRS
mit PRESS. Erhöhter Cholin-Peak bei
niedrigem NAA-Peak, positiver Laktat/
Lipid-Peak. (Zur Verfügung gestellt von
Univ.-Prof. Dr. M. Thurnher, Univ.-Klinik
für Radiodiagnostik, Medizinische Uni-
versität Wien)
Läsionen gegenüber einer konventionellen MRT von 55 % an, mit besserer Darstellung der Blutabbauprodukte und der
auf 71 % gesteigert werden konnte. Auch in einer Review- venösen Versorgung, sowie mit guter Korrelation zur Histo-
arbeit aus 2006 von Hollingworth et al. [13] wird besonders logie.
auf die verbesserte diagnostische Zuordnung des Tumors
(Differenzialdiagnose einer zerebralen Raumforderung, nied- Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die
rig- vs. hochmaligne Gliome) durch eine zusätzlich zur kon- SWI-MRT: Tumorgrading, Biopsie.
ventionellen MRT vorgenommene MRS hingewiesen.
Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die Multimodales Imaging
MRS: Abgrenzung hochmalignes Gliom und Metastase vs. In Anbetracht der vielfältigen Möglichkeiten der Bildgebung
Abszess, Rezidiv vs. Strahlennekrose, atypisches Meningeom mit unterschiedlichsten „funktionellen“ Ansatzpunkten samt
vs. andere Meningeomarten, Therapieansprechen [14], und diverser Einschränkungen dürfte eine Verknüpfung dieser
für Identifizierung neoplastischer Läsionen [15] (Abb. 2). Methoden helfen, etwaige Schwachpunkte zu minimieren
(siehe auch [19]).
Funktionelle MRT (fMRT)
Die funktionelle MRT (fMRT) im herkömmlichen Sinn dient Al-Okaili et al. [20] erstellten eine Strategie für die Durch-
der Abgrenzung funktionell bedeutender Areale. führung verschiedener MRT-Verfahren bei intrazerebralen
Raumforderungen: Durch einen vorgegebenen und struktu-
Eine erhöhte zerebrale Aktivierung führt durch erhöhten rierten Einsatz der konventionellen MRT, der Perfusions- und
O2-Bedarf zu vermehrter Perfusion und vermehrter O2-Anlie- Diffusions-MRT sowie der MRS konnte für die Unterschei-
ferung. Die BOLD- (blood oxygen level dependent-) Technik dung neoplastischer vs. nicht-neoplastischer Prozess eine
verwendet Änderungen der regionalen Deoxyhämoglobin- Sensitivität von 97 % bei einer Spezifität von 67 % erreicht
Konzentration auf der einen, und suszeptibilitätsgewichtetes werden.
MRT auf der anderen Seite.
Auch Zonari et al. [21] kombinierten Diffusions-, Perfusions-
Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die MRT und MRS zur Abgrenzung von niedrig- von hochmalig-
fMRT: Schonung funktionell wichtiger Areale und Bahnen, nen Gliomen, und fanden beste Ergebnisse für die Bestim-
Selektion jener Patienten für intraoperative kortikale Stimu- mung des regionalen zerebralen Blutvolumens sowie eine
lierung, Hilfe bei der Neuronavigation (siehe auch [16]). weitere Verbesserung der Resultate durch Einschluss der
NAA/Kreatinin-Ratio.
Suszeptibilitätsgewichtete MRT (SWI-MRT)
Susceptibility weighted- (SW-) MRT beruht auf Suzeptibili- Auf der anderen Seite ergaben sich für Fayed et al. [22]
tätsunterschieden verschiedener Gewebe wie Blut, Eisen und in Hinblick auf Malignitätsbeurteilung keine Vorteile der
Verkalkungen. Im Speziellen ist hier nun die Darstellung klei- Perfusions-MRT gegenüber konventioneller MRT.
ner Venen sowie die von Hämosiderin, Ferritin oder Kalzium-
ablagerungen gemeint. In Hinblick auf onkologische Pro- Sadeghi et al. [23] verglichen die Ergebnisse der Perfusions-
blemstellungen stellt sich die Frage nach Mikroblutungen in und DSC-MRT mit histopathologischen Ergebnissen. Gefäß-
Tumoren. Die SWI-MRT zeigt eine gute Auflösung durch und Zelldichte korrelierten mit dem Ausmaß des regionalen
T2*-Bilder, eine Unterdrückung des Liquorsignals und er- zerebralen Blutvolumens.
laubt eine gute Abgrenzung eines Ödems.
Positronenemissionstomographie
Bagley et al. fanden bereits 1997 [17] mit SWI-MRT Unter-
schiede im Ausmaß der Mikroblutungen in Abhängigkeit von Auch die ursprüngliche funktionelle Bildgebung, die Nukle-
der Tumorhistologie. Sehgal et al. [18] sahen SWI-MRT als armedizin, bietet verschiedene Modalitäten zur Darstellung
komplementär zu herkömmlichem Kontrastmittel-T1-MRT und Beurteilung von Raumforderungen an:
12 J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2)Bildgebung in der Neuroonkologie
PET mit [18F] FDG Abbildung 3: Präoperative Methionin-PET
Bei dieser Untersuchungstechnik wird 2-[18F]-Fluoro-2- bei histologisch gesichertem Glioblastoma
Deoxy-D-Glukose (FDG) als Glukose-Analogon verwendet. multiforme (siehe Abb. 1, 2). Abnorme und
deutlich erhöhte Methionin-Aufnahme im
Eine gesteigerte FDG-Aufnahme in Tumoren beruht auf einer Bereich des Tumors mit einer Uptake-Ratio
hohen Glykolyserate in malignen Zellen, auf einem erhöhten Tumor versus kontralateral von 3,5.
Glukosetransport in Tumorzellen bei einer im Gehirn ver-
mehrten Expression von GLUT-1 und GLUT-3 mRNA, einer
verstärkten Hexokinase-Reaktion mit einer erhöhten Aktivität
der Hexokinase und einem in Relation zum umgebenden Ge-
webe reduzierten Spiegel von Glukose-6-Phosphatase. Je-
doch kommt es auch zu einer erhöhten Aufnahme von FDG in
Makrophagen und Granulationsgewebe. In vitro konnte eine
strenge Korrelation zwischen der Anzahl von aktiven Tumor- Wie zuletzt von Floeth et al. [27] an Hand von FET-PET bei
zellen und der FDG-Speicherung dargestellt werden. niedrigmalignen Gliomen diskutiert wurde, dürfte allerdings
die Tatsache der erhöhten Aminosäurenaufnahme an sich die
Das Ausmaß der FDG-Aufnahme im Tumor korreliert mit der Prognose bestimmen, und nicht das Ausmaß der Speicherung.
Histologie sowie der Prognose (siehe auch [24]). Als Ein-
schränkung sind der prinzipiell bereits hohe kortikale Glu- Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die
koseumsatz sowie der Einfluss von Kortikoiden auf die FDG- PET mit [11C]- oder [18F]-markierten Aminosäuren: Tumor-
Aufnahme anzuführen. Einen hohen Stellenwert hat die FDG- diagnose neoplastisch vs. nicht-neoplastisch, Nekrose vs.
PET bei der Differenzialdiagnose von kontrastmittelaufneh- Rezidiv, Therapieansprechen Chemotherapie (Abb. 3).
menden Raumforderungen und der Abgrenzung von Lympho-
men (mit hoher FDG-Speicherung) [25], und sollte nach
Kosaka et al. [25] vor allem ergänzend bei unklaren MRT- Weitere PET-Tracer
Ergebnissen eingesetzt werden. Bei der Differenzialdiagnose Tumoren sind durch eine höhere Zellteilungsrate und höhere
Tumor vs. Nekrose zeigt die FDG-PET eine Sensitivität von DNA-Replikation charakterisiert. Ein Radiopharmakon zum
81–86 % und eine Spezifität von 40–94 % [26]. Nachweis dieser DNA-Replikation ist 3’-Deoxy-3’-[18F]
Fluorothymidin (FLT), die Speicherung ist abhängig von der
Zusammenfassend gelten folgende Einsatzgebiete für die Aktivität der Thymidin-Kinase 1. Der Einsatz dieses Prolife-
PET mit [18F] FDG: Grading, Biopsieort, Nekrose vs. Rezi- rationsmarkers dient zur Abschätzung eines Therapieerfolges
div, maligne Transformation, Therapiemonitoring (nur nach bei/nach Strahlen- oder Chemotherapie.
mehrwöchigem Intervall!).
Während die direkte Messung und Darstellung der Perfusion
bzw. des Sauerstoffmetabolismus in der nuklearmedizini-
PET mit [11C]- oder [18F]-markierten Amino- schen Neuroonkologie aufgrund technischer Probleme keine
säuren Bedeutung in der Routine erlangt hat, wurde in den letzten
In Tumoren ist die Aminosäurenaufnahme durch einen ver- Jahren ein Hypoxie-Marker – [18F] Fluoromisonidazol – ein-
stärkten Transport über das Aminosäure-Carrier-System er- gesetzt. Grundlage dieser Untersuchung ist, dass als Resultat
höht – bedingt durch einen Bedarf an Aminosäuren sowie eines forcierten Wachstums und/oder einer insuffizienten
durch die veränderte Oberflächenstruktur der Tumorzellen. Tumor-Angiogenese ein Sauerstoffmangel entsteht, der die
Radioaktiv markierte Aminosäuren wie L-[Methyl-11C]- Entdifferenzierung und Metastasierung beschleunigt. Indika-
Methionin (MET) erlauben ein Aufzeigen dieser gesteigerten tion für diese Methode wäre eine prospektive Abschätzung
Aminosäurenaufnahme, ebenso wie mit [18F] markiertes eines eventuellen Therapieerfolgs, da Tumoren mit hypoxi-
L-Tyrosin (O-(2-[18F]fluoroethyl)-L-tyrosin (FET)) oder schen Anteilen ein vermindertes Ansprechen auf Strahlen-
auch Fluoro-L-phenylalanin (FDOPA). Je nach verwendetem oder Chemotherapie zeigen (siehe auch [24]).
Tracer ist zu einem geringen Ausmaß zusätzlich auch ein
Einbau in Proteine vorhanden. PET und MRI
Eine passive Diffusion von AS durch eine gestörte Blut-Hirn- In den vergangenen Jahren sind vermehrt Studien veröffent-
Schranke ist möglich, entzündliche Veränderungen haben licht worden, die Korrelationen zwischen MRT und PET un-
keinen relevanten Einfluss. Prinzipiell besteht eine Korrela- tersuchten, vor allem zwischen [18F] FET-PET und konven-
tion zwischen MET-Aufnahme im Tumor und der Tumor- tioneller MRT in Hinblick auf Verbesserung der Diagnose,
histologie, eine höhere Aufnahme spiegelt mehr aktiv teilende Differenzialdiagnose sowie Prognose. FET-PET erwies sich
Tumorzellen und größeres malignes Potenzial wider. Daher durchgehend als wertvolle Hilfestellung in der Interpretation
wird die Aminosäurenaufnahme als Proliferationsmarker an- der MRT-Bilder. So zeigten Pauleit et al. [28] auf, dass der
gesehen. Weitere Korrelationen bestehen zwischen Amino- kombinierte Einsatz MRT/FET-PET gegenüber MRT alleine
säurenaufnahme und Prognose sowie Ki-67-Expression oder die Spezifität von 53 % auf 94 % hob.
Gefäßdichte (siehe auch [24]). Aminosäuren-PET eignet sich
auch sehr gut für die Rezidivdiagnostik und die Abgrenzung Sadeghi et al. [29] verglichen DSC MRT und MET PET, und
zwischen Tumor und Strahlennekrose. fanden signifikante Korrelationen zwischen endothelialer
J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2) 13Bildgebung in der Neuroonkologie
Tabelle 1: Bildgebende Verfahren mit spezieller Berücksichtigung der Neuroonkologie. Nach [31].
Methode Grundlage Anmerkung Indikation
Konventionelles MRTT1,
T2, FLAIR Relaxationszeiten Basisprotokoll
T1 + KM Zusätzlich paramagnetische Substanz Störung der BHS Basisprotokoll, Malignitätsbeurteilung
PWI-MRT
DSC PWI-MRT Dynamische Untersuchung der CBV Tumorangiogenese, Tumorgrading,
KM-Passage Therapie, Biopsie
DCE PWI-MRT Dynamische Untersuchung der Endotheliale Permeabilität Tumorgrading, Therapie
KM-Passage
DWI-MRT Beweglichkeit der Wasserprotonen Zelldichte, ADC DD, Biopsie, Therapiebeurteilung
DTI-MRT Beweglichkeit der Wassermoleküle in Fibre tracking, FA Marklagerintegrität, Radiatio
bestimmten Richtungen
MRS Single Voxel Metabolitenkonzentration DD Tumor, Tumor vs. Abszess
CSI Metabolitenkonzentration Multivoxel, 2D oder 3D + Invasivität, Biopsieort, Planung
Radiatio, DD Rezidivnekrose
SWI-MRT Hämosiderin, Ferritin, Kalzium + kleine Venen Tumorgrading, Biopsie
fMRI Endogenes Deoxyhämoglobin Kortikale Aktivierung Abgrenzung funktionell bedeutender
Areale
PET-FDG Glukosemetabolismus Malignität, Biopsie, Therapie,
DD Rezidivnekrose
PET-AS AS-Aufnahme DD Tumor, DD Rezidivnekrose,
Therapieansprechen
MRT = Magnetresonanztomographie; T1,… = Wichtung; FLAIR = Fluid-attenuated inversion recovery; KM = Kontrastmittel; PWI = perfusions-
gewichtete MRT; DSC = Dynamic susceptibility contrast; DCE = Dynamic contrast enhanced; DWI = diffusionsgewichtete MRT; DTI =
Diffusion tensor imaging; MRS = Magnetresonanzspektroskopie; CSI = Chemical shift imaging; SWI = Susceptibility weighted; fMRI =
funktionelles MRT; PET = Positronenemissionstomographie; FDG = Fluorodeoxyglukose; AS = Aminosäure; BHS = Blut-Hirn-Schranke;
CBV = Cerebral blood volume; ADC = Apparent diffusion coefficient; FA = fraktionale Anisotropie; DD = Differenzialdiagnose
Zellproliferation bzw. Mitoseaktivität und beiden Imaging- PET-MRT wird in diesem Zusammenhang einen weiteren,
Modalitäten. wichtigen Entwicklungsschritt darstellen.
Eine signifikante Korrelation zwischen FET-Aufnahme und Relevanz für die Praxis
NAA-Konzentration bzw. der Cholin/NAA-Ratio, als Aus-
druck der Tumorinfiltration bzw. des Neuronenunterganges, Neuentwicklungen in der MRT- und PET-Technik ermög-
fanden Stadlbauer et al. [30] (nur) in den Tumorarealen mit lichen die Untersuchung verschiedenster Stoffwechselvor-
höchster FET-Aufnahme. gänge in Hirntumoren. Durch einen komplementären Ein-
satz können unterschiedlichste Fragestellungen immer
Schlussfolgerung und Ausblick gezielter beantwortet werden, eine grundlegende Kenntnis
dieser Methoden ist dafür unerlässlich.
In der Neuroonkologie sind zukünftige Entwicklungen in
der Bildgebung, als Kernstück jeder Patientenbetreuung und
(derzeitigen und in Entwicklung befindlichen) Therapie, von
unmittelbarer Konsequenz. Von radiologischer Seite ist die Literatur: value of perfusion-sensitive contrast-enhanced
MR imaging for differentiating tumor recur-
Einführung der Hochfeld- und Ultrahochfeld-MRT mit einer 1. Law M, Yang S, Wang H, Babb JS, Johnson rence from nonneoplastic contrast-enhancing
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für Suszeptibilitätskontraste verknüpft; eine Verbesserung of perfusion MR imaging and proton MR spec- response and outcome prediction. Top Magn
troscopic imaging compared with conventional
der DTI und der fMRT bzw. der MRS ist zu erwarten. Nukle- MR imaging. AJNR 2003; 24: 1989–98.
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Hirai T, Kitajima M, Hayashida Y, Baba Y,
growth factors“ (VEGF), bzw. der direkten Markierung 3. Weber MA, Vogt-Schaden M, Bossert O, Oya N, Kuratsu J, Yamashita Y. Malignant
dieses, oder in Richtung Überwachung experimenteller The- Giesel FL, Kauczor HU, Essig M. MR perfusion supratentorial astrocytoma treated with post-
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Chheang S, Gruber ML, Miller DC, Golfinos 9. Mardor Y, Pfeffer R, Spiegelmann R, Roth
JG, Zagzag D, Johnson G. Gliomas: predicting Y, Maier SE, Nissim O, Berger R, Glicksman
Kernstück zukünftiger Bildgebung sollte das multimodale time to progression or survival with cerebral A, Baram J, Orenstein A, Cohen JS, Tichler T.
blood volume measurements at dynamic sus- Early detection of response to radiation
Tumorimaging sein, um komplementär die verschiedensten ceptibility-weighted contrast-enhanced per- therapy in patients with brain malignancies
Facetten des Tumormetabolismus zu erfassen, und um die fusion MR imaging. Radiology 2008; 247: using conventional and high b-value diffu-
490–8. sion-weighted magnetic resonance imaging.
unterschiedlichen anatomischen und biochemischen Aspekte
5. Sugahara T, Korogi Y, Tomiguchi S, Shigematsu J Clin Oncol 2003; 21: 1094–100.
darzustellen (Tab. 1). Dazu sollten auch jetzt schon Bild- Y, Ikushima I, Kira T, Liang L, Ushio Y, Takahashi 10. Price SJ, Burnet NG, Donovan T, Green
fusionen der verschiedenen Imaging-Methoden gehören, die M. Posttherapeutic intraaxial brain tumor: the HA, Peña A, Antoun NM, Pickard JD, Carpen-
14 J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2)Bildgebung in der Neuroonkologie
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J NEUROL NEUROCHIR PSYCHIATR 2009; 10 (2) 15Mitteilungen aus der Redaktion
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