Moderne MR-Verfahren - Verbesserung von Hirndiagnostik und
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Moderne MR-Verfahren – Verbesserung von Hirndiagnostik MI und Therapiemonitoring H. Lanfermann Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Cho Moderne MR-Verfahren T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung, Quantifizierung FA*, Kurtosis Diffusionstechniken, Mikrostruktur Spektroskopie Differenzialdiagnose, Graduierung, Prognose * FA = Fraktionale Anisotropie Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Moderne MR-Verfahren T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung, Quantifizierung FA, Kurtosis Diffusionstechniken, Mikrostruktur Spektroskopie Differenzialdiagnose, Graduierung, Prognose Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Zystische Leukencephalopathie, 12J, m T2-Mapping a b ROI – Region of interest c d Å In T2-Map: SI =T2 in ms a-c : PD-T2w Image eines gesunden Kindes, 3,5 Monate alt. TR / TE1,2,3 = 3000/15/75/135 ms). d : Quantitative T2-Map. T2-Werte eines Normkollektivs (3. W – 39. LJ) 250 600 d. lentiform nuclei a. white matter of the frontal lobes 200 400 150 200 100 250 600 e. caudate nucleus 400 200 T2 (ms) T2 (ms) b. white matter of the occipital lobes 200 150 100 600 250 f. thalamus c. whitematter of the central region 200 400 150 200 100 1 10 100 Age (months) Ding XQ et al., Investigative Radiology, 2004 1 10 Age (months) 100 Myelinisierungsstörung? Patient A 2,2 M Patient B 21,5 M Patient C 34,5 M MR Morphologie ⇒ nicht eindeutig Ergebnisse der T2-Messungen: ⇒ Myelinisierungsstörung bei Patient C ¾ Verlaufskontrolle nach Knochenmarktransplantation (KMT) Metachromatische Leukodystrophie, 3. LJ 1´ 2M. n. KMT 2´ 3´ 16M. n. KMT 4´ 2J. n. KMT 3J. n. KMT MR Morphologie ⇒ im Verlauf konstant Ergebnisse der T2-Messungen T2 normalisiert sich Ding XQ et al, Eur J Paediatr Neurol, 2007 Empfehlung von KMT-Kandidaten ALD-Gen-Defekt, 12,5J KMT? T2-Messung + MR Spektro ⇒ Kein Hinweis auf Demyelinisierung ! Empfehlung ⇒ keine KMT! Verlaufskontrolle! Verlauf nach 1,5 Jahren T2 Messung + MR Spektro ⇒ stabiler Normalzustand Empfehlung ⇒ keine KMT! Adrenoleukodystrophie (ALD) Vor KMT 7 J. Nach KMT 11 J. Verlauf nach KMT M. Parkinson, w 65J Gesund, w 58J Diffusions - Kurtosis Diffusions - Kurtosis ADC Kurtosis Jensen et al, MRM 53(2005):1432 Lu et al, NMR Biomed 19(2006):236 Institut für Neuroradiologie JWG-Universität Frankfurt BrainLAB Institut für Neuroradiologie JWG-Universität Frankfurt Tumor Pyramidenbahn Moderne MR-Verfahren T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung, Quantifizierung FA, Kurtosis Diffusionstechniken, Mikrostruktur Spektroskopie Differenzialdiagnose, Graduierung, Prognose Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie CIRS → Composite Infrared Spectrometer Prinzip der 1H-MR-Spektroskopie Anregung Probe NAA Frequenzband (1000 Hz) Cr Cho MI Signal Mittels 1H-MRS detektierbare Metabolite Myo-Inositol Ö Marker für Gliose Cholin Ö Marker für Membranumsatz Creatin Ö Marker für Energiemetabolismus NAA Ö Marker für intakte Neurone Lipide Ö Nekrosebildung Laktat Ö Anaerobe Glykolyse Aminosäuren Ö Alanin, Glutamat, Glutamin, u. a. Warum MR-Spektroskopie? • Tumordiagnostik • Neurodegenerationen • Multiple Sklerose • Pharma-Monitoring Warum MR-Spektroskopie? • Tumordiagnostik • Neurodegenerationen • Multiple Sklerose • Pharma-Monitoring Diagnostik intrazerebraler Tumoren • Nachweis eines Tumors • Graduierung • Differenzialdiagnose • Therapiemonitoring • Prognose Diagnostik intrazerebraler Tumoren • Nachweis eines Tumors • Graduierung • Differenzialdiagnose • Therapiemonitoring • Prognose Cho % vs. Ki-67 % (n = 101) 700 Cholin (% vom tCr) 600 500 400 300 200 r = + 0,81 p< 0,0001 100 0 0 20 40 60 80 Proliferation (%, bestimmt mit Ki-67) Herminghaus et al NMR Biomed 2002;15:385-92 100 Cholinkonzentration von Gliomen Cho + 60%: Grad II ⇒ Grad III MW+Std-Abw. MW+Std-Fehler Mittelwert (MW) Cho-Konzentrationen in AU/cm3 (Cho-SI korrigiert für Spulenladung, Zahl der Akquisitionen und Messvolumen). Verbesserung der MR-Diagnostik durch zusätzlichen Einsatz der 1H-MR-Spektroskopie n = 176 konsekutive Patienten mit intrakraniellen Prozessen/ Raumforderungen (histologisch gesichert, Verlauf) Angaben in % Diagnose richtig Diagnose falsch Diagnose unklar 55,1 15,3 29,6 0 MRT+1H-MRS 70,5 9,1 13,6 6,8 MRT Möller-Hartmann et al. Neuroradiology 2002;44:371-81 nicht verwertbar 1H-MR-Spektrum einer 10 mMol/l wässrigen Lösung von Cholin und Kreatin bei 1,5 + 3T Single Voxel Spectroscopy (SVS) 5-15 min Chemical shift imaging (CSI) 20 min Cho ¹H-CSI Heterogenität der Glioblastome Tumorrandgebiete Cho Diagnostik intrazerebraler Tumoren • Nachweis eines Tumors • Graduierung • Differenzialdiagnose • Therapiemonitoring • Prognose TE 144 ms Cho TE 30 ms LIPIDE → Malignität ??? Der Lipidpeak bei 1,3 ppm korreliert signifikant mit dem Tumorgrad: - L1/L2 Ratio Metastase > Glioblastom > Astrozytom III - bei langem Echo höchste Lipidpeaks bei Metastasen > Glioblastom Howe FA et al. MRM 2003;49: 223 TE 30 ms Majos C. et al. AJNR 2004;25:1696 TE 136 ms * * Taurin-Peak bei Medulloblastomen im Vergleich zu pilozytischen Astrozytomen signifikant erhöht! Panigraphy A et al. AJNR 2006;27:560-72 Tumor mit dezenter KM-Anreicherung bei 12-jährigem. Anamnese: ALL mit zerebraler Beteiligung Cho Diagnostik intrazerebraler Tumoren • Nachweis eines Tumors • Graduierung • Differenzialdiagnose • Therapiemonitoring • Prognose Zufallsbefund M, 43J Verlauf 6 Monate später Creatin – Ein prognostischer Marker für niedriggradige Astrozytome? Prospektive Studie bei Patienten mit Astrozytomen WHO Grad II: 16 Patienten mit erhöhtem Creatin (≥ 120% im Vergleich zum gesunden kontralateralen Marklager) 10 Patienten mir reduziertem Creatin (≤ 80% im Vergleich zum gesunden kontralateralen Marklager) 9/16 Patienten mit erhöhtem Creatin entwickelten innerhalb 4,5 Mon. (3-9 Mon.) eine Entdifferenzierung 10/10 Patienten mit reduziertem Creatin zeigten ein progressionsfreies Überleben von 38 Monaten. Warum MR-Spektroskopie? • Tumordiagnostik • Neurodegenerationen • Multiple Sklerose • Pharma-Monitoring 1.5 T SVS 14 12 tNAA (mmol/l) 10 8 6 4 2 0 1 2 3 T CSI 12 10 Cr Cr (mmol/l) 8 6 4 2 0 1 2 µ-Ins Cho Multiple Sklerose W, 37 J; größenprogred. Herd NAA ↓ Cho ↑ µ-Ins ↑ Biochemie Pharmakologie Molekulare Bildgebung in vivo 1H-/31P-/13C- MRS PET/SPECT Vorteile moderner MR-Verfahren ¾ Quantitative und vom Hersteller unabhängige Messungen ¾ Präzisere Beurteilung der Hirnentwicklung ¾ Verbesserte Differenzialdiagnose, Graduierung und Prognose von Hirnerkrankungen ¾ Zuverlässigere Indikationsstellung für risikoreiche und sehr kostenintensive Therapien ¾ Vermeidung oder Reduktion von Behinderungen durch frühere Diagnose ¾ Schnellere, präzisere Diagnostik für eine individuell optimierte und kostengünstige Therapie! Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Institut für Neuroradiologie der MHH T2- und Spektroskopie-Gruppe Dr. Dr. X.Q. Ding Dr. E. Bültmann Dr. P. Raab Dr. F. Donnerstag Dr. M. Bokemeyer Dr. A. Giesemann Ray Massey Moderne MR-Verfahren – Verbesserung von Hirndiagnostik MI und Therapiemonitoring H. Lanfermann Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Cho
