bildfusion

BILDFUSION
Petra Knappe‐Kagan, Dipl.‐Ing, MSc
Institute für Medizinische Physik
Klinikum Nürnberg
Was ist Bildfusion
Was ist Bildfusion
 Bildserien unterschiedlicher Bildmodalitäten werden zu einer neuen Serie kombiniert, um die jeweiligen Vorteile der Einzelmodalitäten zu verbinden.
 Wird nicht nur in den Medizin angewandt: Beispiel Meteorologie: bei Wetterkarten werden Luftdruckverlauf, Windgeschwindigkeiten oder Wolkenbedeckung über eine Landkarte gelegt
Bildfusion in der Medizin
Bildfusion in der Medizin
 Schnittbildverfahren wie CT und MR liefern überwiegend anatomische Daten die Aufschluss über Lage‐ und Formveränderungen von Organen geben
 Nuklearmedizinsche Verfahren wie PET oder SPECT liefern funktionelle Informationen über SPECT li
f f kti
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üb das Gewebe aber nur schlechte anatomische Auflösung
 Kombination der Modalitäten durch Bildfusion ermöglicht eine bessere Diagnose bzw. einen ermöglicht eine bessere Diagnose bzw
einen zielgenaueren Therapieansatz, z.B. bei der Zielvolumensdefinition in der Strahlentherapie
Beispiele medizinische Fragestellungen
Beispiele medizinische Fragestellungen
 Lokales Stagin bei bekanntem Tumor
 Differenzierung zw. benigner und maligner Raumforderung
 Frage nach Rezidivtumor
 Suche nach Metastasen
 Verlaufskontrolle unter Therapie
 Therapieplanung (Intervention, Strahlentherapie, OP)
 Primärtumorsuche bei CUP (carcinoma of unknown
primary)
 Lymphknotendiagnostik Häufige Bildkombinationen
 CT‐MRT
 CT‐PET
 CT‐SPECT
CT SPECT
 MRT‐PET
 MRT‐SPECT
 CT‐CT
CT
MRT
PET
SPECT
-- Computertomographie
g
g
-- Magnetresonanztomographie
-- Positronenemissionstomographie
-- Single-Photonen-Emissionscomputertomographie
Bildfusion CT MR
Bildfusion CT‐MR
 Wird häufig zur genaueren Zielvolumensdefiniton in der Strahlentherapie verwendet
 Patient bekommt ein Planungs‐CT
b k
l
und ein MR wenn d
möglich in naher zeitlicher Abfolge.
 Problematik:  Lagerungsunterschiede in den Modalitäten z.B. age u gsu te sc ede de
oda täte
Therapielagerungen die nicht ins MR passen (Kopfhalterungen in MR Kopfspule)
 Veränderungen im Patienten in der Zeit zwischen den bildgebenden Verfahren z.B. Darm‐ und Blasenfüllung, Muskeltonus, Atembewegung Technische Durchführung
Technische Durchführung
 Bilder vom CT und MR werden in die Planungssoftware geschickt  Retrospektive Fusion
 Planungssoftware erkennt anatomische Strukturen und überlagert die Bilder anhand dieser. Verschiebungen und Kippungen in alle Raumrichtungen sind möglich
 Manuelles Nacharbeiten der automatischen Üb l
Überlagerung. Bildfusion CT‐MR zur Zielvolumensdefinition
Bildfusion CT‐MR zur Zielvolumensdefinition
Ausgleich von
Lagerungsunterschieden
durch die Software bzw.
manuell durch Planer
Zielvolumendefinition mit Hilfe von Bildfusion CT‐MR
Zielvolumendefinition Bildfusion CT MR
Zielvolumendefinition Bildfusion CT‐MR
Zielvolumendefinition Bildfusion CT MR
Zielvolumendefinition Bildfusion CT‐MR
GTV
CTV
Zielvolumendefinition Bildfusion CT MR
Zielvolumendefinition Bildfusion CT‐MR
GTV
CTV
OP Planung mit Hilfe von Bildfusion CT‐MR
Bildfusion CT/PET
Bildfusion CT/PET
 CT liefert anatomische Daten die genaue Lokalisation ermöglicht.
g
 PET liefert Daten über die Gewebefunktion durch die Verwendung von Tracern
 z.B. Darstellung des Glukosemetabolismus oder der Aminosäuretransport in Organen zur Bestimmung der Dignität eines Tumors (Abgrenzung zwischen benigne
und maligne Tumore), Erfassung von Metastasierungen, Nachweis von Rezidiven oder Verlaufkontrolle der Therapie.
PET Tracer und ihre Verwendung

18F – Halbwertszeit 110 Minuten







11C C – Halbwertszeit 20,3 Minuten



[11C]‐S‐Methyl‐L‐Methionin ‐ Sichtbarmachung der Proteinsynthese (Diagnostik niedriggradig maligner Gliome) Acetat ‐ Visualisierung des Sauerstoffverbrauchs des Herzmuskels 13N – Halbwertszeit 10,1 Minuten



[18F]‐Fluor‐2‐Desoxy‐D‐Glukose (FDG) ‐ Darstellung von Glukosetransport und Glukoseumsatz [18F]‐Cholin ‐ Prostatakrebsdiagnostik [18F]‐Fluoruracil ‐ Darstellung von Tumoren und für die Therapiekontrolle [18F]‐Fluorethyltyrosin ‐ Darstellung von Hirn‐Tumoren (in Kombination mit [11C]‐S‐Methyl‐
L‐Methionin)
[18F]‐Natriumfluorid ‐ Darstellung des Knochenstoffwechsels [18F]‐6‐Fluoro‐DOPA ‐
F] 6 Fl
DOPA Darstellung des präsynaptischen
D t ll
d ä
ti h Dopamin‐Pools
D
i P l zur Diagnostik Di
tik neuroendokriner Tumore (z.B. medulläres Schilddrüsenkarzinom)
L‐Glutaminsäure ‐ Darstellung des Aminosäurenstoffwechsels Ammoniak ‐ Darstellung der Herzmuskeldurchblutung 15O – Halbwertszeit 2,03 Minuten


Wasser ‐ Darstellung der Durchblutung (Perfusion) g
g(
)
[15O2] ‐ Darstellung der Sauerstoffaufnahme und Verteilung Technische Durchführung PET/CT
 Retrospektive Bildfusion  CT CT und PET werden unabhängig voneinander gefahren und dann mit d PET d bhä i i
d f h d d
i Hilfe von Computersoftware übereinander gelegt (matching)
 Hybridbildgebung
 Wird mit so genannten Hybrid‐Scanner aufgenommen mit denen 2 g
g
Akquisitionen mit verschiedenen Modalitäten unmittelbar nacheinander durchgeführt werden – Patient wird nicht umgelagert.
Beispiel: Siemens PET/CT
CT
PET
Technische Durchführung
g
http://www.healthcare.philips.com
PET/CT am Klinikum Nürnberg
Beispiel PET/CT
Beispiel PET/CT
PET/CT eines 58 jährigen Mannes mit Squamous Cell Carcinoma der rechten
Tonsille
Frank SJ
S et al. (2005)
(
) Technology Insight: PET and PET/CT
/C in head and neck tumor staging and radiation
therapy planning Nat Clin Pract Oncol 2: 526–533 10.1038/ncponc0322
Beispiel PET/CT – Staging bei Brustkrebs
http://www.washingtonimaging.com/clinician/Article-Clinician-BreastCancerPETCT.asp
Beispiel PET/CT im Vergleich zu PET/MRT
Bildfusion CT SPECT und MR SPECT
Bildfusion CT‐SPECT und MR‐SPECT
 Bildfusion von CT‐SPECT und MR‐SPECT ist analog zur CT‐PET bzw. CT‐MRT
 SPECT ( Single‐Photonen‐Emissionscomputertomographie) liefert ebenfalls Bilder die über die Funktionalität und den Stoffwechsel von Gewebe Aufschluss geben (ähnlich dem PET). Verfahren liefert aber nur mäßige anatomische Daten
 Bildfusion  CT‐SPECT als hybridfusion
CT SPECT als hybridfusion oder retrospektiv
 CT‐MRT wir retrospektiv
Hybridscanner CT SPECT
Hybridscanner CT‐SPECT
Siemens Medical Solutions
Zielvolumendefinition Bildfusion MR SPECT
Zielvolumendefinition Bildfusion MR‐SPECT
A.-L. Grosu et al., Z.Med.Phys. 15 (2005) 141-145
Bildfusion CT‐CT Atemtriggerung /
/ Gating
i
 Aufzeichnung der Atemkurve während des CTs.  CT wird sehr langsam gefahren
 Rekonstruktion verschiedener CTs in unterschiedlichen Atemphasen
 Zusammensetzen der CTs zu einem Film der die Bewegung des Organs/Tumors zeigt.
Bewegung des Organs/Tumors zeigt
=> Achtung: Die Strahlenexposition beim Gating
CTs ist sehr hoch. Daher ist dieses Verfahren nur fü Th
für Therapiepatienten indiziert.
i
i
i di i
Atemtriggerung Gating
Atemtriggerung Gating
Atemtriggerung
Siemens Medical Solutions
Zielvolumendefinition Margins
Zielvolumendefinition Margins
Atemgetriggertes CT
4D CT
Zielvolumendefinition Margins
Zielvolumendefinition Margins
Atemgetriggertes CT
GTV + IM
Time is up
vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
i l D k fü Ih A f
k
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Wer hat an der Uhr gedreht...
Nick Veasel X-RAY see Through the world around you p. 5