bildfusion
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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 ll I f ti 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 k it Wer hat an der Uhr gedreht... Nick Veasel X-RAY see Through the world around you p. 5
