Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

Ergebnisse
TB 04
4.1.5 Patientenstudie
Die optimierten und an Phantomen sorgfältig validierten funktionellen Bildgebungstechniken sollten in einer
prospektiven monozentrischen explorativen Pilotstudie an mindestens 15 Patienten mit Hirnmetastasen erprobt
und bezüglich ihrer Relevanz für die biologisch-adaptierte Bestrahlungsplanung untersucht werden.
Hierzu wurden ein positives Votum der zuständigen Ethikkommission sowie eine Genehmigung für die seriellen
PET- und die DCE-CT-Untersuchungen nach Strahlenschutz- und Röntgenverordnung beim BfS eingeholt.
Bei jedem Patienten sollten die folgenden Untersuchungen vor und am Ende der Strahlentherapie sowie
6 Wochen und 3 Monate nach Therapieende durchgeführt werden, um die morphologischen und funktionellen
Wirkungen der Strahlentherapie auf das Normal- und Tumorgewebe darzustellen:
- H-1-CSI unter Verwendung einer 12-Kanal-Kopf-Spule am 3-Tesla-MRT-Gerät (Dauer der Untersuchung
ca. 30 min).
- dynamische PET/CT-Untersuchung unter Applikation von 185 MBq F-18-FDG (Niedrigdosis-CT zur
Schwächungskorrektur; Messdauer ab Injektion 60 min).
- Unmittelbar nach der PET-Untersuchung eine DCE-CT-Messung (iodhaltiges Kontrastmittel; Serie von 40
CT-Bildern in 40 s; Dauer insgesamt ca. 5 min).
Aus den akquirierten Bilddaten werden mit den implementierten Auswertetools verschiedene biologische Gewebeparameter
(Perfusion, Laktat-, NAA 1) -, Creatin- und Cholin-Konzentration sowie FDG-Transport und
-phosphorylierung) in verschiedenen Tumorarealen sowie im umgebenden Normalgewebe quantifiziert und
nach Abschluss aller Patientenuntersuchungen unter zwei Aspekten ausgewertet:
1. Korrelation zwischen den prätherapeutischen Gewebeparametern im Tumor und dem klinischen Therapieresponse;
2. Quantifizierung der Veränderung der genannten Gewebeparameter im Tumor und im umgebenden Normalgewebe
unter Therapie als Funktion der lokalen Dosis.
Wirkung statischer Magnetfelder auf die Mikrozirkulation
Die Messungen erfolgten an drei Ganzkörper-MR-Systemen mit Magnetfeldstärken von 1,5 T (MAGNETOM
Avanto), 3 T (MAGNETOM Trio) und 7 T (MAGNETOM 7T) am Deutschen Krebsforschungszentrum. Für die
Messungen wurden die jeweils verfügbaren Kopfspulen für die Testung der entwickelten Sequenzen und die
Bestimmung der für die Perfusionsbestimmung benötigten Kontrastmittel-Relaxivitäten verwendet. Für die
Messungen wurden an den drei MR-Systemen segmentierte Saturation-Recovery-TurboFLASH- (SSRTFL-)
Sequenzen implementiert und sorgfältig optimiert. Die Bestimmung der Relaxivitäten des paramagnetischen
Kontrastmittels Gd-DTPA (Magnevist) erfolgte bei 37°C an menschlichen Blutplasmaproben, die mit unterschiedlichen
Gd-DTPA-Mengen dotiert wurden. Darüber hinaus wurden Phantommessungen durchgeführt,
um mögliche Fehler bei der Bestimmung der arteriellen Inputfunktion aus einem auf den SSRTFL-Bildern dargestellten
Blutgefäß auf Grund von Suszeptibilitäts-Effekten zu untersuchen. Zur Messung der Wirkung starker
statischer Felder auf die Mikrozirkulation beim Menschen während MRT-Messungen wurde eine Probandenstudie
geplant, in der an den drei MR-Systemen mit den jeweils implementierten SSRTFL-Sequenzen simultane
Perfusionsmessungen in der Ober- und Unterarmmuskulatur durchgeführt werden sollten.
5. ERGEBNISSE
5.1 FUNKTIONELLE BILDGEBUNG FÜR DIE BIOLOGISCH-ADAPTIERTE STRAHLENTHERAPIE
5.1.1 Bestimmung von Metabolitkarten mittels H-1-CSI
Die Resonanzlinien von Laktat, Cholin, Creatin und NAA konnten mit der verwendeten CSI-Sequenz sowohl
bei den Phantom- als auch den Patientenmessungen klar aufgelöst und durch einen Modellfit für die Bestimmung
der Metabolitkonzentrationen hinreichend genau approximiert werden.
Die aus den generierten Metabolitkarten für Zylinder unterschiedlichen Durchmessers ermittelten Recovery-Faktoren
sind in Abbildung 1 (links) dargestellt. Sie nehmen zwar wie erwartet mit größerem Durchmesser
zu, streuen aber ganz erheblich, was eine valide Recovery-Korrektur letztendlich unmöglich macht. Selbst bei
einem Durchmesser von 20 mm liegt auf Grund der limitierten Ortsauflösung der H-1-CSI-Technik von etwa
12 mm die relative Konzentration immer noch deutlich unter dem nominellen Wert von 1. Die Messung belegt
somit klar die Grenzen der quantitativen Auswertung von H-1-CSI-Messungen.
1) N-Acetyl-Aspartat
34 Ergebnisse der abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Jahr 2012 - TB 04