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Einsatz der PET/MR<br />
in der abdominellen Bildgebung<br />
Münchener PET/MR Konsortium, gefördert von der DFG<br />
Radiologie und Nuklearmedizin der TU München und der LMU<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG<br />
Ambros J. Beer<br />
10. Bremer MR-workshop; 26.10.2013
PET/MR für die abdominelle Bildgebung<br />
• Patientin mit MammaCa; abdominelle LK-Metastasen<br />
Misalignment im PET/CT; zusätzliche Lebermetastase?<br />
PET AC (PET/CT) Fusion (PET/CT) ceCT<br />
PET NAC (PET/MR) (PET/CT) Fusion DWI ceCT T2w-PET b800 Fusion T2w ceCT HASTE DWI-PET ax<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Kombination von PET und MRT: Lösungsansätze<br />
• PET oder PET/CT side-by-side mit MRT in<br />
benachbarten Räumen (“Shuttle system”)<br />
– Bewährte Scannertechnologie<br />
– Jedoch “nur” retrospektive Bildfusion<br />
• Sequentielles PET/MR, analog zu PET/CT<br />
– Nur wenig Modifikationen der Scanner notwendig<br />
– Jedoch nicht simultan<br />
– Relativ großer Platzbedarf<br />
• PET-insert für klinisches MRT<br />
– Sehr flexible Lösung<br />
– Neue PET Detektortechnologie (APDs)<br />
– Nur limitiertes FOV (Kopf-Hals)<br />
• Voll integriertes Ganzkörper PET/MR<br />
– simultane MRT und PET Aufnahme<br />
– Technisch komplexester Ansatz, neue PET<br />
Detektortechnologie (APDs)<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Sequentielles PET/MR: Ingenuity TOF PET/MR<br />
• PET und MRT verbunden durch rotierbare Patientenliege<br />
• Abgeschirmte PET Detektoren, TOF<br />
• PET und MRT Scans werden nacheinander durchgeführt<br />
Philips, 2010; Ratib O, Geneva 2010<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG<br />
Biograph mMR
MR-basierte Schwächungskorrektur mit Dixon imaging<br />
in phase<br />
fat image<br />
water image<br />
opposed phase<br />
PET NAC<br />
u-map<br />
PET AC<br />
Martinez-Möller A, Nekolla SG, et al.; JNM 2009<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Neue Artefakte durch die MR-AC<br />
CT<br />
µ-map (MR)<br />
PET/MR (NAC)<br />
PET/MR (MR-AC)<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Korrelation des Traceruptakes im PET/CT und PET/MR<br />
• Für [ 18 F]FDG, [ 11 C]Cholin and [ 68 Ga]Dotanoc gute Korrelation des SUVs von<br />
PET/CT und PET/MR (single injection – dual imaging protocol)<br />
• jedoch einzelne substantielle Unterschiede und Ausreisser, am ehesten bedingt<br />
durch Unterschiede in der Schwächungs- und Streukorrektur<br />
[ 18 F]FDG [ 68 Ga]Dotanoc<br />
[ 11 C]Choline<br />
Drzezga A, et al. JNM 2012; Gärtner FC, et al. Invest Radiol 2013; Souvatzoglou M, et al., EJNMMI 2013;<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Zeiteffiziente PET/MR Protokolle für die Onkologie<br />
Time (min) <br />
0 <br />
2 <br />
4 6 8 10 <br />
PET <br />
PET BP1 <br />
PET BP2 <br />
MRI <br />
Localizers <br />
AC <br />
Other MR <br />
sequences <br />
AC <br />
Other MR <br />
sequences <br />
1st bed posiFon <br />
2nd bed posiFon <br />
• Neuroradiologie, Kardiologie:<br />
eine Bettposition (PET), MRT für Untersuchungsdauer ausschlaggebend<br />
• Onkologie:<br />
• Patient mit vorliegendem Staging, spezifische Fragestellung: Ganz-/Teilkörper-<br />
PET, MRT fokussiert auf eine Region (z.B. Leber)<br />
• Patient ohne Vordiagnostik: komplettes Ganzkörper-Staging mittels PET und<br />
MRT<br />
Martinez-Moeller A, …, Beer AJ ; JNM 2012<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Fokus Leber<br />
Time (min)<br />
0<br />
1<br />
20 40<br />
45<br />
PET<br />
BP PET (each 4 min)<br />
…<br />
PET liver (20 min list mode)<br />
no PET<br />
MRI<br />
Localizers<br />
AC<br />
cor T1 TSE<br />
ax T2<br />
haste fs<br />
…<br />
AC<br />
cor T2<br />
haste<br />
ax T2<br />
haste<br />
fs<br />
ax<br />
DWI<br />
CM<br />
ax<br />
VIBE<br />
Dyn.<br />
ax<br />
VIBE<br />
ax<br />
VIBE<br />
ax<br />
VIBE<br />
4-5 bed positions<br />
head to pelvis<br />
1 bed position<br />
liver<br />
lungs to<br />
pelvis<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Potentieller Befundungsablauf<br />
1. Übersicht: MIP PET<br />
2. Dixon T1w VIBE zur<br />
anatomischen Korrelation<br />
3. diagnostisches MR für<br />
bestimmtes Gebiet<br />
(fusioniert / side-by-side)<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Tracer zur abdominellen Bildgebung<br />
18<br />
F-FDG (Fluor-Desoxy-Glukose):<br />
• Aufnahme über Glut-1-Glucosetransporter<br />
• Phosphorylierung durch Hexokinase,<br />
Akkumulation von FDG-6-Phosphat intrazellulär<br />
(keine weitere Verstoffwechslung möglich)<br />
• HWZ: 110 min<br />
• Applikation von ca. 200-400 MBq, 60-90 min. vor<br />
Scanbeginn<br />
• Strahlenbelastung: 5-10 mSv<br />
MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Tracer zur abdominellen Bildgebung<br />
Somatostatin-Analoga: z.B. 68 Ga-DOTATOC, 68 Ga-DOTANOC<br />
• spezifische Bindung an Somatostatin-Rezeptoren<br />
• (SSTR, v.a. Subtyp 2, 5): „SSTR-PET“<br />
• im Vgl. zu 111 In-Ocreotid:<br />
– ca. 10 mal höhere Affinität<br />
– geringere Strahlenbelastung: ca. 3,5 vs. 12 mSv<br />
• HWZ: 68 min<br />
• Applikation von ca. 100-200 MBq,<br />
MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
FDG-PET bei Lebermetastasen<br />
• erhöhter Glukosemetabolismus bei Lebermetastasen => prinzipiell<br />
FDG-PET zum Nachweis geeignet (außer: schleimbild. Tumore)<br />
• in Vergangenheit: Überlegenheit von PET gegenüber CT/MR postuliert<br />
(z.B. Kinkel K et al. Radiology. 2002; Ruers TJ et al. JCO. 2002)<br />
Krause/Buck/Schwaiger, Nuklearmedizinische Onkologie, ecomed 2007<br />
• Probleme: dickschichtige Untersuchungsparameter, keine dyn. MR-<br />
Untersuchungen, keine mod. MR-Techniken<br />
MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
FDG-PET bei Lebermetastasen<br />
• aktuelle Arbeiten: deutlich niedrigere<br />
Sensitivität von PET in Detektion von<br />
Lebermetastasen im Vgl. zum CT und MRT<br />
• Limitationen von PET: Größe, hohe<br />
Hintergrundaktivität, Atemartefakte Leber<br />
(banana-artefacts)<br />
Anzahl der entdeckten Metastasen durch<br />
Größe MR mit DWI MR ohne DWI PET/CT<br />
> 20 mm 20 20 20<br />
10-20 mm 35 34 19<br />
PET/MR bei Lebermetastasen<br />
• zunehmende aggressivere Behandlung bei umschriebener<br />
Lebermetastasierung (atypische Teilresektion, RFA, SIRT, …)<br />
• sinnvoll nur, wenn exakte Ausdehnung der Metastasen bekannt ist und<br />
bei leberdominanter Erkrankung<br />
• Präoperativ / präinterventionell synergistischer Effekt MR und PET<br />
– MR für exakte lokale Ausdehnungsdiagnostik:<br />
„state-of-the-art“-Diagnostik: DWI; KM-Dynamik;<br />
– PET zur Evaluation von extrahepatischen Herden:<br />
exakteres Staging PET/CT im Vgl. zu CT, potentielle Änderung der Therapie<br />
(z.B. CRC ca. 20-25%, Chua S, et al. EJNMMI. 2007)<br />
• bei Z. n. Resektion/lokaler Behandlung<br />
– PET: keine Einschränkung durch Metallartefakte (OP-Clips)<br />
– Zusatzinformation bei fraglichen Befunden: „accumulating evidence“<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Kolorektales Ca, ca. 6 Monate postoperativ<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
PET/MR bei Lebermetastasen<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
SSTR-PET/MR bei neuroendokrinen Tumoren<br />
• sehr hohe diagnostische Genauigkeit von markierten Peptiden (z.B.<br />
68<br />
Ga-DOTATOC/DOTANOC) durch spezifische Bindung an SSTR<br />
• PET der Schnittbildgebung oft überlegen => hohe Zuverlässigkeit<br />
beim Staging<br />
• Ausnahme: entdifferenzierte Tumore<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
neuroendokrine Tumore: SSTR-PET vs. MRT<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
neuroendokrine Tumore: SSTR-PET vs. MRT<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
[ 18 F]FDG-PET: HCC, CCC<br />
CCC:<br />
• Sensitivität: 85%<br />
• Stent-assoz. Speicherung: 58%<br />
• Änderung des therapeutischen<br />
Managements in 30%<br />
HCC:<br />
• Sensitivität: 56-62%<br />
• Sensitivität Azetat: 87%<br />
• ggf. Nachweis extrahepatischer<br />
Metastasen<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG<br />
[Anderson et al., J Gastrointest Surg 2004]
FDG-PET/MR beim hepatozellulären Karzinom<br />
• gut differenzierte HCC besitzen die Eigenschaft der Gluconeogenese =><br />
Akkumulation von FDG in Zelle verhindert<br />
• Sensitivität nur bei ca. 62,5%<br />
• potentielle Rolle der FDG-PET/MR beim HCC:<br />
Nachweis extrahepatischer Tumorabsiedlungen, z. B. zur Evaluation vor Listung zur<br />
Transplantation<br />
VIBE dynamic<br />
arterial<br />
VIBE dynamic<br />
portalvenous<br />
PET/MR PET ax<br />
PET/MR fusion<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
PET/MR: 67-year-old female, HCC<br />
PET/MR fusion<br />
MRI T2w<br />
MRI DWI<br />
MIP PET (PET/MR)<br />
VIBE dynamic<br />
w/o Gd<br />
VIBE dynamic<br />
arterial<br />
VIBE dynamic<br />
portalvenous<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
FDG-PET beim Pankreaskarzinom<br />
• exokrines Pankreaskarzinom meist FDG-positiv<br />
• im Vgl. zu Mehrphasen-CT und MRT nur gering erhöhte positive<br />
Nachweisrate (Größe, DD Entzündung)<br />
PET CT ERCP<br />
Sensitivität<br />
(%)<br />
Spezifität<br />
(%)<br />
Genauigkeit<br />
(%)<br />
88 88 95<br />
87 73 91<br />
88 82 93<br />
159 Patienten:<br />
89 maligne<br />
70 benigne<br />
solide Läsionen<br />
Diederichs et al.,<br />
Pancreas 2000<br />
• N-Staging schwierig wegen Nähe zum Primärtumor, kleinen LK<br />
(Sensitivität PET/CT 22%, Heinrich et al, Annals of Surgery 2005)<br />
• => “PET/CT cannot yet be recommended as part of the routine<br />
evaluation procedure for patients with suspected pancreatic cancer<br />
Hamer OW, Feuerbach S. Nature Clinical Practice Gastroenterology & Hepatology. 2006<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
PET/MR zur Therapieplanung<br />
• PET/MR mit [ 68 Ga]DOTATOC; Patient mit metastasiertem<br />
medullärem SD-Ca; Leberfiliae nur partiell SSTR positiv<br />
CT arterial phase MR opposed phase DWI b 400<br />
CT portalvenous phase PET/MR fusion PET<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Lebermetastasen CRC: Responseevaluation nach SIRT<br />
T2w<br />
VIBE arteriell<br />
VIBE portalvenös<br />
FDG-PET/MR: PET<br />
PET/MR fusion<br />
DWI: ADC map<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
PET/MR: technische Schwierigkeiten im Bereich Abdomen<br />
[ 68 Ga]DOTATOC PET/CT: Biograph 64<br />
1.5T Avanto<br />
[ 68 Ga]DOTATOC PET/MR Biograph mMR<br />
3T MR Biograph mMR<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Multiparametrische multimodale molekulare<br />
Bildgebung<br />
mMPI: molecular / multimodal Multiparametric Imaging<br />
mMPTP: molecular / multimodal Multiparametric Therapy Planning<br />
mMPRE: molecular / multimodal Multiparametric Response Evaluation<br />
MR spectroscopy<br />
Diffusion weighted imaging<br />
Perfusion / permeability<br />
(DCE MRI / CT,...)<br />
mMPI<br />
molecular / multimodal<br />
Multiparametric<br />
Imaging<br />
Reporter gene imaging<br />
Specific targets:<br />
SSTR, integrins, PSMA,...<br />
Proliferation: [ 18 F]FLT-PET<br />
3D volumetric data<br />
Metabolism: [ 18 F]FDG-PET<br />
2D axial images<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
mMPI mit PET/MR: Lebermetastasen bei NET<br />
PET<br />
T2 haste fs<br />
v-ep<br />
Fusion T2 - PET<br />
DWI: ADC-map<br />
k-trans<br />
MR/PET Munich k-trans (TUM/LMU), funded by the DFG
mMPI mit PET/MR: voxel-by-voxel Analyse von quantitativen Daten<br />
T1w fs + Gd [ 18 F]FDG PET/MR<br />
DCE-MRI: iAUC 60<br />
[ 18 F]FDG PET/DW-MRI Scatter plot:<br />
3D cloud of points<br />
correlation ADC-SUV<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Tracer in der PET für die molekulare Bildgebung<br />
Wester HJ, Clin Cancer Res 2007<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
mMPRE: Multiparametrische Responseevaluation mit PET/MR<br />
[ 18 ceCT before CTx<br />
F]FLT PET/MR: Fusion T2w-PET<br />
Scatter Plot before CTx<br />
Scatter Plot during CTx<br />
[ 18 F]FLT<br />
ceCT<br />
PET/MR:<br />
after<br />
Fusion<br />
end of CTx<br />
ADC-PET<br />
Scatter Plot before CTx<br />
Scatter Plot during CTx<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Zusammenfassung / Ausblick<br />
• Mehrwert der PET/MR im Bereich Leber / Pankreas:<br />
– FDG-PET/MR:<br />
• synergistischer Wert v.a. in der Kombination: Leberdiagnostik mit MRT,<br />
Abklärung extrahepatischer Filiae mit PET<br />
• Z. n. lokaler Therapie von Lebermetastasen (RFA, Teilresektion)<br />
• Responseevaluation<br />
– SSTR-PET/MR bei NET:<br />
• exakte Ausdehnungsdiagnostik (Primärtumor, Metastasen)<br />
• PPRT: „Theranostics“ prätherapeutisch, Response Evaluation<br />
• potentielle zukünftige Einsatzmöglichkeiten der PET/MR:<br />
Ø Optimierung der Bildqualität im Abdomen durch Bewegungskorrektur,<br />
z.B. für Strahlentherapieplanung (Stereotaxie, IMRT)<br />
Ø mMPI: multiparametrische Bildgebung zur Optimierung von Therapieplanung,<br />
Prognoseabschätzung und Responseevaluation<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Die Zukunft von PET/MR?<br />
≈<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
Markus Schwaiger<br />
Florian Gärtner<br />
Michael Souvatzoglou<br />
Christoph Rischpler<br />
Ernst J. Rummeny<br />
Matthias Eiber<br />
Stephan Metz<br />
Maximilian Reiser<br />
Peter Bartenstein<br />
Acknowledgements<br />
Stephan Nekolla<br />
Sybille Ziegler<br />
Sebastian Fürst<br />
Isabel Dregely<br />
Axel Martinez-Möller<br />
Gaspar Delso<br />
Sylvia Schachoff<br />
Anna Winter<br />
Gitti Dzewas<br />
Coletta Kruschke<br />
PET- and Cyclotron-Team<br />
Hans-Jürgen Wester<br />
Johannes Notni<br />
Michael Herz<br />
Petra Watzlowik<br />
Jens Siveke<br />
Mert Erkan<br />
Christoph Michalski<br />
Jörg Kleeff<br />
PET/MR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG
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