MR Hybrid

MR/PET – viel Hoffnung, viel Arbeit!

Seit Oktober 2010 steht in der Technischen Universität München das erste MR/PET für klinische Untersuchungen in Deutschland zur Verfügung. Insbesondere für die neurologische, die onkologische und die Herzbildgebung knüpfen sich große Erwartungen an das neue Hybridsystem.

Kardiale Bildgebung mit einem voll integrierten PET/MRT-Gerät:...
Kardiale Bildgebung mit einem voll integrierten PET/MRT-Gerät: herzphasenaufgelöste ("cine") MRT und FDG PET wurden parallel durchgeführt und sind hier gezeigt in Diastole und Systole. Die reduzierte Kontraktion der Hinterwand geht einher mit einer verminderten Speicherung des Tracers.

Noch befindet man sich allerdings laut Dr. Stephan Nekolla, Leiter der multimodalen Herzbildgebung der Nuklearmedizinischen Klinik im Klinikum rechts der Isar, in einer substanziellen Lernkurve. „Prinzipiell sehen wir auf mehreren Feldern eine komplett neue technologische Landschaft, viele Erfahrungen konnten erst hier in der praktischen Arbeit gemacht werden, deshalb ist noch Zurückhaltung bei allzu großen Erwartungen für einen möglichen Routineeinsatz geboten“, sagt Dr. Nekolla.
Das MR/PET ist vor allem da ein Hoffnungsträger, wo die CT und damit auch die PET-CT ihre Schwachpunkte hat. In der Onkologie sind das der Kopf-Hals-Bereich, Prostata und Mamma, in der Neurologie die Demenzerkrankungen und in der Kardiologie die Vitalitätsbildgebung und die Ischämiediagnostik. „Im Moment sind wir allerdings mit reiner Messmethodik und der Entwicklung zeiteffizienter Protokolle beschäftigt: Wir machen jetzt Dinge, die wir so vorher machen konnten, und haben daher nur Erfahrungswerte aus sequenziellen Untersuchungen, also messen, bewerten, vergleichen, analysieren und optimieren wir“, so Nekolla. Auch die Finanzierung des Hybridverfahrens ist in vielen Ländern – trotz FDA- und CE-Zulassung – bislang unklar, sodass das Hybridverfahren in München bislang ausschließlich im Rahmen von forschungsmotivierten Projekten zum Einsatz kommt.
Die größte technische Herausforderung beim MR/PET ist die Schwächungskorrektur. Anders als die CT gibt die MRT ja keine Information darüber, wie genau die Vernichtungsquanten, also die hochenergetische 511-keV-Strahlung aus dem PET, mit dem Gewebe interagieren. „Im CT wird zwar mit 80- bis 140-keV-Quanten gemessen, aber zumindest mit ionisierender Strahlung, mit der die PET korrigiert werden kann. Da das hier nicht möglich ist, müssen all diese Informationen aus der MRT herausgeholt werden, und das ist nicht trivial“, so Nekolla, der insgesamt noch viele offene messmethodische Fragen sieht.

Der Reiz des MR/PET in der Herzbildgebung
Ein gutes Beispiel für die bestehenden Schwierigkeiten ist die Vitalitätsbildgebung, wobei die Terminologie von den PET-Benutzern eine andere ist als mitunter die von den MRT-Fachleuten. „Die PET-Gemeinde deklariert vitales Gewebe als solches, das vielleicht nicht mehr kontrahiert, aber noch Glukosestoffwechsel zeigt. Im MRT ist Gewebe entweder tot oder lebendig. Tatsächlich gibt es Zwischenzustände, zum Beispiel bei einem nicht-transmuralen Infarkt, bei dem es zugleich ‚helle‘ Late Enhancements und ‚dunkle‘ Bereiche mit eher normalen Gewebebereichen gibt. Das liegt vor allem an den unterschiedlichen Funktionen der Kontrastmittel beziehungsweise der PET-Tracer“ so Nekolla. Denn während die MRT mithilfe von Gadolinium-Chelaten das Verteilungsvolumen derselben misst, also den Raum, den ein Molekül im Gefäßraum oder Interstitium einnimmt, gehen die PET-Tracer direkt in die Zellen. Das Spannende am Hybridverfahren ist die wesentlich höhere Ortsauflösung der MRT: Sie beträgt etwa 1 Millimeter innerhalb einer Schicht, also etwa 1 x 1 x 4 Kubikmillimeter, während sie im PET höchstens auf 4 x 4 x 4 Kubikmillimeter kommt. „Der potenzielle Synergieeffekt besteht darin, diese unterschiedlichen Informationen zusammenzubringen, also ein nicht so spezifisches Signal mit einer hohen Ortsauflösung und ein spezifisches Signal mit einer niedrigen Ortsauflösung zu kombinieren. Darin liegt der Mehrwert, der den Reiz des neuen Verfahrens besonders für Forschungsfragestellungen ausmacht“, erläutert Nekolla.

Diese Logik ist auf die Ischämiebildgebung übertragbar. Mit der MRT kann die Herzperfusion mit vielleicht drei bis vier Schichten abgeschätzt werden, während mit dem PET-Signal der komplette linke Ventrikel erfasst wird, allerdings mit einer geringen Ortsauflösung. Die Tracer sind tatsächlich in der Lage, die Perfusion im Sinne der Mikrozirkulation im Gewebe zu messen, während das Gadolinium-DTPA die Vaskularisation des Gewebes misst, aber nur eine indirekte Information darüber liefert, ob es auch in die Myozyten eindringt. Dr. Nekolla: „Das kann nur im PET beurteilt werden, ob ein Tracer wie Rubidium, Ammoniak oder Wasser wirklich in die Zelle geht.“

Mit MR/PET die Therapie besser und früher anpassen
Die ersten Untersuchungsergebnisse bestätigen: Bei bislang 40 untersuchten Patienten weist laut Dr. Nekolla einiges darauf hin, dass die Untersuchung im MR/PET fokussiert spezifischer wird und dass die Ortsauflösung zunimmt. Auch die Ergebnisse der jüngsten Studie mit den kardiologischen Kollegen im Klinikum rechts der Isar bestätigen diese Hoffnung. Patienten werden relativ früh nach einem Infarkt und Stent im MR/PET untersucht und nach sechs Monaten im Follow-up im MRT. „Abgesehen davon, dass die Patienten es sehr schätzen, dank Hybridverfahren nur eine Untersuchung zu haben, deutet einiges darauf hin, dass mit dem MR/PET bereits nach einer Woche der Verlauf der Therapie besser eingeschätzt und entsprechend angepasst werden kann. Das verbessert das klinische Outcome der Patienten“, schildert der Leiter der Herzbildgebung seine neuesten Erfahrungen. Natürlich wäre dieses Ergebnis auch mit zwei getrennten Untersuchungen zu erzielen, doch ist die stark vereinfachte Logistik beim MR/PET ein großer Vorteil. Zusammenfassend lässt sich bislang feststellen, dass ein simultan messendes MR/PET-System der Forschung neue Möglichkeiten eröffnet. Inwieweit sich ein solch komplexes und teures System in der Routinediagnostik verbreiten wird, ist aber völlig offen.

Im Profil
Dr. Stephan Nekolla ist Leiter der multimodalen Herzbildgebung in der Abteilung für Nuklearmedizin (Direktor: Prof. Markus Schwaiger) an der Technischen Universität München. Seine Forschungsschwerpunkte sind Planung, Durchführung und Analyse von Herz-PET, -SPECT, -MRT und
-CT-Studien, Workflow-Betrachtungen und Quantifizierungsmethoden in klinischen und präklinischen Studien. Sein vorrangiges Interesse gilt der optimalen Anwendung von nicht-invasiver Bildgebung zum besseren Verständnis von Krankheitsmechanismen, ihrer Entschlüsselung und Therapie. In diesem Zusammenhang erforscht er besonders Hybridverfahren wie SPECT-CT, PET-CT und neuerdings auch MR/PET. Dr. Nekolla ist Autor von insgesamt 140 Artikeln und Buchkapiteln. Er hat außerdem das multimodale Analysetool „MunichHeart“ erfunden, das international genutzt wird.
 

18.01.2013

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