Garmisch2015

6 MR 2015 Garmisch Power IM HYBRID leben. Dabei werden verschiedenen Gewe- beklassen (Luft, Fett, Weichgewebe, Hin- tergrund) bestimmte Schwächungswerte zugewiesen. „Wir wissen topografisch –wie bei einer Landkarte – welche schwächenden Gewebe an welcher Stelle liegen. Das kann dann in 3D genutzt werden, um die Schwä- chungskorrektur vom Patienten anzulegen“, schildert der Ingenieur. Obwohl dies gut funktioniert und be- reits in die klinische Routine eingearbeitet ist, gibt es noch immer Verbesserungspo- tenzial. So versuchen Prof. Quick und seine Gruppe mit Vergleichsuntersuchungen zu ermitteln, wie gut die MR-basierte AC im Vergleich zur bekannten CT-AC funktio- niert. „Knochen schwächen das PET-Signal vergleichsweise stark. Die schwächenden Be- standteile des Knochens sind in der MRT nicht gut zu sehen und folglich auch nicht adäquat zu korrigieren“, erklärt der Forscher. Das könnte sich mit Ultrashort TE-Se- quenzen (UTE), also ultrakurzen Echozeit- Sequenzen,ändern.Denndieseermöglichen die Detektion der Schädelknochen im Kopf- bereich und verbessern damit die Aussage über die Aktivitätsquantifizierung des Ge- hirns. „Wir haben damit die Möglichkeit geschaffen, der oben genannten Landkarte eine weitere Stoffklasse hinzuzufügen“, er- klärtQuickundverdeutlichtdieBedeutung dieser Entwicklung: „Wenn wir uns in Zu- kunft die Alzheimer-Tracer-Verteilung im Gehirn anschauen wollen, dann ist es wich- tig, den Knochen auch als diesen zu berück- sichtigen, um die genauen Aktivitäten zu erkennen, und nicht als Weichgewebe, wie wir es im Moment machen.“ Technische Tücken Eine weitere technische Hürde, die die Her- stellerderPET/MR-Gerätenehmenmüssen, sind die verwendeten Materialien. Wie in der MR-Bildgebung üblich, werden lokale HF-Empfangsspulen verwendet. Diese Spu- len liegen während der Aufnahme der PET- und MR-Daten im Einzugsbereich des PET- Detektors und schwächen die PET-Signale entsprechend. Folglich sollten die Hersteller die HF-Spulen so konzipieren, dass sie mög- lichst PET-transparent sind. Das betrifft die verwendeten Materialien, die Verteilung und auch das Design. Auf der Agenda der Hersteller und Forscher steht auch, die Bewegungskorrektur zur Gänze in den Untersuchungsablauf zu in- tegrieren. Die Daten der PET/MR werden derzeitzwarunabhängigundzeitgleich,aber eher nebeneinander her akquiriert. Ziel ist es, die technischen Möglichkeiten der MR- Bildgebung zu nutzen, die Kopf-, aber auch Atem- und Herzbewegungen des Patienten zu detektieren und mit Hilfe dieser Bewe- gungsinformation die PET-Daten zu kor- rigieren. So soll ein präziseres Bild von den sich bewegenden Organen, Tumoren bzw. kleinen Läsionen erzielt werden. Ein weiteres Feature, das die PET/MR- Weltbereichernwird,istdieHD-PET.High Density soll nämlich die räumliche Auflö- sung des PET verbessern, die technologie- bedingt zum Rande des Bildfeldes etwas ab- nimmt. Dieser Effekt kann mittels eines ma- thematischen Modells (Punkt-Spreiz-Funk- tion, PSF) korrigiert und so die Auflösung im Randbereich wiedergewonnen werden. „Dies hilft, eher lateral gelegene, kleine Läsi- onen im Körper besser darzustellen“, erklärt Prof. Quick abschließend den Nutzen der HD-PET.  PET/MR-Geräte haben großes Potenzial, kombinieren sie doch die Stärken zweier Systeme. Die früheren Probleme, die auf den jeweiligen sich ausschließenden physika- lischen Effekten der Verfahren beruhten, sind behoben. Nun halten sie Einzug in die Klinik und helfen beim Nachweis der Lage und Ausdehnung von Tumoren als auch deren Stoffwechselaktivität, weiß Prof. Dr. Harald H. Quick, Professor für Hochfeld- und Hybride MR-Bildgebung von der Uni- versität Duisburg-Essen. PET hat eine hohe Sensitivität. Das Sy- stem erlaubt kleinste Mengen eines Radio- tracers in Tumoren und Metastasen zu loka- lisieren und zu messen. Zudem lässt sich de- renAktivitätquantifizieren.„Dasistwichtig, um verschiedene Tumore letztendlich ent- sprechend eines Schwellenwertes zuzuord- nen und zu unterscheiden“, beschreibt Prof. Quick einen Nutzen der PET und führt aus: „Es besteht die Möglichkeit des Therapie- Monitorings, bei der nach Diagnose und Therapiebeginn mit PET detektiert werden kann, wie sich die Zielläsionen über die Zeit in ihrer Aktivität entwickeln und die Thera- pie möglicherweise anschlägt.“ Die Bedeutung der Schwächungskorrektur Um die Stärken der PET voll auszufahren, bedarf es allerdings der sogenannten Schwä- chungskorrektur (attenuation correction, AC). Bei dieser Korrektur handelt es sich vom Grundsatz her um eine in Software ge- wandelte mathematische Lösung, die dann im Gerät automatisch umgesetzt wird. Da- mit das funktioniert, muss bekannt sein, an welcher Stelle im Körper die ausgesendeten Photonen auf ihrem Weg zum PET-Detek- tor teilweise im Gewebe des Patienten ge- schwächt werden. Aus dieser Vorinformati- on wird die Schwächungskorrektur errech- net und so die korrekte Tracer-Aktivität im Tumor ermittelt. Die AC ist bis zum heutigen Tag auch bei allen PET/CT Hybridsystemen erfor- derlich – allerdings mit dem Vorteil, dass die Rohdaten der CT-Bildgebung direkt für die AC des Patientengewebes verwendet werden können. Beim PET/MR muss die AC nun mit neuen MR-basierten Verfah- ren erfolgen. Dabei stehen die sogenannten Dixon-Sequenzen im Mittelpunkt, die im Rahmen der MR-basierten Schwächungs- korrekturverfahren gerade ein Revival er- Dagibteseinige–sowohltechnischerNatur als auch bei den klinischen Parametern. Ei- nige Beispiele: PET hat eine vergleichsweise niedrige räumliche Auflösung, die Untersu- chungszeit bei der MRT wiederum ist recht lang bei der Kopf-Hals und Ganzkörper- bildgebung. Beide Verfahren sind anfällig für Bewegungs-, Schluck- und Atmungs- artefakte, Suszeptibilitätsartefakten und geometrische Distorsionen von Diffusions- sequenzen. Auch die Quantifizierung der PET mittels MRT statt CT ist zurzeit noch ein Problem. Was sind die Tücken bei HNO-Tumoren? Die häufigsten HNO-Tumoren sind Plat- tenepithelkarzinome. Wohlbekannte Ursa- chen sind natürlich Tabak- und Alkohol- konsum. Neuerdings hat man allerdings er- kannt, dass virale Infektionen – wie HPV und EBV – und genetische und immu- nologische Dispositionen wichtige ätiolo- gische Faktoren sind. Vermutlich deshalb beobachten wir weltweit eine Zunahme von Kopf-und Halstumoren, insbesondere bei jüngeren Patienten. Kopf-und Hals Karzi- nome sind zudem durch eine hohe Morbi- dität – wegen der auf engstem Raum „dicht gepackten“ anatomischen Strukturen – und durch eine hohe Mortalität bei fortgeschrit- tenen Stadien gekennzeichnet. Eine weitere Besonderheit ist die Tendenz dieser Tumo- ren, schnell Lymphknotenmetastasen zu entwickeln. Auch das häufige Vorkommen von synchronen oder metachronen Zweittu- moren beispielsweise in der Lunge, im Öso- Die Weiterentwicklung von Hy- brid-MR/PET-Systemen in der klinischen Diagnostik ver- spricht eine verbesserte und ge- nauere Diagnosestellung im Kopf-Halsbe- reich, meint Prof. Minerva Becker, Leiterin desBereichsHNOundGesichts-Radiologie am Genfer Universitätsklinikum. Die Kombination hochauflösender und funktioneller MRT-Informationen mit den molekular-metabolischen PET-Daten in ei- ner einzigen Untersuchung wird eine deut- lich verbesserte Diagnostik und in naher Zu- kunftaucheineindividualisiertereTherapie- planung zur Folge haben. Was hat sich durch die Weiterentwicklung der MR/ PET-Systeme in der Diagnostik verbessert? DieVorteiledieserneuenMethode,dienoch nicht zur klinischen Routine gehört, sind eine geringere Strahlenexposition der Pati- entenimVergleichzuPET/CTGerätenund ein höherer Gewebekontrast. Zudem haben wir die Möglichkeit multiparametrische Daten hinsichtlich der Morphologie, Dif- fusion, Perfusion, Spektroskopie und Me- tabolismus zu erhalten. So ist beispielswei- se bekannt, dass sowohl die MRT als auch die PET/CT bei der Rezidivdiagnostik im Kopf-Halsbereich oder beim Lymphkno- tenstaging Unzulänglichkeiten aufweisen wie mangelnde Sensitivität und/oder Spezi- fizität. Andererseits haben Studien gezeigt, dass verschiedene prätherapeutische MRT- und PET-Parameter die Prognose von Kopf- Hals-Tumorenpositivbeeinflussen.Deshalb erhofftmansichjetztvonderMR/PETeine deutliche Verbesserung der Diagnostik und in naher Zukunft eine individualisierte The- rapieplanung. Worin bestehen die Herausforderungen der MR/ PET bei HNO-Tumoren? Prof. Dr. Harald H. Quick, Dipl.-Ing., ist seit Februar 2014 Professor für Hochfeld- und Hybride MR-Bild- gebung sowie Direktor des Erwin L. Hahn Instituts für MR-Bildgebung der Universität Duisburg-Essen. Seine Expertise sammelte er unter anderem als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Departement für Radiologie des Universitätsspitals Zürich und an der renommierten Johns Hopkins University in Baltimore, USA. Von 2009 bis 2014 hatte Quick die Professur für MR-Bildgebung am Institut für Medizinische Physik der Universität Erlangen inne und war hier stellver- tretender Institutsdirektor. Die PET/MR Die MR/PET bei Kopf-Hals-Tumoren Starkes Verfahren mit korrigierten Schwächen Deutlich überlegen Festsaal Werdenfels Do.,29.01.9:00-9:20Uhr MR/PET–technische Herausforderungen H.H.Quick/Essen Session:MRTInnovationen Veranstaltung Ganzkörper PET/MR-Aufnahme eines Patienten mit Metastasen im Beckenbereich: (A) PET ohne Schwächungskorrektur, (B) MR-basierte Schwä- chungskorrektur, (C) PET nach Schwächungskor- rektur, (D) T1-gewichtete MRT und (E) fusioniertes Ganzkörper PET/MR mit Fusion aus (C) und (D). MR/PET Untersuchung sechs Monate nach Strah- lentherapie eines Hypopharynxkarzinoms. Klinisch Verdacht auf Rezidiv. MR/PET zeigt unspezifische FDG Anreicherung und keine Diffusionsrestriktion. Der Befund ist vereinbar mit straheninduzierten entzündlichen Veränderungen.

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