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Radiologie 29. März 2006

Knochentumore kontrastmittelfrei differenzieren

Die Unterscheidung zwischen tumorösem und nicht-tumorösem Geschehen bei Wirbelkörpereinbrüchen ist mit der herkömmlichen Bildgebung oftmals problematisch. Zur Differenzialdiagnostik kommt hier mittlerweile der erprobten Methode der diffusionsgewichteten MRT (DW-MRT) ein hoher Stellenwert zu.

Die diffusionsgewichtete MRT (DW-MRT) ist seit rund 15 Jahren im klinischen Einsatz. Zu Beginn wurde sie lediglich für die Beurteilung von Erkrankungen des ZNS angewandt. Durch die Verbesserung der Hardware und Software konnten Ende der 90er Jahre erstmals auch Knochen untersucht werden. So wurde die Indikation für diese Modalität auch auf Tumore im Bereich der Wirbelsäule ausgeweitet. „Seit 2002 arbeiten mehrere radiologische Zentren mit der DW-MRT, die Untersuchungen werden bei uns bereits routinemäßig durchgeführt. Bislang konnten wir etwa 200 Patienten diesbezüglich untersuchen“, erklärt Prof. Dr. Andreas Herneth, Univ.-Klinik für Radiodiagnostik am AKH-Wien im Gespräch mit der ÄRZTE WOCHE.

Wodurch zeichnet sich die Technik für dieses erweiterte Indikationsgebiet aus?
Herneth: Wir messen molekulare Bewegung (Molekulares Imaging), wodurch eine Gewebscharakterisierung möglich ist. Der molekulare Gewebsaufbau eines biologischen Gewebes ist spezifisch und seine Diffusionskapazität ist messbar, was Rückschlüsse auf die Morphologie erlaubt. Wir haben an unserer Abteilung eine Methode implementiert, wodurch sich die Diffusionskapazität von Wirbelsäulentumoren quantifizieren lässt. Weltweit gibt es derzeit fünf Zentren, die mit dieser Methode erfolgreich arbeiten. Die Spezifität ist sehr hoch, obwohl kein Kontrastmittel verwendet wird.

Worin liegt der Vorteil der kontrastmittelfreien Untersuchung?
Herneth: Die Verwendung von Kontrastmittel ist für den diagnostischen Outcome insofern problematisch, als es aufgrund des „First Pass Effect“ zu einer Anreicherung sowohl im Tumor als auch im umgebenden Ödem kommt. Eine exakte Größenbestimmung sowie eine genaue Beurteilung der Tumorinfiltration ist daher häufig unmöglich. Die DW-MRT erlaubt jedoch die Differenzierung von Ödem und Tumorgewebe und somit eine exakte Volumenbestimmung des Tumors und auch eine genauere Beurteilung der Tumorinfiltration.

Welche Überlegungen machten den Einsatz der DW-MRT nötig?
Herneth: Skelettmetastasen zählen neben den Lymphknotenmetastasen zu den häufigsten sekundärblastomatösen Absiedelungen des ­Mam­ma-, Prostata- und Bronchuskarzinoms. Die Prävalenz zum Zeitpunkt der Autopsie wird mit bis zu 85 Prozent angegeben. Die Unterscheidung bei Wirbelkörpereinbrüchen zwischen einem tumorösen und nicht-tumorösem Geschehen zu treffen, ist mit der herkömmlichen Bildgebung, insbesondere bei älteren Patienten mit akuten Kompressionsfrakturen, oftmals problematisch.

Eine onkologische Abklärung sollte daher bei jeder Kompressionsfraktur gemacht werden …
Herneth: Einen Rückschluss auf die Ursache eines Wirbelkörpereinbruchs alleine aufgrund der Begleit­erkrankungen und des Lebensalters zu ziehen, ist sicher nicht zulässig: Bei älteren Patienten können Wirbelkörpereinbrüche zwar als häufigste Komplikation einer Osteoporose gedeutet werden, es kann sich jedoch ebenso um eine Erstmanifestation eines bis dato okkulten tumorösen Geschehens handeln. Über 70 Prozent der Wirbelkörperfrakturen sind benignen Ursprungs und sind die Folge von osteoporotischen oder posttraumatischen Veränderungen. In jedem fünften Fall haben wir es jedoch mit pathologischen Frakturen zu tun und müssen dies als Hinweis auf ein okkultes Primum betrachten.

Wird in diesen Fällen nun automatisch auf die DW-MRT zurückgegriffen?
Herneth: Derzeit ist es an unserer Abteilung Routine, ältere Patienten mit Wirbelkörperfrakturen diesbezüglich abzuklären. Schließlich verändert sich bei Vorliegen einer Knochenmetastase, auch bei bekanntem tumorösem Geschehen, der Therapieansatz. Das Auftreten eines Sekundärblastoms (Metastase) bedingt eine substanzielle Änderung des Tumorstagings mit konsekutiver Adaption des Therapieschemas. Insofern ist eine Unterscheidung zwischen malignem und benignem Gewebe essentiell.

Und da sind die bisher im Einsatz befindlichen Methoden unzureichend?
Herneth: Knochenmetastasen werden zumeist anhand von Nativröntgen, CT, MRT oder Szintigraphie diagnostiziert Diese Methoden weisen eine hohe Sensitivität auf. Deren Spezifität ist jedoch eingeschränkt, da sie nicht zwischen reaktiv-entzündlichen, traumatischen und osteoporotisch bedingten Veränderungen unterscheiden können. Eine Biopsie ist oftmals unerlässlich. Die Invasivität einer ­Biopsie und das damit verbundene höhere Risiko bedeutet allerdings einen Nachteil. Zudem sollte nicht vergessen werden, dass auch die Gewebsentnahme fehleranfällig sein kann: In bis zu 16 Prozent der Fälle erhalten wir aufgrund eines „Sampling-Errors“ falsch negativ Ergebnisse.

Worauf basiert die Methode der diffusionsgewichteten MRT?
Herneth: Die Methode beruht auf der Messung der Diffusionskapazität von Wasserstoffmolekülen. Sie misst den für ein Gewebe spezifischen Diffusionskoeffizienten. Im Prinzip basiert dies auf der Brown’schen Molekularbewegung. Diese führt zu einer Verschiebung von Wasserstoffprotonen, welche in der MRT als „intravoxel incoherent motion“ (IVIM) bezeichnet wird und dem Diffusionskoeffizienten des Gewebes entspricht. So finden wir in zellreichem Tumorgewebe mit zahlreichen intra- und interzellulären Membranen, die als Diffusionsbarrieren wirken, einen niedrigen, in zellarmen oder nekrotischem Gewebe einen hohen Diffusionskoeffizienten. Die Möglichkeit der quantitativen Bestimmung der Diffusionskapazität bietet einen objektiv vergleichbaren Parameter, mit dessen Hilfe unterschiedliche Therapieschemata nicht invasiv monitiert und objektiv verglichen werden können.

Gibt es bezüglich der DW-MRT bereits Vergleichsstudien?
Herneth: Durch eine Strahlen- oder Chemotherapie verändert sich die molekulare Struktur des Gewebes. Dies können wir mit der DW-MRT quantifizieren. In Zukunft könnte diese nicht invasive Methode zur Evaluierung therapeutischer Erfolge zum Einsatz kommen. Erste präklinische Daten konnte ich, in Zusammenarbeit mit Prof. Gaiger von der Universitätsklinik für Innere Medizin I, bei Lymphom-Patienten gewinnen. Es ist eine kleine Studie, deren Ziel es ist Responder und Non-Responer nach Chemotherapie zu charakterisieren. Der Vergleich zum MR wird mittels PET und klinischem Outcome gezogen. Erste präliminäre Ergebnisse sind erfolgversprechend. In einer früheren Arbeit konnten wir bereits die Wertigkeit der diffusionsgewichteten MRT in der Beurteilung von Knochenmarkveränderungen bei Wirbelkörpermetastasen evaluieren (Herneth, Radiology 2002; 225:889-894.) Anhand dieser Daten konnte gezeigt werden, dass der Diffusionskoeffizient von Wirbelkörpern verlässlich gemessen werden kann, und dass durch dessen quantitative Bestimmung ein objektiv vergleichbarer Parameter zur Verfügung steht, der zur Differenzierung von malignem und benignem Gewebe gut geeignet erscheint.

Wie sieht die Anwendung beim onkologischen Therapie-Monitoring aus?
Herneth: Bei Chemo- und/oder Strahlentherapie ist ein Therapie-Monitoring wichtig, da es sich dabei um potenziell belastende Behandlungen handelt. Es macht daher Sinn, den Therapieerfolg regelmäßig zu evaluieren und das Therapieschema laufend zu optimieren. Derzeit kann dieses Monitoring allerdings nur invasiv durchgeführt werden, was eine große Belastung für die Patienten darstellt. Das Monitoring mittels PET ist zwar prinzipiell möglich, allerdings handelt es sich um eine kaum verfügbare und teure Untersuchung, die zudem mit einer Strahlenbelastung verbunden ist. Wie bereits in einigen Versuchen gezeigt werden konnte, scheint die diffusionsgewichtete MRT hierfür gut geeignet.

Sind besondere technisch-apparative Voraussetzungen notwendig?
Herneth: Es handelt sich um konven-tionell einsetzbare MR-Geräte mit herkömmlichen Spulen. Die Dauer der diffusionsgewichteten Sequenz liegt bei fünf Minuten. Allerdings ist die Nachbearbeitung, die etwa 30 Minuten in Anspruch nimmt, recht aufwändig und erfordert eine eigene Bildbearbeitungssoftware. Bei sklerotischen Metastasen scheint die Methode zudem eine eingeschränkte Akkuranz zu besitzen.

 detail  detail Abb. 1: 58-jährige Frau mit Schmerzen in der Halswirbelsäule. Der 7. Halswirbel zeigt auf der T1-gewichteten MRT (Abb. 1a) hypodenses (dunkles) Signal als Hinweis auf Fettmarkverdrängung. Die diffusionsgewichtete MRT (Abb. 1b) zeigt deutlich hyperdenses (helles) Signal, wie es typischerweise bei Tumoren oder Metastasen vorkommt. Der berechnete "Apparent Diffusion Coefficient" (ADC) liegt weit unter 1,0. Bei dieser Läsion handelt es sich um eine Erstmanifestation eines bis dahin okkulten Brustkrebses.
     
 detail  detail Abb. 2: 32-jährige Frau mit Schmerzen und Schwellung des rechten Oberschenkels. Das Röntgen des rechten Femurs (Abb. 2a) zeigt eine aggressive Knochendestruktion, wie sie hauptsächlich bei Tumoren, aber auch bei massiven Infektionen vorkommen kann. Die diffusionsgewichtete MRT (Abb. 2b) zeigt nur gering hyperdenses (helles) Signal, und der berechnete "Apparent Diffusion Coefficient" (ADC) liegt oberhalb von 1,1. Bei dieser Läsion handelt es sich um eine aggressive Osteomyelitis und nicht um einen Tumor.

Dr. Ronny Teutscher, Ärzte Woche 39/2004

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