Moderne Moderne MRMR--VerfahrenVerfahren––

Verbesserung von Hirndiagnostik Verbesserung von Hirndiagnostik und und TherapiemonitoringTherapiemonitoring

H. LanfermannH. Lanfermann

Institut fInstitut füür Diagnostische und r Diagnostische und Interventionelle NeuroradiologieInterventionelle Neuroradiologie

MI

Cho

Moderne MR-Verfahren

T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung,

Quantifizierung

FA*, Kurtosis Diffusionstechniken, Mikrostruktur

Spektroskopie Differenzialdiagnose, Graduierung,

Prognose

Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

* FA = Fraktionale Anisotropie

Moderne MR-Verfahren

T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung,

Quantifizierung

FA, Kurtosis Diffusionstechniken, Mikrostruktur

Spektroskopie Differenzialdiagnose, Graduierung,

Prognose

Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

Zystische Leukencephalopathie, 12J, m

a-c : PD-T2w Image eines gesunden Kindes, 3,5 Monate alt. TR / TE1,2,3 = 3000/15/75/135 ms).

d : Quantitative T2-Map.

T2-Mapping

a

c d

b

In T2-Map:

SI =T2 in ms

ROI – Region of interest

T2-Werte eines Normkollektivs (3. W – 39. LJ)

Ding XQ et al., Investigative Radiology, 2004

1 10 100

200

400

600

200

400

600

200

400

600

Age (months)

c. whitematter of the central region

T2

(m

s)

b. white matter of the occipital lobes

a. white matter of the frontal lobes

1 10 100

100

150

200

250

100

150

200

250

100

150

200

250

Age (months)

f. thalamus

T2

(m

s)

e. caudate nucleus

d. lentiform nuclei

Myelinisierungsstörung?

Patient A2,2 M

Patient B21,5 M

Patient C34,5 M

MR Morphologie ⇒ nicht eindeutig

⇒ Myelinisierungsstörung bei Patient C

Ergebnisse der T2-Messungen:

2M. n. KMT 16M. n. KMT 2J. n. KMT 3J. n. KMT

MR Morphologie ⇒ im Verlauf konstant

1´ 2´ 3´ 4´

Metachromatische Leukodystrophie, 3. LJ

Verlaufskontrolle nach Knochenmark-transplantation (KMT)

Ergebnisse der T2-Messungen

T2 normalisiert sichDing XQ et al, Eur J Paediatr Neurol, 2007

Empfehlung von KMT-Kandidaten

ALD-Gen-Defekt, 12,5J KMT?

T2-Messung + MR Spektro⇒ Kein Hinweis auf

Demyelinisierung !

Empfehlung ⇒ keine KMT! Verlaufskontrolle!

Verlauf nach 1,5 Jahren

T2 Messung + MR Spektro ⇒stabiler Normalzustand

Empfehlung ⇒ keine KMT!

Adrenoleukodystrophie (ALD)

Verlauf nach KMT

7 J.

11 J.

Vor KMT

Nach KMT

M. Parkinson, w 65J Gesund, w 58J

Diffusions - Kurtosis

Diffusions - Kurtosis

Jensen et al, MRM 53(2005):1432Lu et al, NMR Biomed 19(2006):236

ADC Kurtosis

JWG-Universität FrankfurtInstitut für Neuroradiologie

JWG-Universität FrankfurtInstitut für NeuroradiologieBrainLAB

Tumor

Pyramidenbahn

Moderne MR-Verfahren

T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung,

Quantifizierung

FA, Kurtosis Diffusionstechniken, Mikrostruktur

Spektroskopie Differenzialdiagnose, Graduierung,

Prognose

Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

CIRS → Composite InfraredSpectrometer

Prinzip der 1H-MR-Spektroskopie

Anregung Probe Signal

NAA

Cr

Cho

MI

Frequenzband(1000 Hz)

Mittels 1H-MRS detektierbare Metabolite

Myo-Inositol Marker für Gliose

Cholin Marker für Membranumsatz

Creatin Marker für Energiemetabolismus

NAA Marker für intakte Neurone

Lipide Nekrosebildung

Laktat Anaerobe Glykolyse

Aminosäuren Alanin, Glutamat, Glutamin, u. a.

• Tumordiagnostik

• Neurodegenerationen

• Multiple Sklerose

• Pharma-Monitoring

Warum MR-Spektroskopie?

• Tumordiagnostik

• Neurodegenerationen

• Multiple Sklerose

• Pharma-Monitoring

Warum MR-Spektroskopie?

• Nachweis eines Tumors

• Graduierung

• Differenzialdiagnose

• Therapiemonitoring

• Prognose

Diagnostik intrazerebraler Tumoren

• Nachweis eines Tumors

• Graduierung

• Differenzialdiagnose

• Therapiemonitoring

• Prognose

Diagnostik intrazerebraler Tumoren

Cho % vs. Ki-67 % (n = 101)

Proliferation (%, bestimmt mit Ki-67)

r = + 0,81 p < 0,0001

0 20 40 60 80 1000

100

200

300

400

500

600

700C

holin

(% v

om tC

r)

Herminghaus et al NMR Biomed 2002;15:385-92

Cholinkonzentration von Gliomen

Cho-Konzentrationen in AU/cm3 (Cho-SI korrigiert für Spulenladung, Zahl der Akquisitionen und Messvolumen).

Cho + 60%:Grad II ⇒ Grad III

MW+Std-Abw.MW+Std-FehlerMittelwert (MW)

Verbesserung der MR-Diagnostik durch zusätzlichen Einsatz der 1H-MR-Spektroskopie

n = 176 konsekutive Patienten mit intrakraniellen Prozessen/ Raumforderungen (histologisch gesichert, Verlauf)

Angaben in %Diagnose Diagnose Diagnose nicht

richtig falsch unklar verwertbar

MRT 55,1 15,3 29,6 0

MRT+1H-MRS 70,5 9,1 13,6 6,8

Möller-Hartmann et al. Neuroradiology 2002;44:371-81

1H-MR-Spektrum einer 10 mMol/l wässrigen Lösung von Cholin und Kreatin bei 1,5 + 3T

Single Voxel Spectroscopy (SVS)

5-15 min

Chemical shift imaging (CSI)

20 min

Cho

¹H-CSI Heterogenität der Glioblastome

TumorrandgebieteChoCho

• Nachweis eines Tumors

• Graduierung

• Differenzialdiagnose

• Therapiemonitoring

• Prognose

Diagnostik intrazerebraler Tumoren

TE 144 ms

TE 30 ms

Cho

LIPIDE → Malignität ???Der Lipidpeak bei 1,3 ppm korreliert signifikant mit dem Tumorgrad:

- L1/L2 Ratio Metastase > Glioblastom > Astrozytom III- bei langem Echo höchste Lipidpeaks bei Metastasen > Glioblastom

Howe FA et al. MRM 2003;49: 223

Majos C. et al. AJNR 2004;25:1696

TE 30 ms TE 136 ms

Panigraphy A et al. AJNR 2006;27:560-72

Taurin-Peak bei Medulloblastomen im Vergleich zu pilozytischen Astrozytomen signifikant erhöht!

*

*

Tumor mit dezenter KM-Anreicherung bei 12-jährigem. Anamnese: ALL mit zerebraler Beteiligung

Cho

• Nachweis eines Tumors

• Graduierung

• Differenzialdiagnose

• Therapiemonitoring

• Prognose

Diagnostik intrazerebraler Tumoren

Verlauf 6 Monate später

Zufallsbefund

M, 43J

Prospektive Studie bei Patienten mit Astrozytomen WHO Grad II:

16 Patienten mit erhöhtem Creatin (≥ 120% im Vergleich zum gesunden kontralateralen Marklager)

10 Patienten mir reduziertem Creatin (≤ 80% im Vergleich zum gesunden kontralateralen Marklager)

9/16 Patienten mit erhöhtem Creatin entwickelten innerhalb 4,5 Mon. (3-9 Mon.) eine Entdifferenzierung

10/10 Patienten mit reduziertem Creatin zeigten ein progressionsfreies Überleben von 38 Monaten.

Creatin – Ein prognostischer Marker für niedriggradigeAstrozytome?

• Tumordiagnostik

• Neurodegenerationen

• Multiple Sklerose

• Pharma-Monitoring

Warum MR-Spektroskopie?

1 20

2

4

6

8

10

12

14tN

AA (m

mol

/l)

1 20

2

4

6

8

10

12

Cr (

mm

ol/l)

Cr

1.5 T SVS

3 T CSI

W, 37 J; größenprogred. Herd

Choµ-Ins

NAA ↓

Cho ↑

µ-Ins ↑

Multiple Sklerose

PET/SPECTPET/SPECTPET/SPECT

MolekulareBildgebungMolekulareMolekulareBildgebungBildgebung

BiochemieBiochemie PharmakologiePharmakologiePharmakologie

in vivo11HH--//3131PP--//1313CC--

MRSMRS

Vorteile moderner MR-Verfahren

Quantitative und vom Hersteller unabhängige Messungen

Präzisere Beurteilung der Hirnentwicklung

Verbesserte Differenzialdiagnose, Graduierung und Prognose von Hirnerkrankungen

Zuverlässigere Indikationsstellung für risikoreiche und sehr kostenintensive Therapien

Vermeidung oder Reduktion von Behinderungen durch frühere Diagnose

Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

Schnellere, präzisere Diagnostik für eine individuell optimierte und kostengünstige Therapie!

Institut fInstitut füür Neuroradiologie der MHHr Neuroradiologie der MHHT2T2-- und Spektroskopieund Spektroskopie--GruppeGruppeDr. Dr. X.Q. DingDr. Dr. X.Q. DingDr. E. BDr. E. BüültmannltmannDr. P. RaabDr. P. RaabDr. F. DonnerstagDr. F. DonnerstagDr. M. Dr. M. BokemeyerBokemeyerDr. A. GiesemannDr. A. Giesemann

Ray Ray MasseyMassey

Moderne Moderne MRMR--VerfahrenVerfahren––

Verbesserung von Hirndiagnostik Verbesserung von Hirndiagnostik und und TherapiemonitoringTherapiemonitoring

H. LanfermannH. Lanfermann

Institut fInstitut füür Diagnostische und r Diagnostische und Interventionelle NeuroradiologieInterventionelle Neuroradiologie

MI

Cho