Einsatz der PET/MR in der abdominellen Bildgebung

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1 Einsatz der PET/MR in der abdominellen Bildgebung Münchener PET/MR Konsortium, gefördert von der DFG Radiologie und Nuklearmedizin der TU München und der LMU Ambros J. Beer 10. Bremer MR-workshop;

2 PET/MR für die abdominelle Bildgebung Patientin mit MammaCa; abdominelle LK-Metastasen Misalignment im PET/CT; zusätzliche Lebermetastase? PET AC (PET/CT) Fusion (PET/CT) cect PET (PET/CT) PETNAC AC (PET/MR) cect DWI b800 Fusion T2w-PET Fusion DWI-PET T2w cect HASTE ax

3 Kombination von PET und MRT: Lösungsansätze PET oder PET/CT side-by-side mit MRT in benachbarten Räumen ( Shuttle system ) Bewährte Scannertechnologie Jedoch nur retrospektive Bildfusion Sequentielles PET/MR, analog zu PET/CT Nur wenig Modifikationen der Scanner notwendig Jedoch nicht simultan Relativ großer Platzbedarf PET-insert für klinisches MRT Sehr flexible Lösung Neue PET Detektortechnologie (APDs) Nur limitiertes FOV (Kopf-Hals) Voll integriertes Ganzkörper PET/MR simultane MRT und PET Aufnahme Technisch komplexester Ansatz, neue PET Detektortechnologie (APDs)

4 Sequentielles PET/MR: Ingenuity TOF PET/MR PET und MRT verbunden durch rotierbare Patientenliege Abgeschirmte PET Detektoren, TOF PET und MRT Scans werden nacheinander durchgeführt Philips, 2010; Ratib O, Geneva 2010

5 Biograph mmr

6 MR-basierte Schwächungskorrektur mit Dixon imaging in phase fat image water image opposed phase PET NAC u-map PET AC Martinez-Möller A, Nekolla SG, et al.; JNM 2009

7 Neue Artefakte durch die MR-AC CT µ-map (MR) PET/MR (NAC) PET/MR (MR-AC)

8 Korrelation des Traceruptakes im PET/CT und PET/MR Für [ 18 F]FDG, [ 11 C]Cholin and [ 68 Ga]Dotanoc gute Korrelation des SUVs von PET/CT und PET/MR (single injection dual imaging protocol) jedoch einzelne substantielle Unterschiede und Ausreisser, am ehesten bedingt durch Unterschiede in der Schwächungs- und Streukorrektur [ 18 F]FDG [ 68 Ga]Dotanoc [ 11 C]Choline Drzezga A, et al. JNM 2012; Gärtner FC, et al. Invest Radiol 2013; Souvatzoglou M, et al., EJNMMI 2013;

9 Zeiteffiziente PET/MR Protokolle für die Onkologie Time (min) PET PET BP1 PET BP2 MRI Localizers AC Other MR sequences AC Other MR sequences 1st bed posifon 2nd bed posifon Neuroradiologie, Kardiologie: eine Bettposition (PET), MRT für Untersuchungsdauer ausschlaggebend Onkologie: Patient mit vorliegendem Staging, spezifische Fragestellung: Ganz-/Teilkörper- PET, MRT fokussiert auf eine Region (z.b. Leber) Patient ohne Vordiagnostik: komplettes Ganzkörper-Staging mittels PET und MRT Martinez-Moeller A,, Beer AJ ; JNM 2012

10 Fokus Leber Time (min) PET BP PET (each 4 min) PET liver (20 min list mode) no PET MRI Localizers AC cor T1 TSE ax T2 haste fs AC cor T2 haste ax T2 haste fs ax DWI CM ax VIBE Dyn. ax VIBE ax VIBE ax VIBE 4-5 bed positions head to pelvis 1 bed position liver lungs to pelvis

11 Potentieller Befundungsablauf 1. Übersicht: MIP PET 2. Dixon T1w VIBE zur anatomischen Korrelation 3. diagnostisches MR für bestimmtes Gebiet (fusioniert / side-by-side)

12 Tracer zur abdominellen Bildgebung 18 F-FDG (Fluor-Desoxy-Glukose): Aufnahme über Glut-1-Glucosetransporter Phosphorylierung durch Hexokinase, Akkumulation von FDG-6-Phosphat intrazellulär (keine weitere Verstoffwechslung möglich) HWZ: 110 min Applikation von ca MBq, min. vor Scanbeginn Strahlenbelastung: 5-10 msv MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG

13 Tracer zur abdominellen Bildgebung Somatostatin-Analoga: z.b. 68 Ga-DOTATOC, 68 Ga-DOTANOC spezifische Bindung an Somatostatin-Rezeptoren (SSTR, v.a. Subtyp 2, 5): SSTR-PET im Vgl. zu 111 In-Ocreotid: ca. 10 mal höhere Affinität geringere Strahlenbelastung: ca. 3,5 vs. 12 msv HWZ: 68 min Applikation von ca MBq, MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG

14 FDG-PET bei Lebermetastasen erhöhter Glukosemetabolismus bei Lebermetastasen => prinzipiell FDG-PET zum Nachweis geeignet (außer: schleimbild. Tumore) in Vergangenheit: Überlegenheit von PET gegenüber CT/MR postuliert (z.b. Kinkel K et al. Radiology. 2002; Ruers TJ et al. JCO. 2002) Krause/Buck/Schwaiger, Nuklearmedizinische Onkologie, ecomed 2007 Probleme: dickschichtige Untersuchungsparameter, keine dyn. MR- Untersuchungen, keine mod. MR-Techniken MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG

15 MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG

16 FDG-PET bei Lebermetastasen aktuelle Arbeiten: deutlich niedrigere Sensitivität von PET in Detektion von Lebermetastasen im Vgl. zum CT und MRT Limitationen von PET: Größe, hohe Hintergrundaktivität, Atemartefakte Leber (banana-artefacts) Anzahl der entdeckten Metastasen durch Größe MR mit DWI MR ohne DWI PET/CT > 20 mm mm <10 mm PET DWI invertiert Coenegrachts K, et al.. Eur Rad Feb 1;19(2): MR/PET Munich (TUM/LMU), funded by the DFG

17 PET/MR bei Lebermetastasen zunehmende aggressivere Behandlung bei umschriebener Lebermetastasierung (atypische Teilresektion, RFA, SIRT, ) sinnvoll nur, wenn exakte Ausdehnung der Metastasen bekannt ist und bei leberdominanter Erkrankung Präoperativ / präinterventionell synergistischer Effekt MR und PET MR für exakte lokale Ausdehnungsdiagnostik: state-of-the-art -Diagnostik: DWI; KM-Dynamik; PET zur Evaluation von extrahepatischen Herden: exakteres Staging PET/CT im Vgl. zu CT, potentielle Änderung der Therapie (z.b. CRC ca %, Chua S, et al. EJNMMI. 2007) bei Z. n. Resektion/lokaler Behandlung PET: keine Einschränkung durch Metallartefakte (OP-Clips) Zusatzinformation bei fraglichen Befunden: accumulating evidence

18 Kolorektales Ca, ca. 6 Monate postoperativ

19 PET/MR bei Lebermetastasen

20 SSTR-PET/MR bei neuroendokrinen Tumoren sehr hohe diagnostische Genauigkeit von markierten Peptiden (z.b. 68 Ga-DOTATOC/DOTANOC) durch spezifische Bindung an SSTR PET der Schnittbildgebung oft überlegen => hohe Zuverlässigkeit beim Staging Ausnahme: entdifferenzierte Tumore

21 neuroendokrine Tumore: SSTR-PET vs. MRT

22 neuroendokrine Tumore: SSTR-PET vs. MRT

23 [ 18 F]FDG-PET: HCC, CCC CCC: Sensitivität: 85% Stent-assoz. Speicherung: 58% Änderung des therapeutischen Managements in 30% HCC: Sensitivität: 56-62% Sensitivität Azetat: 87% ggf. Nachweis extrahepatischer Metastasen [Anderson et al., J Gastrointest Surg 2004]

24 FDG-PET/MR beim hepatozellulären Karzinom gut differenzierte HCC besitzen die Eigenschaft der Gluconeogenese => Akkumulation von FDG in Zelle verhindert Sensitivität nur bei ca. 62,5% potentielle Rolle der FDG-PET/MR beim HCC: Nachweis extrahepatischer Tumorabsiedlungen, z. B. zur Evaluation vor Listung zur Transplantation VIBE dynamic arterial VIBE dynamic portalvenous PET/MR PET ax PET/MR fusion

25 PET/MR: 67-year-old female, HCC PET/MR fusion MRI T2w MRI DWI MIP PET (PET/MR) VIBE dynamic w/o Gd VIBE dynamic arterial VIBE dynamic portalvenous

26 FDG-PET beim Pankreaskarzinom exokrines Pankreaskarzinom meist FDG-positiv im Vgl. zu Mehrphasen-CT und MRT nur gering erhöhte positive Nachweisrate (Größe, DD Entzündung) PET CT ERCP Sensitivität (%) Spezifität (%) Genauigkeit (%) Patienten: 89 maligne 70 benigne solide Läsionen Diederichs et al., Pancreas 2000 N-Staging schwierig wegen Nähe zum Primärtumor, kleinen LK (Sensitivität PET/CT 22%, Heinrich et al, Annals of Surgery 2005) => PET/CT cannot yet be recommended as part of the routine evaluation procedure for patients with suspected pancreatic cancer Hamer OW, Feuerbach S. Nature Clinical Practice Gastroenterology & Hepatology. 2006

27 PET/MR zur Therapieplanung PET/MR mit [ 68 Ga]DOTATOC; Patient mit metastasiertem medullärem SD-Ca; Leberfiliae nur partiell SSTR positiv CT arterial phase MR opposed phase DWI b 400 CT portalvenous phase PET/MR fusion PET

28 Lebermetastasen CRC: Responseevaluation nach SIRT T2w VIBE arteriell VIBE portalvenös FDG-PET/MR: PET PET/MR fusion DWI: ADC map

29 PET/MR: technische Schwierigkeiten im Bereich Abdomen [ 68 Ga]DOTATOC PET/CT: Biograph T Avanto [ 68 Ga]DOTATOC PET/MR Biograph mmr 3T MR Biograph mmr

30 Multiparametrische multimodale molekulare Bildgebung mmpi: molecular / multimodal Multiparametric Imaging mmptp: molecular / multimodal Multiparametric Therapy Planning mmpre: molecular / multimodal Multiparametric Response Evaluation MR spectroscopy Diffusion weighted imaging Perfusion / permeability (DCE MRI / CT,...) mmpi molecular / multimodal Multiparametric Imaging Reporter gene imaging Specific targets: SSTR, integrins, PSMA,... Proliferation: [ 18 F]FLT-PET 3D volumetric data Metabolism: [ 18 F]FDG-PET 2D axial images

31 mmpi mit PET/MR: Lebermetastasen bei NET PET T2 haste fs v-ep Fusion T2 - PET DWI: ADC-map k-trans MR/PET Munich k-trans (TUM/LMU), funded by the DFG

32 mmpi mit PET/MR: voxel-by-voxel Analyse von quantitativen Daten T1w fs + Gd [ 18 F]FDG PET/MR DCE-MRI: iauc 60 [ 18 F]FDG PET/DW-MRI Scatter plot: 3D cloud of points correlation ADC-SUV

33 Tracer in der PET für die molekulare Bildgebung Wester HJ, Clin Cancer Res 2007

34 mmpre: Multiparametrische Responseevaluation mit PET/MR cect before CTx [18F]FLT PET/MR: Fusion T2w-PET Scatter Plot before CTx Scatter Plot during CTx after Fusion end of CTx [18F]FLTceCT PET/MR: ADC-PET Scatter Plot before CTx Scatter Plot during CTx

35 Zusammenfassung / Ausblick Mehrwert der PET/MR im Bereich Leber / Pankreas: FDG-PET/MR: synergistischer Wert v.a. in der Kombination: Leberdiagnostik mit MRT, Abklärung extrahepatischer Filiae mit PET Z. n. lokaler Therapie von Lebermetastasen (RFA, Teilresektion) Responseevaluation SSTR-PET/MR bei NET: exakte Ausdehnungsdiagnostik (Primärtumor, Metastasen) PPRT: Theranostics prätherapeutisch, Response Evaluation potentielle zukünftige Einsatzmöglichkeiten der PET/MR: Ø Optimierung der Bildqualität im Abdomen durch Bewegungskorrektur, z.b. für Strahlentherapieplanung (Stereotaxie, IMRT) Ø mmpi: multiparametrische Bildgebung zur Optimierung von Therapieplanung, Prognoseabschätzung und Responseevaluation

36 Die Zukunft von PET/MR?

37 Markus Schwaiger Florian Gärtner Michael Souvatzoglou Christoph Rischpler Ernst J. Rummeny Matthias Eiber Stephan Metz Maximilian Reiser Peter Bartenstein Acknowledgements Stephan Nekolla Sybille Ziegler Sebastian Fürst Isabel Dregely Axel Martinez-Möller Gaspar Delso Sylvia Schachoff Anna Winter Gitti Dzewas Coletta Kruschke PET- and Cyclotron-Team Hans-Jürgen Wester Johannes Notni Michael Herz Petra Watzlowik Jens Siveke Mert Erkan Christoph Michalski Jörg Kleeff