Moderne MR-Verfahren. Verbesserung von Hirndiagnostik und Therapiemonitoring. H. Lanfermann

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1 MI Moderne MR-Verfahren Verbesserung von Hirndiagnostik und Therapiemonitoring H. Lanfermann Institut für f r Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Cho

2 Moderne MR-Verfahren T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung, Quantifizierung FA*, Kurtosis Spektroskopie Diffusionstechniken, Mikrostruktur Differenzialdiagnose, Graduierung, * FA = Fraktionale Anisotropie Prognose Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

3 Moderne MR-Verfahren T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung, Quantifizierung FA, Kurtosis Spektroskopie Diffusionstechniken, Mikrostruktur Differenzialdiagnose, Graduierung, Prognose Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

4 Zystische Leukencephalopathie, 12J, m

5 T2-Mapping a b ROI Region of interest c d In T2-Map: SI =T2 in ms a-c : PD-T2w Image eines gesunden Kindes, 3,5 Monate alt. TR / TE 1,2,3 = 3000/15/75/135 ms). d : Quantitative T2-Map.

6 T2-Werte eines Normkollektivs (3. W 39. LJ) a. white matter of the frontal lobes 200 d. lentiform nuclei T2 (ms) b. white matter of the occipital lobes T2 (ms) e. caudate nucleus c. whitematter of the central region f. thalamus Age (months) Age (months) Ding XQ et al., Investigative Radiology, 2004

7 Myelinisierungsstörung? Patient A 2,2 M Patient B 21,5 M Patient C 34,5 M MR Morphologie nicht eindeutig

8 Ergebnisse der T2-Messungen: Myelinisierungsstörung bei Patient C

9 Verlaufskontrolle nach Knochenmarktransplantation (KMT) Metachromatische Leukodystrophie, 3. LJ M. n. KMT 16M. n. KMT 2J. n. KMT 3J. n. KMT MR Morphologie im Verlauf konstant

10 Ergebnisse der T2-Messungen T2 normalisiert sich Ding XQ et al, Eur J Paediatr Neurol, 2007

11 Empfehlung von KMT-Kandidaten ALD-Gen-Defekt, 12,5J KMT? T2-Messung + MR Spektro Kein Hinweis auf Demyelinisierung! Empfehlung keine KMT! Verlaufskontrolle!

12 Verlauf nach 1,5 Jahren T2 Messung + MR Spektro stabiler Normalzustand Empfehlung keine KMT!

13 Adrenoleukodystrophie (ALD) 7 J. Vor KMT 11 J. Nach KMT Verlauf nach KMT

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

15 Diffusions - Kurtosis

16 Diffusions - Kurtosis ADC Kurtosis Jensen et al, MRM 53(2005):1432 Lu et al, NMR Biomed 19(2006):236

17 Institut für Neuroradiologie JWG-Universität Frankfurt

18 BrainLAB Institut für Neuroradiologie JWG-Universität Frankfurt

19 Tumor Pyramidenbahn

20 Moderne MR-Verfahren T2-Mapping Standardisierte Verlaufsbeurteilung, Quantifizierung FA, Kurtosis Spektroskopie Diffusionstechniken, Mikrostruktur Differenzialdiagnose, Graduierung, Prognose Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

21 CIRS Composite Infrared Spectrometer

22

23

24 Prinzip der 1 H-MR-Spektroskopie Anregung Probe Signal NAA Frequenzband (1000 Hz) Cr Cho MI

25 Mittels 1 H-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.

26 Warum MR-Spektroskopie? Tumordiagnostik Neurodegenerationen Multiple Sklerose Pharma-Monitoring

27 Warum MR-Spektroskopie? Tumordiagnostik Neurodegenerationen Multiple Sklerose Pharma-Monitoring

28 Diagnostik intrazerebraler Tumoren Nachweis eines Tumors Graduierung Differenzialdiagnose Therapiemonitoring Prognose

29 Diagnostik intrazerebraler Tumoren Nachweis eines Tumors Graduierung Differenzialdiagnose Therapiemonitoring Prognose

30 Cho % vs. Ki-67 % (n = 101) Cholin (% vom tcr) r = + 0,81 p < 0, Proliferation (%, bestimmt mit Ki-67) Herminghaus et al NMR Biomed 2002;15:385-92

31 Cholinkonzentration von Gliomen Cho + 60%: Grad II Grad III MW+Std-Abw. MW+Std-Fehler Mittelwert (MW) Cho-Konzentrationen in AU/cm 3 (Cho-SI korrigiert für Spulenladung, Zahl der Akquisitionen und Messvolumen).

32 Verbesserung der MR-Diagnostik durch zusätzlichen Einsatz der 1 H-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+ 1 H-MRS 70,5 9,1 13,6 6,8 Möller-Hartmann et al. Neuroradiology 2002;44:371-81

33

34 1 H-MR-Spektrum einer 10 mmol/l wässrigen Lösung von Cholin und Kreatin bei 1,5 + 3T

35 Single Voxel Spectroscopy (SVS) 5-15 min Chemical shift imaging (CSI) 20 min Cho

36 ¹H-CSI Heterogenität der Glioblastome Tumorrandgebiete Cho

37 Diagnostik intrazerebraler Tumoren Nachweis eines Tumors Graduierung Differenzialdiagnose Therapiemonitoring Prognose

38 TE 144 ms Cho TE 30 ms

39 Majos C. et al. AJNR 2004;25:1696 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 TE 30 ms TE 136 ms

40 * * Taurin-Peak bei Medulloblastomen im Vergleich zu pilozytischen Astrozytomen signifikant erhöht! Panigraphy A et al. AJNR 2006;27:560-72

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

42 Diagnostik intrazerebraler Tumoren Nachweis eines Tumors Graduierung Differenzialdiagnose Therapiemonitoring Prognose

43 Zufallsbefund M, 43J Verlauf 6 Monate später

44

45 Creatin Ein prognostischer Marker für niedriggradige Astrozytome? 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.

46 Warum MR-Spektroskopie? Tumordiagnostik Neurodegenerationen Multiple Sklerose Pharma-Monitoring

47 T SVS 3 T CSI Cr Cr (mmol/l) tnaa (mmol/l)

48 µ-ins Cho Multiple Sklerose W, 37 J; größenprogred. Herd NAA Cho µ-ins

49 Biochemie Pharmakologie Molekulare Bildgebung in vivo 1 H-/ 31 P-/ 13 C- MRS PET/SPECT

50 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 Schnellere, präzisere Diagnostik für eine individuell optimierte und kostengünstige Therapie! Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

51 Institut für f r Neuroradiologie der MHH T2- und Spektroskopie-Gruppe Dr. Dr. X.Q. Ding Dr. E. BültmannB Dr. P. Raab Dr. F. Donnerstag Dr. M. Bokemeyer Dr. A. Giesemann Ray Massey

52 MI Moderne MR-Verfahren Verbesserung von Hirndiagnostik und Therapiemonitoring H. Lanfermann Institut für f r Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie Cho

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