Bildgebende Differentialdiagnostik von Hirnmetastasen

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1 Bildgebende Differentialdiagnostik von Hirnmetastasen Marlies Wagner Institut für Neuroradiologie

2 Hirnmetastasen - Häufigste intrakranielle Neoplasie beim Erwachsenen; Inzidenz steigend - 20 bis 40% aller Patienten mit metastasierter Neoplasie haben intrakranielle Metastasen - in 50 85% multiple Hirnmetastasen - MRT Methode der Wahl für Screening, Initialdiagnose/Staging und Verlaufskontrollen: scharf umschriebene, zystische oder solide Raumforderungen Zysten gefüllt mit mukoider Matrix, nekrotischem Material oder hämorrhagischer Flüssigkeit perifokales vasogenes Ödem dysproportional ausgeprägt aufgrund der erhöhten Permeabilität der Tumorblutgefäße der solide Anteil ist meist weichteilisointens KM-Anreicherungsmuster homogen oder zirkulär Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2012;53: ; Leitlinien DGN

3 Hirnmetastasen: MRT Technik und Sequenzen: o 3-14% der Metastasen sind primär eingeblutet (T1w hyperintens, T2*w hypointens) T2* oder SWI sensitivste Sequenz zur Detektion kleiner hämorrhagischer Metastasen o T1 nativ (Melanin, Blutreste), T2* oder SWI bei Melanom o höhermolares KM o ggf. höhere KM-Dosis und längerer Abstand zwischen KM-Applikation und Sequenzakquisition erhöhen Detektionsrate o stark kontrastreiche T1-Sequenzen (z.b. VIBE; SPACE; SPGR statt MPRAGE, SE) MPRAGE VIBE Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2012;53: ; Leitlinien DGN

4 - Absiedlung von hämatogenen Metastasen im Gehirn an Stellen turbulenten Flusses (Kalibersprüngen oder Endarterien) Häufigste Lokalisation supratentoriell daher an der Grenze zwischen grauer und weißer Substanz und in den arteriellen Grenzzonen - Verteilung der Metastasen proportional zum Blutfluss zu und dem Gewicht der Hirnabschnitte: Hirnstamm (3-5%) < Zerebellum (10-15%) < supratentoriell (80-85%) - Lokalisation der Metastase abhängig von Lokalisation des Primärtumors: Metastasen in der hinteren Schädelgrube häufig von retroperitoneal (Batson Plexus Drainage Beckenvenen via thorakale Venen in vertebrale Plexus) Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2012;53: ; Leitlinien DGN

5 Ovarial-Ca SCLC Mamma Leiomyosarkom Nierenzell-Ca CBV NSCLC Rektum-Ca Melanom

6 Unterscheidung zu anderen Raumforderungen - Histologische Diagnosesicherung (stereotaktische Biopsie oder offene Operation), da es sich auch bei bekannter Tumorerkrankung bei singulären zerebralen Raumforderungen in bis zu 10% der Fälle nicht um Metastasen, sondern andere Läsionen handelt Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2012;53: ; Leitlinien DGN; Villanueva-Meyer JE et al., Eur J Radiol Jun;91:88-92.; Blasel S et al., Acta Neurochir 2010; 152: ; Eun JL et al.; AJR 2011; 196:71-76

7 Abszess

8 Hirneigener Tumor CBV

9 - Unterscheidung zu anderen Raumforderungen: - Abszess: DWI/ADC - Flächige FLAIR-Veränderungen hirneigen - DD hirneigener Tumor Untersuchung periläsionales Gewebe (Infiltration?): Advanced MRI: HIRNEIGEN > METASTASE, wenn: o 1 H Spektroskopie: Erhöhte Rate Cho/Cr oder Cho/NAA o DWI: ADC-Minderung o DTI: mean diffusivity (MD)-Minderung o 3D T1ρ (Permeabilitätsmessung): T1ρ-Abfall o PWI: rcbv-anstieg hirneigen NSCLC Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2012;53: ; Leitlinien DGN; Villanueva-Meyer JE et al., Eur J Radiol Jun;91:88-92.; Blasel S et al., Acta Neurochir 2010; 152: ; Eun JL et al.; AJR 2011; 196:71-76

10 Blasel S et al., Elevated peritumoural rcbv values as a mean to differentiate metastases from high-grade gliomas. Acta Neurochir 2010; 152:

11 Herausforderung an die Bildgebung: therapieassoziierte Veränderungen

12 Kontrolle nach 3 Monaten

13 Progress oder Radionekrose??

14 Progress oder Radionekrose? - Problem: Strahlennekrose und Progress nicht sicher zu unterscheiden KM-Anreicherung, häufig Mischung aus beidem - Inzidenz von Radionekrose bis zu 47%, abhängig von Dosis, Behandlungsdauer und behandeltem Hirnvolumen - gleichzeitige Chemotherapie erhöht das Risiko einer Strahlennekrose auf das mindestens 3-fache - Frühe Effekte der Radionekrose: Effekte aus Vasodilation, BBB-Störung und resultierendem Ödem häufig keine Therapierelevanz, ggf. Steroide - Verzögerte Effekte: endotheliale Apoptose und Neuroinflammation Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2012; 53: ; Leitlinien DGN; Belohlavek O,et al. ; Eur J Nucl Med 2003;30:

15 Progress oder Radionekrose? Dose distribution at GKR Gd-MRI 1 month following GKR Gd-MRI 3 months after GKR, classified as SD in acute phase final Gd-MRI 7 months after GKR, classified as SD in late phase Tumor necrosis and viable tumor cells were observed at the periphery and center of the lesion, respectively Zeitpunkt der Differenzierbarkeit? Sakuramachi N et al., Oncol Lett. 2017;14:

16 Maligne: SI-Verlust zwischen 15 und 55min, Rand scharf bis 15min, KM-Anreicherung erkennbar bis 55min Zeitabhängigkeit des KM-Verhaltens in den Läsionen ist genesespezifisch Subtraktion 15min 55min: Maligne: Zentrum mit KM-Flecken Strahlennekrose: Zentrum homogen schwarz (Ursache: Tumorgewebe mit relativ intakten Gefäßen reichern schnell KM an, bei Radionekrose mit nicht mehr intakten Gefäßen langsame Anreicherung Wagner S et al., Neuro Oncol. 2017;19: Strahlennekrose: SI-Verlust zwischen Rand und Zentrum, zunehmender zentripetaler Kontrast und zunehmende SI zentral zwischen 15 und 55min

17 Progress oder Radionekrose? - Läsionsquotient (LQ), definiert als Quotient zwischen maximalem Querdurchmesser eines definierbaren Knotens auf T2WI zum maximalen Querdurchmesser der KM- Anreicherung : LQ <0.3 Strahlennekrose LQ Mischung Tumor/Nekrose LQ >0.6 Tumorprogress/-rezidiv - 1 H CSI: am zuverlässigsten bei Cho-Anstieg im Verlauf - MR-Perfusion mit rcbv max : - ~ 2fach erhöhtes rcbv max Tumor - rcbv max /weißen Substanz 2.00; rcbv max /grauen Substanz 1.85 bei rcbv max /GM > 1.85 Nekrose ist ausgeschlossen - rcbv max /gesundem Gewebe > 2.1 Sensitivität 100% und Spezifität 95.2% für Tumor - rcbv max /gesundem Gewebe > 2.0 Sensitivität 56% und Spezifität 100% für Tumor Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2011; 53: ; Leitlinien DGN; Belohlavek O,et al. ; Eur J Nucl Med 2003;30: ; Filss CP Clin Transl Imaging 2017;5: ; Cicone F et al., Eur J Nucl Med Mol Imaging 2015; 42: ; Galldiks N et al., NeuroImage:Clinical 2017; 13: ; Minniti G et al., Radiat Oncol. 2011;6:48; Stockham AL et al., J Neurooncol. 2012; 109:149-58; Verma N et al., Neuro Oncol. 2013;15:515-34; Hoefnagels FW et al., J Neurol. 2009;256:878-87; Mitsuya K et al., J Neurooncol. 2010;99:81-88; Huang J et al., Magn Reson Imaging. 2011;29: ; Sakuramachi N et al., Oncol Lett. 2017;14:

18 - F-DOPA (3,4-Dihydroxy-6-[18F]-Fluoro-L-Phenylalanin)-PET (qualitativer bzw. semiquantitativer Ansatz) Sensitivität 81,3%, Spezifität 84,3% bzw. bis knapp über 90% Sensitivität und Spezifität; direkter Vergleich PWI mit 76% vs. 92% positive Vorhersage - FET (O-2-[18F]Fluoroethyl)-L-Tyrosine)-PET bei Kombination statische mit dynamischen Daten gibt mit einer Zuverlässigkeit von 87-93% Unterschied Progress/Nekrose bei Metastasen (2 Studien) - MET (11C-Methyl-L-Methionin)-PET (semiquantitativer Ansatz) mit ROIbasiertem Vergleich Tumor/Gehirn-ratio Sensitivität und Spezifität von 70-80% Beresova M et al., MAGMA Sep 22.[Epub ahead of print]; Lee EK et al., Acta Radiol 2011; 53: ; Leitlinien DGN; Belohlavek O,et al. ; Eur J Nucl Med 2003;30: ; Filss CP Clin Transl Imaging 2017;5: ; Cicone F et al., Eur J Nucl Med Mol Imaging 2015; 42:

19 Progress oder Radionekrose? Chemical exchange saturation transfer (CEST) MRT - Markierung an bestimmte Proteine und Peptide gebundener, aber austauschbarer Protonen durch unterschiedliche Radiofrequenzimpulse - Bei Austausch dieser zuvor gebundenen Protonen an freies Wasser Modifizierung des MR-Kontrastes spezifische Spektren - Amide proton transfer (APT)-CEST: Amidprotonen in geringer Konzentration in endogenen Proteinen und Peptiden im Gewebe Vielversprechende Ergebnisse zur Differenzierung Tumor/ Strahlennekrose bei Gliomen in Ratten und Graduierung von Gliomen beim Menschen Vitales Tumorgewebe hat höhere Zellularität und deshalb höheren Anteil von Peptiden und Proteinen als Nekrose Konzentration und Austauschrate von Amidprotonen in mobilen Proteinen und Peptiden Nekrose < Tumor Mehrabian H et al., Clin Cancer Res. 2017;23:

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