Gehirntumore in den westlichen Industrienationen nehmen einen vergleichsweise geringen Anteil unter den malignen Erkrankungen ein. Verglichen mit anderen Krebsarten wie Brust- oder Lungenkrebs treten sie lediglich mit einer Häufigkeit von etwa einer Neuerkrankung auf 10 000 Einwohner pro Jahr auf (Schlegel und Wiestler, 2001). In Deutschland allein beträgt ihr Anteil an allen bösartigen Neubildungen etwas mehr als zwei Prozent (Schön et al., 1999), altersbezogen betrachtet, stehen sie jedoch bei Kindern mit 20 % an zweithäufigster Stelle (Batzler et al., 2002). Den größten Anteil bei den primär neu auftretenden Hirntumoren im zentralen Nervensystem (ZNS) bilden hierbei die Gliome (Poeck und Hacke, 2001).

Im Bereich der radiologischen Diagnostik sind heutzutage die in den siebziger Jahren entwickelte Computertomographie (CT) von G. N. Hounsfield und die Magnetresonanztomographie (MRT) von P. C. Lauterbur die beiden wichtigsten Nachweisverfahren für Hirntumore (Zimmer und Traupe, 2001). Die Aussagen dieser Verfahren sind jedoch bezüglich einiger Fragestellungen beschränkt. Möchte man beispielsweise zwischen niedrig- und hochgradig malignen Tumoren unterscheiden, so sind MR-Untersuchungen mit T1-, T2-Wichtung, gemessener Protonendichte oder deren Kombinationen nicht ausreichend spezifisch (Just und Thelen, 1988). Um die Aussagekräftigkeit der MRT zu verbessern, wurden zusätzlich Kontrastmittel (KM) verwendet. Obwohl das auf Gadolinium basierende paramagnetische KM Gd-DTPA deutlich zu einer Erhöhung der Spezifität und Sensitivität in der Diagnostik von Hirntumoren beigetragen (Carr et al., 1984;Healy et al., 1987;Schwaighofer et al., 1990) hat, läßt eine Anreicherung des KM oder dessen Fehlen keine genauere Differenzierung zwischen einem niedrig- oder einem hochgradigen Tumor zu. Weiterhin können gerade bei dem heterogenen Aufbau der häufig auftretenden Gliome durch Biopsien gewonnene Proben zu Fehlern bei der Bestimmung des histologischen Grades führen (Glantz et al., 1991;Russel und Rubinstein, 1989). Ein wesentlicher Grund hierfür ist, daß man anhand der mit KM durchgeführten konventionellen MRT- oder CT-Untersuchungen nicht das korrekte, höchstmaligneste Areal des Tumors für die durchzuführende Biopsie erkennen kann. Daraus resultierend, kann in der weiteren Behandlung die Wahl auf eine suboptimale Therapie fallen. Um dies zu verhindern, muß darum eine genaue Diagnostik und Differenzierung der verschiedenen Hirntumore vorausgehen.

Hierfür sind neben wesentlichen Kenntnissen über die Tumormorphologie auch Aussagen speziell über die Vaskularisation wichtig. Einerseits ist bekannt, daß für das Tumorwachstum ab einer bestimmten Größe (Fläche größer als 0,125 mm²) die Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen nicht mehr gewährleistet ist und deswegen neue Gefäße ausgebildet werden müssen (Folkman, 1971). Andererseits zeigten zusätzlich allgemeine Tumorstudien, daß eine erhöhte Malignität gleichzeitig mit einer verstärkten Vaskularisation einhergeht (Brem et al., 1972;Macchiarini et al., 1992;Weidner et al., 1991). Aus diesem Grunde beschäftigten sich viele Arbeiten mit der Quantifizierung des zerebralen Blutvolumens (CBV) und des zerebralen Blutflusses (CBF). Die Bestimmung dieser vaskularisationsabhängigen Parameter erfolgte mit unterschiedlichen Verfahren und verschiedenen Spurstoffen. Überwiegend wurden hier dynamische Verfahren angewandt, bei welchen der Spurstoff als Bolus injiziert und anschließend die zeitliche Verteilung im Tumor oder Gewebe gemessen wird.

Von der dynamischen CT her ist bekannt, daß die gemessenen Dichte-Zeit-Kurven nach KM-Applikation zur Differentialdiagnosenfindung beitragen können und außerdem funktionelle Informationen bezüglich der Blut-Hirn-Schranken(BHS)-Integrität und der Permeabilität liefern (Flower et al., 1985;Hopper et al., 1987;Young et al., 1980). Ferner können ebenso wie mit Hilfe der Positronenemissionstomographie (PET) und der Single-Photon-Emissionscomputertomographie (SPECT) Aussagen über das CBF und das CBV getroffen werden (Hirano et al., 1996;Mineura et al., 1997;Mineura et al., 1999;Namba et al., 1996;Roberts et al., 2002). Eine weitere Möglichkeit der CBF-Bestimmung besteht auch unter Verwendung des stabilen Spurstoffes Xenon in der CT (Nakagawa et al., 1998).

Die Nachteile der bisher beschriebenen Verfahren bestehen darin, daß sowohl die PET als auch die SPECT über eine schlechte räumliche Auflösung verfügen und somit eine schlechte Sensitivität gegenüber kleinen Läsionen aufweisen (Roberts und Dillon, 2000). Außerdem sind die PET und die Xenon-CT nicht überall klinisch verfügbar, und alle bisher genannten Verfahren weisen zudem für den Patienten eine Belastung in Form von Röntgen- oder radioaktiver Strahlung auf. Belastungsfrei ist demgegenüber die dynamische MRT (dMRT), welche außerdem auf Grund der besseren Signalanreicherung gegenüber der CT zu besseren Ergebnissen führen kann (Graif et al., 1985).

Bei allen Verfahren bedarf es einer genauen Kenntnis des Konzentrations-Zeit-Verlaufes des als Bolus applizierten Spurstoffes im Gewebe. Als Spurstoff wird bei der dMRT das KM Gd-DTPA verwendet, bei anderen Verfahren, die ähnlich funktionieren wie beispielsweise die PET, werden radioaktive Stoffe an Stelle des KM benutzt.

Auf den Konzentrations-Zeit-Verlauf kann indirekt über mathematische Beziehungen anhand der zeitlichen Veränderung des gemessenen Signals nach Applikation des KM (oder eines anderen Spurstoffes) zurückgeschlossen werden. Mit einem Modell können dann bei bekanntem Konzentrations-Zeit-Verlauf Aussagen über bestimmte Gewebeparameter erfolgen. Bisherige Studien an unterschiedlich lokalisierten Tumoren lieferten funktionelle Informationen sowohl über das Blutvolumen und den Blutfluß (Kety et al., 1995), die Gefäßpermeabilität (Brix et al., 1991;Tofts et al., 1995;Tofts et al., 1999;Tofts und Kermode, 1991), das interstitielle Volumen (Tofts et al., 1995;Tofts et al., 1999;Tofts und Kermode, 1991), das Zellvolumen (Degani et al., 1997;Donahue et al., 1995) als auch über die BHS-Integrität. Unter Anwendung der dMRT können diese Parameter für eine Differenzierung der Gliome untereinander (Aronen et al., 1994;Hacklander et al., 1996;Jackson et al., 2003;Knopp et al., 1999;Lam et al., 2001;Lee et al., 2001;Provenzale et al., 2002;Roberts et al., 2000;Shin et al., 2002;Yang et al., 2002) und zur Abgrenzung gegenüber anderen Hirntumoren (Cho et al., 2002;Hacklander et al., 1995;Hartmann et al., 2003;Kremer et al., 2003;Law et al., 2002;Sugahara et al., 1999;Sugahara et al., 1999;Zhu et al., 2000) herangezogen werden.