Aus der Klinik für Strahlenheilkunde
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

DISSERTATION

Stellenwert der Bildfusion von Positronenemissionstomographie und Computertomographie bei onkologischen Erkrankungen des Pankreas

Zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Stefan Markus Niehues

aus Köln

Dekan: Prof. Dr. med. Dudenhausen

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. N.Hosten
2. Prof. Dr. med.C.Clausen
3. Prof. Dr. med. Dr. h.c. R.Felix

Datum der Promotion: 08.02.2002

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
  • 1.1  Tumoren des Pankreas
    • 1.1.1  Klinik
    • 1.1.2 Bildgebung
    • 1.1.3 Therapie
  • 1.2 Entzündliche Läsionen des Pankreas
    • 1.2.1  Klinik
    • 1.2.2 Bildgebung
    • 1.2.3 Therapie
  • 1.3 Problemstellung
• 2 Material und Methoden
  • 2.1  Patientenkollektiv
  • 2.2  Etablierte bildgebende Diagnostik
    • 2.2.1  Computertomographie (CT)
    • 2.2.2 Positronenemissionstomographie
  • 2.3 Bildfusion
    • 2.3.1  Registrierung
    • 2.3.2 Visualisierung
    • 2.3.3 Validierung
    • 2.3.4 Statistische Methoden
• 3 Ergebnisse
  • 3.1  Allgemein
    • 3.1.1  Das Patientenkollektiv
    • 3.1.2 Die Bildfusion
  • 3.2 Pankreaskarzinomdetektion
    • 3.2.1  Computertomographie
    • 3.2.2 Positronenemissionstomographie
    • 3.2.3  Bildfusion
  • 3.3 Umgebungsinfiltration
    • 3.3.1  Computertomographie
    • 3.3.2 Positronenemissionstomographie
    • 3.3.3 Bildfusion
  • 3.4 Lymphknoteninfiltration
    • 3.4.1  Computertomographie
    • 3.4.2 Positronenemissionstomographie
    • 3.4.3 Bildfusion
  • 3.5 Fernmetastasen
    • 3.5.1  Computertomographie
    • 3.5.2 Positronenemissionstomographie
    • 3.5.3 Bildfusion
  • 3.6 Biopsieplanung
  • 3.7 Fallbeschreibungen
    • 3.7.1  Zusätzlich entdecktes Bronchial-Karzinom
    • 3.7.2 Gallensignal
• 4 Diskussion
  • 4.1  Computertomographie
    • 4.1.1  Methodendiskussion
    • 4.1.2 Ergebnisdiskussion
  • 4.2 Positronenemissionstomographie
    • 4.2.1  Methodendiskussion
    • 4.2.2 Ergebnisdiskussion
  • 4.3 Bildfusion
    • 4.3.1  Methodendiskussion
    • 4.3.2 Ergebnisdiskussion
• 5 Zusammenfassung
• Literatur
• Lebenslauf
• Danksagung

Tabellen

• Tabelle 2.1: CT-Parameter im Vergleich
• Tabelle 3.1: Diagnosenverteilung des Patientenkollektives
• Tabelle 3.2: Mediane Fehler für die CT/MRT-Registrierung
• Tabelle 3.3: Maximale Fehler für die CT/MRT-Registrierung
• Tabelle 3.4: Vierfeldertafel der CT
• Tabelle 3.5: Vierfeldertafel der PET
• Tabelle 3.6: Vierfeldertafel der Bildfusion
• Tabelle 3.7: Vergleich der Bildfusion mit der CT
• Tabelle 3.8: Läsion: Vergleich der Bildfusion mit der Histologie
• Tabelle 3.9: Läsionsdetektionsergebnisse (n=70)
• Tabelle 3.10: Vierfeldertafel der CT
• Tabelle 3.11: Vierfeldertafel der Positronenemissionstomographie
• Tabelle 3.12: Vierfeldertafel der Bildfusion
• Tabelle 3.13: Umgebungsinfiltrationsergebnisse (n=33)
• Tabelle 3.14: Vierfeldertafel der CT
• Tabelle 3.15: Vierfeldertafel der Positronenemissionstomographie
• Tabelle 3.16: Vierfeldertafel der Bildfusion
• Tabelle 3.17: Lymphknotenbeurteilung (n=34)
• Tabelle 3.18: Vierfeldertafel der CT
• Tabelle 3.19: Vierfeldertafel der Positronenemissionstomographie
• Tabelle 3.20: ierfeldertafel der Bildfusion
• Tabelle 3.21: Vergleich der verschiedenen Bildmodalitäten
• Tabelle 4.1: Vergleich der CT-Parameter
• Tabelle 4.2: Karzinomdetektionsergebnisse verschiedener Arbeitsgruppen
• Tabelle 4.3: Übersicht der Ergebnisse verschiedener Arbeitsgruppen (k.A.= keine Angabe)

Bilder

• Abbildung 2.1: Manuelle Transformation: Rotation in der X, Y und Z-Achse sowie Translation in der X, Y und Z-Achse
• Abbildung 2.2: Prinzip der automatischen Registrierung
• Abbildung 2.3: Farbtransformation eines PET von der Grauwertdarstellung in die Regenbogenfarbtabelle.
• Abbildung 2.4: Fertiges Bildfusionsbild
• Abbildung 2.5: System der Vanderbilt-Datensätze
• Abbildung 3.1: Art der Befundsicherung
• Abbildung 3.2: Links oben: Die CT in arterieller Phase gibt keinen Anhalt für eine Läsion des Pankreas. Rechts oben: Die PET zeigt einen kleinen Fokus im Pankreaskopf, die exakte anatomische Zuordnung ist nicht möglich. Links unten: Die Bildfusion von CT und PET zeigt einen deutlichen Fokus im Pankreaskopf, der Tumor konnte histologisch gesichert werden.
• Abbildung 3.3: Links oben: Die CT zeigt in nativer Phase eine unscharfe Pankreaskopfvergrößerung. Rechts oben: Die PET ist von beiden Auswertern als unauffällig eingestuft worden. Links unten: Die Bildfusion projiziert einzelne Aktivitätsanreicherungen auf das den Stent umgebende Gewebe.
• Abbildung 3.4: Links oben: Die CT zeigt eine hypovaskuläre Läsion des Pankreaskopfes. Rechts oben: Die PET zeigt ein hyperaktives Areal im Pankreaskopf auf. Links unten: Die Bildfusion demonstriert das Aktivitätsareal, welches dem Tumor und der Umgebungsinfiltration entspricht. Es reicht über den Pankreaskopf hinaus und umfasst umgebendes Gewebe und Gefäßstrukturen (Pfeil).
• Abbildung 3.5: Links oben: Die CT zeigt eine solitäre Raumforderung mit Umgebungsinfiltration im Pankreaskopf. Rechts oben: Es wurde ein hochgradiger Verdacht auf eine Neoplasie sowie paraaortalen Lymphomen geäußert. Links unten: Projektion des Signals der PET auf Lymphknoten links paraaortal. Ebenfalls konnte eine Umgebungsinfiltration belegt werden.
• Abbildung 3.6: Links oben: In der kontrastmittelgestützten CT (koronare Reformatierung) kann eine große nekrotische Metastase indentifiziert werden (Pfeile). Der Pankreaskopf erscheint im Gesamten hypovaskulär oder nekrotisch (dicker Pfeil). Rechts oben: Die PET zeigt aktives Gewebe an den Grenzen der Lebermetastase (weißer Pfeil). Der Pankreaskopf scheint bis auf eine kleine Nekrose stoffwechselaktiv zu sein (Pfeile). Links unten: Die Bildfusion belegt den ventralen Anteil des Pankreaskopfes als am meist geeignetestes Areral für eine Punktion. Zur Punktion der Lebermetastase eignet sich einzig ein hinter der Rippe gelegenes Areal.
• Abbildung 3.7: Links oben: CT des Thorax, kaum sichtbare Verschattung im linken Unterlappen. Rechts oben: Deutliches Signal (Pfeil) in der linken dorsalen Lunge. Links unten:Projektion des Signals in das Segment 6 (Pfeil). Histologisch konnte ein Bronchialkarzinom gesichert werden.
• Abbildung 3.8: Links oben: Die CT zeigt eine unauffällige Gallenblase. Rechts oben: Die PET zeigt eine Signalanhebung im Bereich der Gallenblase oder der Leber. Rechts unten: Die Bildfusion projeziert das Signal auf die ventrale Gallenblasenwand
• Abbildung 4.1: Volumendarstellung der PET. Patient mit Lebermetastasen eines Pankreaskarzinoms. Mit hoher Aktivität erscheint auch die gefüllte Harnblase.
• Abbildung 4.2: a: Sagittales Schnittbild mit Verschiebung der Datenblöcke in der X-Achse. b: Skizze der Verschiebung dreier Datenwürfel
• Abbildung 4.3: Lagerungsabhängige Volumenschwankungen des Körpers machen eine Bildfusion unmöglich. Die Körperkonturen der CT (schwarz-weiß) überragen die Körperkonturen in der Positronenemissionstomographie (farbig) um mehrere Zentimeter, eine Bildfusion wäre ohne jeden diagnostischen Wert.
• Abbildung 4.4: Schwellenwertabhängige PET-Darstellung. Variiert man die Einstellung der Signalintensität der PET, so gibt es drei Bereiche die man erreichen kann. In Zeile 1 ist die Intensität zu gering eingestellt, die Bildfusion gibt kaum Hinweise auf eine Veränderung des Pankreasparenchyms. Erhöht man die Intensität leicht, ergibt sich ein Bild wie in Zeile 2: Der Pankreaskopf zeigt eine leichte Anreicherung, die aber im Vergleich zu üblichen Bildfusionsbildern gerade Anhalt zur weiteren Abklärung gibt. Eine Einstellung der Intensität, wie die für die optische Auswertung der PET verwendet wird, zeigt Zeile 3. Diese Einstellung ist für die Bildfusion optimal. Es zeigt sich eine großflächige Anreicherung im Pankreaskopf sowie eine Anreicherung in einem paraaortalen linksseitigen Lymphknoten. Wird die Intensität zu hoch eingestellt, gehen die Anreicherungen ineinander über (Zeile 4) und Leber- wie Milzparenchym zeigen eine überhöhte Aktivität. Einen Extremfall zeigt Zeile 5; bei diesen Bildern wurde die Intensität der PET auf ein Maximum eingestellt. Leber, Milz, Gefäße und das Pankreas zeigen eine hohe breitflächige Aktivität. Einstellungen unter dem optimalen Bereich können eine Läsion als unauffällig darstellen, überhöht man die Intensität der PET erscheint eine Läsion sehr weit fortgeschritten und weitere „Pseudoläsionen“ treten auf.
• Abbildung 4.5: Links oben: Die CT zeigt eine Pankreaskopfraumforderung und indirekte Tumorzeichen (Pfeil). Rechts oben: Die PET zeigt zwei Läsionen mittig des Abdomens (Pfeile). Links unten: Die Bildfusion projiziert die Läsionen auf den Pankreascorpus und einen paraaortalen Lymphknoten. Ein Lymphknotenbefall konnte histologisch gesichert werden, der Pankreascorpus war aber tumorfrei.