4 Diskussion

↓68

Neue Erkenntnisse in der Diagnostik des Pankreaskarzinoms konnten zu einer Verbesserung der Überlebenschancen der betroffenen Patienten führen. Trotzdem bleibt das Pankreaskarzinom eine Diagnose mit schlechter Prognose. Die chirurgische Resektion stellt nach derzeitigem Stand der Wissenschaft die Therapie der Wahl dar, da sie den einzig kurativen Ansatz dieses Krankheitsbildes bietet. Obgleich die Kriterien der Tumorresektabilität bei verschiedenen Autoren variieren (14), herrscht Einigkeit über den Einfluss einer Gefäßinfiltration auf den Operationserfolg. Ebenfalls wird eine Lymphknoteninfiltration des Ligamentum hepatoduodenale als zusätzliches Kriterium der Inoperabilität akzeptiert. Diese Kriterien wurden für alle Untersuchungsverfahren angewand. Das Vorliegen von Fernmetastasen gilt ebenfalls als Kontraindikation für einen kurativen Resektionsversuch. Die vorliegende Arbeit untersucht einzelne radiologische Screeningverfahren hinsichtlich ihrer Möglichkeiten des Stagings.

Es liegen umfangreiche Publikationen für die CT und die PET über das Staging von Pankreaskarzinomen vor. Bei der Läsionsdetektion konnten die Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen bestätigt werden. Hinsichtlich der Detektion von Umgebungs- und Lymphknoteninfiltration sowie der Fernmetastasierung gibt es wenige Angaben in der Literatur.

4.1  Computertomographie

4.1.1  Methodendiskussion

↓69

Durch die Entwicklung von Mehrzeilen-Spiral-CT konnte eine Verbesserung auf dem Gebiet der Pankreaskarzinomdetektion erzielt werden. Die Möglichkeit, größere Volumina in kürzerer Zeit oder das gleiche Volumen in dünnerer Schichtung zu untersuchen, hat die diagnostische Genauigkeit erhöht (41).

Vergleichbare Studien zur Hydro-CT (orale Kontrastierung mit 800-1000 ml Flüssigkeit) haben gezeigt, dass die intestinale Kontrastierung mit Flüssigkeit eine Abgrenzung des Pankreas zur Magenhinterwand erlaubt und eine Duodenumnegativkontrastierung bewirkt. Da sie mit keinen wesentlichen Nebenwirkungen verbunden ist, hat sie sich ebenfalls als Standard durchgesetzt (15, 20, 39).

Die Rückenlagerung der Patienten wird von den meisten Arbeitsgruppen bevorzugt (6, 41, 56), einzig Richter et al. (20) positionieren den Patienten in 30° RAO-Lage zur besseren Distention der pars descendens duodeni. Die Vorteile einer mehrphasigen CT zeigten Graf et al. 1997 auf (57). Einen Überblick über die CT-Parameter dieser und anderer Arbeitsgruppen gibt Tabelle 4.1:

↓70

Tabelle 4.1: Vergleich der CT-Parameter

Autor

Gerät

Kontrastmittel

Schichtdicke

Pitch

techn. Angaben:

Zeman et al. (14)

GE HiSpeed

150 ml Omnipaque 300

5 mm

1

120 kV, 280-350

mA

Richter et al. (56)

Siemens Somatom Plus S

130 ml Ultravist 370

6 mm

0,5

120 kV, 165 mA

Nishiharu et al. (21)

GE HiSpeed Advantage

2 ml/kg Lopamiron 300

3 mm

1,5

120 kV, 220-240 mA

eigene Studie

Siemens Somatom Plus

100 ml Ultravist 370

8 mm

1

120 kV, 240 mA

Die Anfertigung der Bilder in arterieller Phase wird von allen Arbeitsgruppen zur Diagnostik des Pankreaskarzinoms akzeptiert, da durch den hohen fibrotischen Anteil die Minderperfusion des Karzinomareals zu dem Zeitpunkt am besten zu sehen ist.

4.1.2 Ergebnisdiskussion

Hinsichtlich der Tumordetektion erreichte unsere Studie in ihrem Kollektiv von 70 Patienten eine Sensitivität von 75,5 % bei einer Spezifität von 64%. Richter et al. erreichten in einer vergleichbaren Studie mit 211 Patienten eine Sensitivität von 92,5% bei einer Spezifität von 96% (56). Die vorliegende Studie wies eine geringere Prävalenz im Vergleich zu vorliegender Arbeit auf (38,8% zu 64,3%), auch war die Altersstruktur der Richter-Studie mit einem Verhältnis männlich zu weiblich wie 3 zu 1 zugunsten des männlichen Geschlechtes verschoben. Wie schon einleitend erwähnt, verteilt sich das Pankreaskarzinom innerhalb eines Kollektives zugunsten des männlichen Geschlechtes, so dass die Geschlechtszusammensetzung die Prävalenz mitbeeinflusst. Die vorliegende Studie zeigte eine Geschlechterverteilung von nahezu 1 zu 1, entspricht also eher der realen Situation der Epidemiologie.

↓71

Zeman et al. erreichten bei 26 Patienten eine Sensitivität von 89-95% bei einer Spezifität zwischen 71 und 100% (14). Schon hier wurde auf die enorme Abhängigkeit der Ergebnisse von der Erfahrung radiologischer Betrachter hingewiesen. Auch bekannt ist die Tatsache, dass Läsionen kleiner als 2 cm in der CT nur unzureichend erfasst werden können (5, 36, 39, 58, 59).

Tabelle 4.2 gibt einen Überblick der erzielten Ergebnisse ausgewählter Arbeiten:

Tabelle 4.2: Karzinomdetektionsergebnisse verschiedener Arbeitsgruppen

Autor

Patientenzahl

Prävalenz (%)

Sensitivität (%)

Spezifität (%)

Zeman et al. (14)

26

100

89-95

71-100

Richter et al. (56)

211

38,3

92,5

96,0

Nishiharu et al. (21)

57

54,4

96,0

81,0

vorliegende Arbeit

70

64,3

75,5

64,0

↓72

Die Mehrzahl der Publikationen über die Aussagekraft der CT beim Pankreaskarzinom beschäftigt sich neben der Läsionsdetektion noch mit der Frage nach der möglichen Resektabilität. Dabei wurden die Kriterien der Gefäßinfiltration und Lymphknoten- wie auch Fernmetastasierung meist zusammengefasst behandelt. Die vorliegende Arbeit hat diese Punkte weiter differenziert und die verschiedenen Bereiche separat behandelt. Dies erschwert allerdings deren Vergleichbarkeit. Vergleicht man die Gefäßinfiltration mit der Umgebungsinfiltration der vorliegenden Arbeit, so besteht eine große Differenz der Ergebnisse. Furukowa et al. erreichten bezüglich der Sensitivität, Spezifität und Akkuratheit Werte von 83%, 100% und 89% (19). Lu et al. erreichten eine Sensitivität und Spezifität von 84% und 98% (60). Weitere Arbeitsgruppen erreichten ähnliche Ergebnisse (23). In älteren Publikationen findet man Angaben, die eine Akkuratheit von 37-45% beschreiben und daher eher den erreichten Ergebnissen der vorliegenden Arbeit entsprechen (61, 62). Die vorliegende Auswertung erreicht eine Akkuratheit von 51,5%. Die Sensitivität von ebenfalls 48,4% steht in keinem Verhältnis zur Spezifität von 100%. Durch das nicht vorhandene falsch-positive Testergebnis erreicht diese Studie diese sehr hohe Spezifität. Bemerkenswert sind auch die ähnlichen Ergebnisse bezüglich der Spezifität anderer Arbeitsgruppen, die eine ähnliche Problematik vermuten lassen.

Die bei der Auswertung in allen Punkten dominierende Problematik der CT war der ungenügende Kontrast zwischen Karzinom und benignen Veränderungen sowie dadurch bedingt die Abbildungsfähigkeit von Läsionen unter 2 cm Größe. Da Läsionen dieser Ausdehnung selten strukturelle Veränderungen hervorrufen, bleiben sie in der CT-Untersuchung nicht erkennbar. In der arteriellen und venösen Phase der CT können auch kleine Läsionen entdeckt werden, die Wahrscheinlichkeit ist aber offenbar sehr gering (5, 36, 39, 58).

Da es das Ziel dieser Studie war, das Pankreaskarzinom in einem möglichst frühen Stadium zu erkennen, um eine optimale Therapie zu ermöglichen, muss an dieser Stelle folgendes festgestellt werden: Die CT alleine reicht für kleine Läsionen nicht aus. Daraus folgt, dass zusätzlich zu der CT noch weitere diagnostische Verfahren hinzugezogen werden müssen, um dem Kliniker zu einer rationalen Entscheidung zu verhelfen.

↓73

Diese Arbeit untersuchte neben der CT die Bildfusion und die Positronenemissionstomographie, die beide im Nachfolgenden diskutiert werden.

4.2 Positronenemissionstomographie

Der Wert der Positronenemissionstomographie mit 2-[18F]-FDG für die Onkologie konnte für eine Vielfalt von Tumortypen demonstriert werden (63). Karzinome werden anhand ihrer Glukoseaufnahme detektiert, welche aufgrund ihrer erhöhten aeroben und anaeroben Glykolyse höher ist als die des normalen Gewebes (64-66) und daher über eine erhöhte Expression von Glukosetransportproteinen verfügt (67, 68). Die Ergebnisse der aktuellen Studie zeigen, dass 2-[18F]-FDG-Positronenemissionstomographie ein wertvolles Hilfsmittel bei der Karzinomdetektion darstellt. Allgemein gilt, dass Karzinomgewebe als fokale Mehrspeicherung imponiert, während eine diffuse Mehrspeicherung oder eine ausbleibende Speicherung Anhalt für eine chronisch-entzündliche Veränderung gibt. Da die 2-[18F]-FDG-PET auf dem Glukoseverbrauch des Gewebes basiert und dieser nicht einzig von der Dignität der Zellen abhängig ist, eröffnet sich ein weites Feld von Störgrößen, die im nachfolgenden diskutiert werden sollen:

4.2.1  Methodendiskussion

Grundsätzlich besteht Einigkeit, dass die PET verlässliche Angaben über die Glukoseverwertung eines Gewebes wiedergeben kann. Weber et al. wiesen in zwei zeitlich nahen Messungen bei je 16 Patienten eine nur geringe Schwankungsbreite des SUVs von ± 0,91 nach (69).

↓74

Da die Positronenemissionstomographie grundliegend vom Glukosestoffwechsel und damit auch vom Glukoseangebot der Blutbahn abhängt, variieren die Ergebnisse der Positronenemissionstomographie deutlich bei Hypo-, Eu- oder Hyperglykämie (24). Zimny et al. konnten nachweisen, dass sich die Sensitivität und der positiv-prädikative Wert für Patienten mit einen normalen Blutglukosespiegel um 13 bzw. 22% steigern lassen (24, 70).

Doch der Glukoseverbrauch der Zelle hängt nicht nur von ihrer Dignität, sondern auch vom Funktionszustand ab. Zellen mit akut entzündlichen Veränderungen weisen ebenfalls eine gesteigerte Glukoseutilisation auf. Findet also im Pankreas endogen oder aufgrund vorangegangener Untersuchungen ein akut-entzündlicher Prozess statt, kann eine Anreicherung der 2-[18F]-FDG einen Tumor vortäuschen. Der Vergleich der visuellen Bewertung mit dem SUV ermöglicht hier aber eine effiziente Plausibilitätskontrolle. Um eine reale Einschätzung der Fehlerquellen zu ermöglichen, wurde vor der jeweiligen Positronenemissionstomographie-Untersuchung bei allen Patienten der Glukose- und der CRP-Serumspiegel bestimmt. Bei unklaren Befunden und überraschenden Ergebnissen konnten diese Werte zur Diskussion mit herangezogen werden.

Die Technik der PET ist variabel. Eine davon ist für die vorliegende Studie von Bedeutung und soll daher an dieser Stelle berücksichtigt werden. Wie schon in der Methodik dargestellt, wurde bei diesen Messungen das 2D-Verfahren genutzt. Technisch ist es aber möglich, ein dreidimensionales Messverfahren zu nutzen. Bei einer 3D-Messung werden alle möglichen Koinzidenzen, die zwischen zwei individuellen Detektorenmöglich sind, auch wirklich erfasst. Dadurch steigt die Empfindlichkeit gegenüber den 2D-Tomographen um den Faktor 3 bis 5 (71-73). Die Messung wird dabei aber auch zeitlich verlängert. Parallel dazu steigt das Bildrauschen an, da eine sichere Zuordnung eines radioaktiven Zerfalls mit der Größe der Detektionsfläche abnimmt. Es wird in weiteren Studien überprüft werden müssen, ob diese Veränderung signifikante Vorteile gegenüber der zweidimensionalen Messung bringt.

↓75

Die auf die Messung folgende Datenbearbeitung in der PET unterliegt verschiedenen Kontrollen. So wird der gesamte Datensatz als Gesamtvolumen dargestellt, um so eine erste Plausibilitätskontrolle visuell vornehmen zu können (s. Abb. 4.1).

Abbildung 4.1: Volumendarstellung der PET. Patient mit Lebermetastasen eines Pankreaskarzinoms. Mit hoher Aktivität erscheint auch die gefüllte Harnblase.

Es folgt eine weitere visuelle Überprüfung der zweidimensionalen Schnittbilder vor Integration in die Bildfusionssoftware, die ihrerseits Schichtabstand und Bildreihenfolge kontrolliert. Von der Erfassung der Information bis zu der Bildfusion gibt es aber noch viele Fehlerquellen, die im folgenden betrachtet werden:

↓76

Mit mathematisch-physikalischen Verfahren wird die Information der Patientenemission in graphische Elemente umgewandelt. Es ist zu beachten, dass die Positronenemissionstomographie-Messung in 3 Phasen vorgenommen wird, die dementsprechend auch 3 Bildblöcke erzeugt. Um diese Bilder weiterbenutzen zu können, werden sie in ein gängiges Bildformat (RAW) umgerechnet und in der Bildbetrachtungssoftware in allen möglichen Achsen reformatiert. Im Zuge der Auswertung trat das Problem auf, dass der mittlere Datensatz der drei Blöcke in der Z-Achse um +2 mm abwich (s. Abb. 4.2). Ursache war eine Veränderung der Positronenemissionstomographie-Software, bei der der Informationsblock = Header verkürzt wurde. Die Software der Bildfusion war dieser Veränderung kurzfristig aber nicht angepasst und dekodierte die Bilder nach der ursprünglichen Struktur. Dabei entstand die Versetzung der Bildblöcke. Solche Probleme entstehen aufgrund mangelnder Kommunikation zwischen Programmieren der Firmensoftware und den Programmierern der Anwendersoftware. Nach Erkennen des Fehlers konnte eine Anpassung in der Software, die aus den Bildblöcken die Schnittbilder erzeugt, den Fehler beheben.

Abbildung 4.2: a: Sagittales Schnittbild mit Verschiebung der Datenblöcke in der X-Achse. b: Skizze der Verschiebung dreier Datenwürfel

Stützt man sich bei der Unterscheidung zwischen entzündlichen und malignen Prozessen hauptsächlich auf d7en SUV-Wert, dann hängen die erzielten Ergebnisse stark von den gesetzten Grenzen ab. Vorliegende Arbeit hat einen SUV-Grenzwert von 3,5 gesetzt. Dieser Wert entspricht dem anderer Arbeitsgruppen. Die Arbeitsgruppe von Zimny et al. bewerten einen SUV von 6,4 als Tumor, wobei die Arbeitsgruppe erhebliche Schwankungen von ±3,6 toleriert hat. Der durchschnittliche SUV bei entzündlichen Veränderungen in einem Patientenkollektiv von 106 Patienten wird mit 3,4 ±1,7 angegeben (p>0,001). Die Arbeitsgruppe von Berberat et al. stellen eine andere Position dar, hier lag der durchschnittliche SUV für Karzinome bei 3,09 und für Entzündungen bei 0,87 (p< 0,001) (74).

↓77

In einem Kollektiv von 42 Patienten verglich die Arbeitsgruppe um Shreve die SUV-Werte bei Patienten mit Pankreasveränderungen und erzielte dabei folgende Ergebnisse: Patienten mit einem Pankreaskarzinom hatten einen durchschnittlichen SUV von 5,2 ±2,2. Patienten mit einem entzündlichen Geschehen wiesen einen durchschnittlichen SUV von 3,1 bis 5,4 auf (75). Ein normales Pankreasgewebe ohne Veränderungen besitzt dieser Studie nach einen durchschnittlichen SUV-Wert von 1,8 ± 4. Diese Aussage lässt die Schwierigkeit erkennen, einen klaren Wert zu definieren, ab dem ein Patient in der PET als krank oder gar tumorbefallen gelten kann. Shreve et al. beschreiben bei 21 Patenten ihres Kollektives mit einem Neoplasma 17 Patienten mit einem SUV > 3. Dieser Wert ist am ehesten dem vom uns gewählten (3,5) gleichzusetzen.

Grund für die Abweichungen der einzelnen Werte zwischen den verschiedenen Arbeitsgruppen ist in den verschiedenen Untersuchungsprotokollen zu suchen. Selbstverständlich hängt der gemessene SUV-Wert deutlich von der Latenzzeit zwischen 2-[18F]-FDG-Injektion und Untersuchung ab. Ebenfalls beeinträchtigt die Dauer der Untersuchung den SUV-Wert. Thie et al. untersuchten verschiedene SUV-Angaben innerhalb der Literatur und kamen dabei zu folgenden Ergebnissen: Die durchschnitliche Untersuchungsdauer in Studien über Neoplasien lag bei 57 min ± 8,5 min (76). Die organabhängige logarithmische Verteilung der SUV-Werte folgt auch beim Pankreas einer Gaußschen Kurve, die von Thie et al. gefundenen Abweichungen von bis zu 6,5 liegen demnach noch innerhalb der Normalverteilung. Die Gewebeaktivität des normalen Pankreas liegt nach Thie bei 3,2 ± 1. Die technischen Gegebenheiten wie Auflösung und Korrektur der Partialvolumen verursacht auch bei normalem Gewebe Abweichungen der SUV-Werte zwischen verschiedenen Gerätetypen.

Verändert man den SUV für ein Kollektiv nach oben, erhöhen sich die Spezifität und der negativ-prädikativer Wert zulasten der Sensitivität und des positiv-prädikativen Wertes. Würde man den SUV nach unten korrigieren, brächte das ein genau gegenteiliges Ergebnis. Bei dem der Studie zugrundeliegendem Patientenkollektiv ist es nicht vertretbar, den SUV nach oben zu verändern, da die Spezifität dadurch noch weiter abfallen würde.

4.2.2 Ergebnisdiskussion

↓78

Fokale Mehranreicherungen im Bereich des pankreatischen Gewebes in der PET wird als spezifisches Zeichen für das Pankreaskarzinom beschrieben (75). Trotzdem gibt es eine Reihe von Faktoren, die das Ergebnis einer PET-Untersuchung und damit auch die Qualität der Untersuchung allgemein beeinflussen.

Berberat et al. bestätigten in einer Studie mit 80 Patienten die Ergebnisse der Arbeitsgruppe um Bares et al. . Mit einer Sensitivität von 94 % und einer Spezifität von 88% bei verdoppelter Fallzahl (n=80) wird die Aussagekraft der PET bei Pankreasmalignomen glaubhaft nachgewiesen. Leider findet sich kein Hinweis auf die Studienbedingungen, was einen Vergleich der Ergebnisse deutlich erschwert. Es findet sich jedoch der Hinweis, dass die falschen Diagnosen entweder bei Patienten mit Hyperglykämie oder bei frühen Tumorstadien auftraten.

Tabelle 4.3: Übersicht der Ergebnisse verschiedener Arbeitsgruppen (k.A.= keine Angabe)

Studie

Fallzahl

Bewertungskriterium

Sensitivität (%)

Spezifität (%)

PPV (%)

NPV (%)

Bares et al. (70)

40

Visuell + SUV

92,0

85,0

92,0

85,0

Berberat et al. (74)

80

SUV

94,0

88,0

k.A.

k.A.

Zimny et al. (24)

106

SUV (Cutoff 2,9)

89,0

53,0

81,0

68,0

vorliegende Arbeit

70

Visuell + SUV

84,4

60,0

79,0

68,0

↓79

Zimny et al. untersuchten ein Kollektiv von 106 Patienten mit unklaren pankreatischen Raumforderungen. Der Abgleich der PET-Ergebnisse erfolgte gegen eine histologische Sicherung oder eine Verlaufsbetrachtung über 1 Jahr. Diese Studie betrachtet im besonderen die Serum-Glukosekonzentration der Patienten zum Zeitpunkt der Untersuchung. Da dieser Wert einen hohen Einfluss auf das Untersuchungsergebnis ausübt, wurde eine gängige Fehlerquelle mit einbezogen. - Zimny et al. erreichten eine Sensitivität von 89% bei einer Spezifität von 53%, wobei sie die Daten anhand des SUV-Wertes ausgewertet haben. Ein klarer SUV-Wert für die Unterscheidung benigne versus maligne konnte nicht ermittelt werden. Bei der Betrachtung des Lymphknotenbefalls und der Metastasierung wurde lediglich nachgewiesen, wie häufig die PET ein korrektes Ergebnis liefern konnte. Das betraf für den Lymphknotenbefall 40% und für die Metastasierung 52%. Interessanterweise gab es auch in dieser Studie eine hohe Anzahl an falsch-negativen Ergebnissen, alle betroffenen Patienten hatten erhöhte Serum-Glukosespiegel. Sobald man diese Gruppe aus dem Kollektiv ausgeschlossen hatte, erreichte die PET eine Sensitivität von 98%. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass der Serumglukosespiegel bei der Betrachtung von PET-Untersuchungsergebnissen zwingend in die Endbetrachtung mit einbezogen werden muss, um die bestmögliche Genauigkeit zu erreichen. Interessanterweise bestreiten Zimny et al. den Wert einer Auswertung auf der Basis der SUV-Werte, wohingegen andere Autoren die gegenläufige Meinung vertreten (24, 45).

Bares et al. erreichten in einer Studie von 40 Patienten für die 2-[18F]-FDG-PET eine Sensitivität von 92% bei einer Spezifität von 85%. Die Bedingung für den Einschluss in diese Studie waren eine in der CT nachgewiesene neoplasieverdächtige Volumenzunahme des Pankreas (n=37) sowie oder wiederholte abdominelle Schmerzsymptomatik bei Patienten mit chronischer Pankreatitis ohne morphologisches Korrelat einer Neoplasie (n=3). Die bereits sehr spezifische Auswahl der Patienten erklärt, weshalb in dieser Studie so gute diagnostische Werte erreicht wurden. In der Arbeit von Bares findet sich auch eine Auswertung hinsichtlich der Frage nach Lymphknotenmetastasen. Dabei erreichte die PET eine Sensitivität von 76%, was im Vergleich deutlich besser war als bei der CT (42%) und dem Ultraschall (8%). In einer darauf folgenden Studie mit einer höheren Patientenzahl konnte das Ergebnis nicht bestätigt werden, hier zeigte sich bei 31 Patienten mit Lymphknotenmetastasen nur bei 19 Fällen (61%) eine Anreicherung in der PET.

Zusammengefasst zeigt sich in den aktuellen Studien das Potenzial der PET bei der Unterscheidung zwischen chronischer Pankreatitis und den Pankreaskarzinomen. Der diagnostische Wert der PET bei kleinen Läsionen und Lymphknotenmetastasen ist fragwürdig. Die Schwierigkeit der PET in dieser Situation ist sicherlich die Zuordnung kleiner fokaler Mehrspeicherungen zu einem anatomischen Korrelat.

4.3 Bildfusion

↓80

Schon 1996 fusionierten Lau et al. CT-Bilder mit korrespondierenden MRT-Bildern zur Verbesserung der Radiotherapie bei Prostatakarzinomen. Als Case-report bei zwei Patienten wurde nachgewiesen, dass es ohne Bildfusion nicht möglich gewesen wäre, die lokal gewünschte Dosis ohne Beeinträchtigung des umgebenden Gewebes zu erreichen (77). Im gleichen Jahr beschrieb Burger die Fusionstechnik mit Positronenemissionstomographie und MRT-Bildern (78). 1997 wurde die Idee der Bildfusion von CT- und MRT-Bildern zur Verbesserung der Radiotherapie bei Prostatakarzinomen von Kagawa et al. aufgenommen und mittels eines Phantoms sowie bei 22 Patienten evaluiert. Kagawa et al. kamen dabei zu dem Ergebnis, dass die Registrierungsabweichungen in allen Fällen unter 1 mm lagen und die Fusionstechnik zum präzisen Targeting der Radiotherapie wertvolle Informationen liefert (79). Stokking et al. nutzten die Bildfusion von SPECT- und MRT-Bildern 1997 zur Visualisierung der zerebralen Blutperfusion (80). Ein Meilenstein der Bildfusion gelangen West et al. mit dem Vergleich und der Auswertung retrospektiver Registrierungstechniken am Gehirn im Rahmen des Vanderbilt-Projektes (55). Hier konnten zum ersten Mal verschiedene Bildfusionsverfahren hinsichtlich ihrer Präzision und Fehleranfälligkeit bewertet werden. Auch die in der vorliegenden Studie verwendeten Algorithmen wurden in dem Projekt evaluiert. West et al. kommen zu dem Ergebnis, dass die Bildfusion auf der Basis eines mathematischen Algorithmus allgemein das Potential besitzt, zwei Bildmodalitäten miteinander zur Deckung zu bringen.

In den folgenden Jahren wurde die Bildfusion auch bei Lungenkarzinomen, bei abdominellen Metastasen und kolorektalen Karzinomen angewand (26, 38, 81-83). Übereinstimmend berichten die Autoren über den Gewinn der Bildfusion hinsichtlich topographischer Zuordnung, Biopsie- und Therapieplanung. Cai et al. definieren die Bildfusion von CT und Positronenemissionstomographie als optimale Methode zur Therapieplanung bei Lungentumoren (82).

Die Anwendung des Verfahrens bei onkologischen Fragestellungen des Pankreas ist eine weiterer Schritt, um die Bildfusion als vollwertiges Verfahren in den radiologischen Alltag zu integrieren. Dennoch muss bei der Evaluation dieser Methode im Abdomen besonderes Augenmerk auf mögliche Fehlerquellen und deren Handhabung gerichtet werden:

4.3.1  Methodendiskussion

↓81

Das Verfahren der Bildfusion stellt vereinfacht eine Kombination von CT und Positronenemissionstomographie dar. Grundlage der Überlegung ist es, dass zwei gleiche Volumina mit verschiedenen Verfahren untersucht werden. Diese Theorie ist aber nicht im vollen Umfang durchsetzbar. Zum einen ist es logistisch in den seltensten Fällen möglich, den Patienten unmittelbar nacheinander sowohl der CT als auch der Positronenemissionstomographie zu unterziehen. Weiterhin unterscheiden sich die Untersuchungsprotokolle der CT und der Positronenemissionstomographie in zwei wesentlichen Punkten:

Die CT wird als Hydro-CT durchgeführt, der Patient ist aufgefordert, Flüssigkeit aufzunehmen, um eine Infiltration des Duodenums erkennen zu können. Die Positronenemissionstomographie wird ohne Flüssigkeitsaufnahme durchgeführt, zumal bei einer Untersuchungsdauer von über einer Stunde die ruhige Lagerung des Patienten wegen aufkommenden Harndranges nicht sichergestellt werden kann.

Da die Organe des Abdomens nicht starr befestigt sind, verdrängt der gefüllte Magen in der CT die umliegenden Organe um einige Millimeter bis Zentimeter. Diese Positionsveränderung entfällt in der Positronenemissionstomographie, wodurch die erworbenen Schnittbilder nicht mehr direkt vergleichbar werden. Durch die sekundär-retroperitoneale Lage des Pankreas ist eine bedeutende Verschiebung unwahrscheinlich, Darm sowie Lymphknoten und Gefäße können aber betroffen sein. Zur Zeit liegt leider keine Möglichkeit zur Messung der Positionsvariationen vor, es muss aber als Fehlerquelle in Betracht gezogen werden.

↓82

Ein zweiter Unterschied in den zu fusionierenden Verfahren ist die Positionierung der Patienten. Während die CT den Patienten mit erhobenen Armen untersucht, liegt der Patient in der Positronenemissionstomographie mit den Armen parallel zum Körper in der Untersuchung. Dies begründet sich damit, dass bei einem medianen Alter von 62 Jahren die meisten Patienten außerstande sind, eine solche Positionierung lange zu tolerieren.

Die Bewegung des Brustkorbes nach kranial zieht auch Veränderungen im Abdomen mit sich. Die Leber ist an dem Zwerchfell über die Area nuda und das Lig. coronarium fest verbunden, das Zwerchfell wiederum folgt den Bewegungen des Brustkorbes. Dadurch verschieben sich alle Organe des oberen Abdomens. Einen solchen Fall demonstriert Abb. 4.3. Diese Verschiebung kann technisch in der Bildfusion nicht berücksichtigt werden. Daraus ergibt sich eine weitere Störungsquelle für die Bildfusion. Eine Methode, diese Fehlerquelle zu beseitigen, ist die elastische Bildfusion. Dies ist ein Verfahren, bei dem Bereiche der einzelnen Volumendatensätze in allen Ebenen gestreckt oder gestaucht werden, um Atmungs- und Bewegungsartefakte auszugleichen. Der Nutzen dieser Methode ist Gegenstand aktueller Bemühungen. Dabei zeigen erste Erfahrungen, dass eine Berechnung einer elastischen Bildfusion über 12 Stunden Zeit in Anspruch nimmt. Dadurch erscheint derzeit ein Einsatz für die medizinische Routinediagnostik unwahrscheinlich, jedoch durch die stetige Verbesserung auf dem Gebiet der Computertechnik absehbar.

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.

↓83

Die Positronenemissionstomographie-Auswertung erfolgt neben der SUV-Auswertung auch visuell, wobei die Intensität des Datensatzes durch manuelle Variation verändert wird. Gleiches erfolgt bei der Bildfusion. Während der CT-Datensatz mit konstantem Weichteilfenster von -200 bis +200 HU abgebildet wurde, konnte der Positronenemissionstomographie-Datensatz in Hinblick auf Intensität und Durchsichtigkeit frei variiert werden. Das wiederum eröffnet die Fehlerquelle, durch zu hohe Intensität eine Läsion künstlich zu erzeugen oder im Gegensatz eine vorhandene Läsion wegzueditieren. Die bei der Positronenemissionstomographie-Auswertung als objektive zweite Meinung genutzte SUV-Auswertung entfällt bei der Bildfusion, so dass etwaige Fehler unbemerkt bleiben können (Abb. 4.4):

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.

Neben der manuellen Manipulierbarkeit der Signalstärke kommt es auch in anderen Fällen zu einer Signalanreicherung, die keiner malignen Neoplasie entspricht. Akute entzündliche Veränderungen reichern ebenfalls 2-[18F]-FDG an. Zur Irrtumsvermeidung benutzt die Positronenemissionstomographie den SUV als Abgrenzung zwischen entzündlichem und neoplastischen Geschehen, allerdings ist der gewählte Wert nicht als absolut zu betrachten. Bei einer massiven Entzündung kann ein SUV über 3,5 gemessen werden. Die Bildfusion verfügt nicht über die Kontrolle anhand eines SUV-Wertes, so dass hier eine Signalerhöhung als neoplastisches Geschehen fehlgedeutet werden kann.

↓84

Die Klinik der Pankreasläsionen erfordert vom behandelnden Arzt häufig ein erstes Eingreifen vor der bildgebenden Diagnostik. Wie schon erwähnt ist der schmerzlose Ikterus ein dominierendes Symptom. Patienten mit diesem Symptom, erhöhten Cholestaseparametern und Entzündungswerten werden zur Entlastung einer Oesophago-Gastro-Duodenoskopie unterzogen, bei der über ein Endoskop ein Kunststoffstent in die Gallenwege eingebracht wird, um den Abfluss der gestauten Gallenflüssigkeit zu gewährleisten. Häufig ist eine endoskopische Papillotomie nötig, die mit einer physiologischen Entzündung dieser Region beantwortet wird. Oft kann erst nach Entlastung der Cholestase mit der Suche nach der Ätiologie begonnen werden. Wird in zeitlicher Nähe zu einer Stentimplantation eine Positronenemissionstomographie durchgeführt, reichert sich 2-[18F]-FDG in der Umgebung des Stentes an. Eine Abgrenzung zwischen Entzündung nach Stentimplantation und Tumorgewebe, welches Ursache der Kompression sein könnte, ist nicht immer möglich.

Nach der erfolgreichen Bildfusion ist die letzte mögliche Fehlerquelle in der Dokumentation zu suchen. Die Stärke der Bildfusion ist nach derzeitigem Stand der Forschung vor allem die Abbildung kleiner Läsionen unter 2 cm. Die Dokumentation der Untersuchung erhebt den Anspruch auf Überschaubarkeit und Aussagekraft. Bewährt hat sich eine Dokumentation in 5-mm-Schichten, die aber in einigen Fällen nicht die größte Ausdehnung der Läsion wiedergeben konnte. Ebenfalls läuft eine Dokumentation in 5-mm-Schritten Gefahr, Läsionen unter 5 mm nicht oder nur partiell abzubilden. Zeichnet sich eine Läsion durch einen schmalen axial-schrägen Verlauf ab, so kann auch bei einer Dokumentation in 5-mm-Schichten die tatsächliche Ausdehnung unerkannt bleiben. Eine manuelle Auswahl an zusätzlichen Schichten, die zwischen die gewohnten 5-mm-Abbildungen erzeugt werden können, wäre eine Lösung, alternativ dazu ist es möglich, auch Bildfusionsdatensätze in sagittalen oder coronaren Schichten zu dokumentieren. So könnte man die Dokumentation dem Befund anpassen, um eine optimale Darstellung zu erreichen. Nutzt man eine Dokumentation mit unterschiedlichem Schichtabstand, wird die Vorstellung des Gesamtdatensatzes erschwert.

Die Auswertung der Lymphknoteninfiltration und Fernmetastasierung erwies sich in der Zuordnung der histologischen Befunde zu den Arealen der Bildgebung als schwierig. Der histologische Bericht über die resezierten Lymphknoten gab nur Auskunft über die Anzahl der eingesendeten und die Anzahl der davon befallenen Lymphknoten. Ob ein auffälliger Lymphknoten in der Bildgebung auch dem Bereich des Operationssitus entspricht, konnte bei der Auswertung nicht eindeutig geklärt werden. Ebenfalls war es nicht eindeutig möglich, eine eventuelle Fernmetastasierung in die Leber vollständig zu lokalisieren, da der Nachweis der Lebermetastasen für die chirurgische Resektion ein Abbruchskriterium (Versuch der kurativen Resektion bis Stadium 2) darstellte. Entscheidend für die Bewertung der einzelnen Patienten ist aber die Einstufung in bezug auf das weitere Prozedere. Daher konnte diese mögliche Ungenauigkeit vernachlässigt werden, zumal befallene Lymphknoten jeder Lokalistaion im Staging einer N1- und eine Lebermetastasierung jeder Lokalisation einem M1-Einstufung entsprechen. Sowohl ein Tumorstadium mit einer N1- als auch M1-Klassifikation stellt eine Kontraindikation eines kurativen Resektionsversuches dar.

↓85

Die histologischen Ergebnisse einer Punktion sind bei dem Vorliegen eines Karzinoms beweisend, ergibt sich aber die Diagnose einer Pankreatitis kann dadurch ein Karzinom nicht ausgeschlossen werden (8). Um diesen Punkt der diagnostischen Unschärfe nicht Ursache falscher Diagnosen werden zu lassen, wurde Material aus verschiedenen Pankreasanteilen gewonnen und ausgewertet. Alle Patienten mit dem histologischen Ergebnis einer chronischen Pankreatitis aufgrund einer Punktion wurden im Nachfolgenden klinisch intensiv überwacht, bei Verdacht auf ein Karzinom wurde die Indikation zu einer erneuten Biopsieentnahme großzügig gestellt.

4.3.2 Ergebnisdiskussion

Die Bildfusion stellt in der Radiologie ein neues Verfahren dar, dessen Möglichkeiten über die der herkömmlichen Bildgebung hinausgehen. In der aktuellen Literatur finden sich nur Arbeiten, die das Verfahren an sich hinsichtlich Genauigkeit und technischen Alternativen bewerten. Eine Auswertung hinsichtlich eines klinischen Stellenwertes liegt für das Pankreas nicht vor, daher können die im Rahmen der vorliegenden Studie erreichten Werte nicht mit Ergebnissen anderer Arbeitsgruppen verglichen werden.

Die Arbeit von Stokking et al. bewertet die Bildfusion von SPECT- und MRT-Bilddaten als eine hilfreiche Methode, die zerebrale Durchblutung zu visualisieren. Die kleine Patientenzahl (n=3) lässt genauere Angaben nicht zu. Graphisch imponierend ist die Integration der SPECT-Daten auf die Oberflächenansicht des Gehirnes, erstellt aus den MRT-Daten. Durch die Bildfusion konnte die Durchblutung trotz Oberflächendarstellung mit einen Tiefeneindruck dargestellt werden, da die SPECT an der Oberfläche als Summenvektor abgebildet wurde (80).

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In einem Kollektiv von 19 Patienten versuchten Schaffler et al., bösartige Veränderungen im Abdomen oder Becken nachzuweisen. Dazu fusionierten sie 2-[18F]-FDG-PET-Datensätze mit CT-Bildern. Die dazu benutzte Hermes-Software gleicht die Datensätze anhand anatomischer Gegebenheiten (Leber, Blase) aneinander an. In allen 19 Fällen war die Bildfusion möglich. Sie konnte die histologisch gesicherten Läsionen wiedergeben. Ohne quantitative Punkte gegenüberstellen zu können, fasst die Arbeit die Bedeutung der Bildfusion auf folgende Punkte zusammen: Nach Schaffler et al. verbessert die Bildfusion die topographische Zuordnung verschiedener Regionen, ermöglicht die Unterscheidung zwischen Nekrose und aktivem Tumorgewebe und erlaubt so gezieltere Biopsien. Dabei können Fehldeutungen sowohl der CT als auch der PET verhindert werden. Bemerkenswert ist der vom Autor genannte Zeitaufwand der Bildfusion mit 12 ± 5 Minuten. Damit liegen Schaffler et al. deutlich unterhalb der in dieser Studie erreichten Zeit von 28 ± 6 Minuten. Die Zeitdauer einer Bildfusion ist unter anderem abhängig von der Größe der jeweiligen Datensätze und damit vor allem von der Größe der CT-Untersuchung. Ebenfalls besteht eine direkte Abhängigkeit zwischen der Rechnerleistung der Workstation und dem Zeitbedarf einer Bildfusion. Beide Punkte werden in der Arbeit von Schaffler et al. nicht genügend dargestellt, um die Unterschiede im Zeitbedarf erläutern zu können (26).

Die Auswertung der Bildfusion kann in manchen Fällen zu falschen Ergebnissen führen. Abbildung 4.5 zeigt einen solchen Fall:

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.

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Im weiteren klinischen Verlauf stellte sich für diesen Patienten heraus, dass eine Entzündung (CRP von 183 mg/l) vorlag. Ein solcher entzündlicher Prozess speichert die 2-[18F]-FDG stärker als das nicht-entzündete Gewebe und kann dadurch eine bösartige Gewebeveränderung vortäuschen. Die Entzündung überstrahlt die Tumorgewebekativität, so dass diese im Bild nicht auffällig wurde.

Ein Ausblick:

Die derzeitigen technischen Schwierigkeiten, wie sie bisher beschrieben worden sind, werden aufgrund technischer Veränderungen in absehbarer Zeit minimiert werden können. So gibt es schon jetzt die ersten Versuche mit Kombinationsscannern, die sowohl die Emission radioaktiver Nuklide erfassen als auch CT-Bildserien erstellen können. Da der Patient die gleiche Körperposition einnimmt und auch die Lage und der Füllungszustand des Verdauungstraktes übereinstimmen, wird die Bildfusion mit derartigen Geräten eine höhere Akkuratheit in der Registrierung bewirken. Fehler der anatomischen Zuordnung beider Bildmodalitäten würden sehr unwahrscheinlich, da bei den einzelnen Bildern die Tischposition übereinstimmt. Voraussehbar wird es in Kürze die ersten Erfahrungen mit dieser Technik geben und deren klinische Verwertbarkeit evaluiert werden.


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23.11.2006