Aus der Strahlenklinik und -poliklink
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

Dissertation

In-vivo ³¹P Magnetresonanzspektroskopie bei repetitiver transarterieller Chemoembolisation maligner Lebertumoren

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

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Adrian Schuster
aus Dresden

Dekan: Prof. Dr. med. Joachim W. Dudenhausen

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. Thomas J. Vogl
2. Prof. Dr. med. Wolf O. Bechstein
3. Prof. Dr. med. Bertram Wiedenmann

eingereicht: 29. Mai 2002

Datum der Promotion: 20. Dezember 2002

Inhaltsverzeichnis

• 1  Einleitung
• 2  Material und Methoden
  • 2.1 Magnetresonanzspektroskopie
    • 2.1.1 Physikalische Grundlagen
      • 2.1.1.1 Kernspin
      • 2.1.1.2 Lamorfrequenz
    • 2.1.2 Spektroskopische Grundlagen
      • 2.1.2.1 Freier Induktionszerfall
      • 2.1.2.2 Phasenverschiebungen
      • 2.1.2.3 Resonanzfrequenzen
      • 2.1.2.4 Spin-Spin
      • 2.1.2.5 Relaxation, Relaxationszeiten
      • 2.1.2.6 Repetitionszeiten
      • 2.1.2.7 Signalrauschverhältnis
      • 2.1.2.8 Auflösung, Empfindlichkeit
    • 2.1.3 Spektroskopische Lokalisation
      • 2.1.3.1 Oberflächenspulen
        • 2.1.3.1.1 Helmholtzspulen
      • 2.1.3.2 Lokalisationsverfahren
        • 2.1.3.2.1 Chemical shift imaging
    • 2.1.4 Phosphorspektren
      • 2.1.4.1 Resonanzen im Phosphorspektrum
        • 2.1.4.1.1 Phosphomonoester
        • 2.1.4.1.2 Phosphodiester
        • 2.1.4.1.3 anorganisches Phosphat
        • 2.1.4.1.4 Nukleosidtriphosphate
  • 2.2 Untersuchungsmethodik
    • 2.2.1 Magnetresonanztomograf
    • 2.2.2 Untersuchungsspule
    • 2.2.3 Klinisches Untersuchungsprotokoll
      • 2.2.3.1 Patientenlagerung
      • 2.2.3.2 Bildgebung
      • 2.2.3.3  Magnetfeldhomogenisierung
      • 2.2.3.4 Spektroskopie
  • 2.3 Spektroskopische Auswertung
    • 2.3.1 Nachbearbeitung
      • 2.3.1.1  Fourier-Transformation
      • 2.3.1.2 Auswertung der Voxel
    • 2.3.2 quantitative Analyse
  • 2.4 Untersuchungskollektive
    • 2.4.1 Probanden
    • 2.4.2  Patienten
      • 2.4.2.1 Einschlußkriterien
      • 2.4.2.2 Ausschlußkriterien
      • 2.4.2.3 Voruntersuchungen
  • 2.5 Maligne Lebertumoren
    • 2.5.1 Hepatozelluläres Karzinom
      • 2.5.1.1 Ätiologie
      • 2.5.1.2 Risikofaktoren
      • 2.5.1.3 Einteilung
      • 2.5.1.4 Symptome
      • 2.5.1.5  Diagnostik
      • 2.5.1.6  Therapie
        • 2.5.1.6.1 Resektion, Transplantation
        • 2.5.1.6.2 Chemotherapie
        • 2.5.1.6.3 Radiatio
        • 2.5.1.6.4 Immuntherapie
        • 2.5.1.6.5  Dearterialisation
        • 2.5.1.6.6 Perkutane Alkoholinjektion
        • 2.5.1.6.7 Thermoablative Verfahren
          • 2.5.1.6.7.1 Laserinduzierte Thermotherapie
          • 2.5.1.6.7.2 Hochfrequenzablation
          • 2.5.1.6.7.3 Kryotherapie
        • 2.5.1.6.8  Transarterielle Chemoembolisation
          • 2.5.1.6.8.1 Einleitung
          • 2.5.1.6.8.2 Kontraindikationen der TACE
          • 2.5.1.6.8.3 klinisches Therapieprotokoll
            • .1 praktischer Ablauf der TACE
            • .2 Embolisat
          • 2.5.1.6.8.4 Nebenwirkungen und Komplikationen der TACE
          • 2.5.1.6.8.5 Prognosefaktoren
          • 2.5.1.6.8.6 Ergebnisse
    • 2.5.2 Lebermetastasen
      • 2.5.2.1 Einleitung
      • 2.5.2.2 Symptome und Diagnostik von Lebermetastasen
      • 2.5.2.3  Therapie von Lebermetastasen
        • 2.5.2.3.1 chirurgische Resektion
        • 2.5.2.3.2 Chemotherapie
        • 2.5.2.3.3  Thermotherapie
        • 2.5.2.3.4 Radiatio
        • 2.5.2.3.5 Immuntherapie
        • 2.5.2.3.6  Transarterielle Chemoembolisation
• 3  Ergebnisse
  • 3.1 Probanden
  • 3.2  Patienten
    • 3.2.1 prätherapeutische Untersuchungen
    • 3.2.2 posttherapeutische Untersuchungen
      • 3.2.2.1  Schwankungsbreite
      • 3.2.2.2 Verlaufsgruppen
    • 3.2.3 Patientenverläufe
      • 3.2.3.1 Patient #1
      • 3.2.3.2 Patient #2
      • 3.2.3.3 Patient #3
      • 3.2.3.4 Patient #4
  • 3.3 Überlebenszeiten
• 4  Diskussion
  • 4.1 Einleitung
  • 4.2  31P-chemical shift imaging
  • 4.3 Probandenuntersuchungen
    • 4.3.1 Probandenspektren
  • 4.4 Patientenuntersuchungen
    • 4.4.1 prätherapeutische Spektren
    • 4.4.2 Unterschiede zwischen verschiedenen Studien
      • 4.4.2.1 Ernährungszustand
      • 4.4.2.2 Alter
      • 4.4.2.3 pH-Wert
      • 4.4.2.4  Meßmethoden
        • 4.4.2.4.1 Lokalisierungsverfahren
        • 4.4.2.4.2 Repetitionszeiten
        • 4.4.2.4.3 Magnetfeld
        • 4.4.2.4.4 Kern-Overhauser-Effekt
        • 4.4.2.4.5 Kontrastmittel
      • 4.4.2.5 Auswertungsverfahren
  • 4.5 Transarterielle Chemoembolisation
  • 4.6 Spektroskopische Ergebnisse
  • 4.7  Quotientenverläufe
  • 4.8 Ausblick
• 5  Zusammenfassung
• Literaturverzeichnis
• Abkürzungsverzeichnis
• Danksagung
• Erklärung an Eides statt
• Lebenslauf

Tabellen

• Tabelle 1 : relative Peakgröße im Verhältnis zu allen Peaks der Probanden
• Tabelle 2 : Peakveränderungen direkt nach TACE (Vergleich prätherapeutisch zu posttherapeutisch)
• Tabelle 3 : Peakveränderungen im Verlauf nach TACE (Vergleich posttherapeutisch zu Kontrolle nach ca. 6 Wochen)
• Tabelle 4 : Peakveränderungen im langfristigen Verlauf nach TACE (Vergleich prätherapeutisch zu Kontrolle nach ca. 6 Wochen)
• Tabelle 5 : Quotientenveränderungen direkt nach TACE (Vergleich prätherapeutisch zu posttherapeutisch)
• Tabelle 6 : Quotientenveränderungen im Verlauf nach TACE (Vergleich posttherapeutisch zu Kontrolle nach ca. 6 Wochen)
• Tabelle 7 : Quotientenveränderungen im langfristigen Verlauf nach TACE (Vergleich prätherapeutisch zu Kontrolle nach ca. 6 Wochen)
• Tabelle 8 : verschiedene spektroskopische Quotienten normalen Leberparenchyms unterschiedlicher Studien
• Tabelle 9 : verschiedene spektroskopische Quotienten bei Lebermetastasen und HCC unterschiedlicher Studien
• Tabelle 10 : relative Quotientenveränderungen aller Patienten nach TACE

Bilder

• Abbildung 1 : Veranschaulichung des Kernspins μ und der Lamorfrequenz ω im Magnetfeld B0
• Abbildung 2 : Ausschnitt aus einem 31 P-Spektrum mit Aufspaltung des α- und γ-NTP-Signals in zwei und des ß-NTP-Signals in drei kleine Peaks aufgrund der Spin-Spin-Kopplung
• Abbildung 3 : typisches Leberspektrum mit hohem Peak der Phosphodiester und Phosphokreatinpeak als Zeichen der Kontamination durch umliegende Muskulatur
• Abbildung 4 : transversales MR-Schnittbild im Bereich der Leber eines Probanden (männlich, 18 Jahre) mit -während der Nachverarbeitung verschobenem- Voxelgitter
• Abbildung 5 : typisches Leberspektrum eines Probanden mit großem PDE- und kleinem PME-Peak
• Abbildung 6 : prätherapeutisches Spektrum eines Patienten mit hepatozellulärem Karzinom: normales Leberparenchym mit kleinem PME-Peak
• Abbildung 7 : prätherapeutisches Spektrum eines Patienten mit hepatozellulärem Karzinom: HCC mit erhöhtem PME und verringertem PDE
• Abbildung 8 : Histogramm des PME/ß-NTP-Quotienten für Probanden, HCC und Lebermetastasen
• Abbildung 9 : prätherapeutisches CT mit Kontrastmittel eines Patienten (81 Jahre) mit HCC: hypodenser Tumorknoten im Lebersegment 3
• Abbildung 10 : posttherapeutisches natives CT eines Patienten (81 Jahre) mit HCC: Embolisateinlagerung im Bereich der linken Leber
• Abbildung 11 : natives Kontroll-CT 6 Wochen nach letzter TACE eines Patienten (81 Jahre) mit HCC: erhaltene Embolisateinlagerung im Bereich des verkleinerten Tumors
• Abbildung 12 : Verlauf der relativen Peakgrößen von PME und PDE eines Patienten (81 Jahre) mit HCC: Abnahme von PDE direkt nach TACE, Zunahme im Verlauf
• Abbildung 13 : Verlauf der Quotienten PME/ß-NTP, PDE/ß-NTP, PME/PDE eines Patienten (81 Jahre) mit HCC
• Abbildung 14 : posttherapeutisches natives CT einer Patientin (35 Jahre) mit HCC: homogene Einlagerung im Bereich des HCC-Rezidivs
• Abbildung 15 : Verlauf der Quotienten PME/ß-NTP, PDE/ß-NTP, PME/PDE einer Patientin (35 Jahre) mit HCC
• Abbildung 16 : Kontroll-CT 8 Monate nach letzter TACE einer Patientin (35 Jahre) mit HCC: erhaltene Embolisateinlagerung und weitere HCC-Knoten
• Abbildung 17 : Quotienten PME/ß-NTP, PDE/ß-NTP, PME/PDE im langfristigen Verlauf einer Patientin (35 Jahre) mit HCC
• Abbildung 18 : Verlauf der Quotienten PME/ß-NTP, PME/PDE einer Patientin (40 Jahre) mit HCC
• Abbildung 19 : natives Kontroll-CT einer Patientin (40 Jahre) mit HCC: nur geringe Embolisateinlagerung im Tumor (Segment 4) nach der 1. TACE
• Abbildung 20 : natives Kontroll-CT einer Patientin (40 Jahre) mit HCC: umfangreichere Embolisateinlagerung im Tumor nach der 2. TACE als nach der 1. TACE
• Abbildung 21 : natives Kontroll-CT einer Patientin (40 Jahre) mit HCC: deutliche Embolisateinlagerung im Tumor nach der 3. TACE
• Abbildung 22 : Quotienten PME/ß-NTP, PME/PDE im langfristigen Verlauf einer Patientin (40 Jahre) mit HCC
• Abbildung 23 : Verlauf der Quotienten PME/ß-NTP, PDE/ß-NTP, PME/PDE eines Patienten (61 Jahre) mit Lebermetastasen eines Kolonkarzinoms