3 Ergebnisse

3.1  Diagnostik okularer Tumoren

3.1.1  Quantifizierung des Melaningehaltes von Aderhautmelanomen mit der MRT

Bei allen 42 Patienten konnte das Melanom anhand von Form, Position und insbesondere anhand der Kontrastmittelanreicherung von der subretinalen Effusion differenziert werden. Die Signale innerhalb der subretinalen Effusion blieben in allen Fällen nach der Kontrastmittelapplikation unverändert.

Kleine Melanome mit einem Volumen unter 0,5 ml fanden sich in 31% (n=13), mittelgroße Melanome in 33% (n=14) und große Melanome über 1,0 ml Volumen in 36% (n=15). Die mittlere Tumorgröße lag bei 0,93 ml (0,02 bis 2,58 ml). Der pilzförmige Tumortyp trat mit 50% (n=21) am häufigsten auf, gefolgt vom hügelförmigen Typ in 31% (n=13) und dem flachen Typ in 19% (n=8) der Patienten. Der Hauptteil des Tumors war in 62% (n=26) im posterioren Teil des Bulbus lokalisiert, während 38% (n=16) der Tumoren im ophthalmoskopisch schlecht einsehbaren anterioren Bulbusanteil gelegen waren. 21% (n=9) der Melanome infiltrierten bildmorphologisch den Ziliarkörper. 26 Patienten (62%) zeigten histopathologisch eine tiefe Sklerainfiltration, die jedoch in der MRT in keinem Fall erkannt werden konnte. Dagegen konnten 7 von 8 Patienten mit histopathologisch gesichertem extraokularem Tumorwachstum in der MRT nachgewiesen werden. Eine Optikusinfiltration wurde in 2 Fällen sowohl magnetresonanztomographisch als auch bei der histopathologischen Untersuchung gefunden, keine wurde übersehen.

Bei 93% (n=39) der Patienten wurde in der MRT eine subretinale Effusion in der Nachbarschaft des Tumors nachgewiesen. Nur bei 3 Patienten mit kleinen Tumoren fand sich keine Netzhautablösung. Die Volumina der subretinalen Effusionen oder Blutungen variierten von 0,03 bis 3,75 ml (Totalablatio) mit einem mittleren Volumen von 0,68 ml. Zwischen dem Volumen der Ablatio und der Tumorgröße konnte kein Zusammenhang gefunden werden, teilweise hatten bereits kleine Tumoren eine ausgedehnte Netzhautablösung.

Bei 79% (n=33) der Melanome zeigten sich homogene Signalintensitäten, was als Hinweis für eine homogene Tumorpigmentierung gedeutet wurde. Dagegen fanden sich bei 21% (n=9) der Tumoren unterschiedliche Signalintensitäten als Ausdruck einer gemischten Pigmentierung (Abb. 3-1).

	Abb. 3-1: Gemischt-pigmentiertes Aderhautmelanom (rechtes Auge), links oben MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts oben MRT-Schicht T2-gewichtet, links unten ophthalmoskopischer Blick, rechts unten histologisches Präparat (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, O=Nervus opticus, S=Sklera, R=Retina, Z=Ziliarkörper, L=Linse)

In der histologischen Untersuchung konnte diese Verteilung der Pigmentierung in allen Fällen gesichert werden. Da die 2 Tumoranteile der 9 inhomogenen Melanome jeweils separat ausgewertet wurden, standen insgesamt 51 unterschiedliche Tumorareale zur Verfügung (33 homogene Melanome und 18 Areale bei 9 inhomogenen Tumoren). Von den 51 Tumorarealen wurden histologisch 45% (n=23) als stark pigmentiert beurteilt (Abb. 3-2), 33% (n=17) als gering oder mäßig pigmentiert (Abb. 3-3) und 22% (n=11) als amelanotisch (Abb. 3-4).

	Abb. 3-2: Stark pigmentiertes Aderhautmelanom (rechtes Auge), links oben MRT-Schicht T1- gewichtet, rechts oben MRT-Schicht T2-gewichtet, links unten ophthalmoskopischer Blick, rechts unten histologisches Präparat (M= Melanom, G= Glaskörper, E= subretinale Effusion, O= Nervus opticus, S= Sklera, L= Linse)

In der qualitativen (visuellen) Auswertung konnte mit der MRT nur in 56% (T1-Gewichtung) bzw. 51% (T2- Gewichtung) der 51 Tumorareale der in der histopathologischen Untersuchung gefundene Pigmentierungsgrad vorhergesagt werden (Tab. 3-1). Dagegen zeigte die quantitative Auswertung eine höhere Korrelation zwischen den relativen Signalintensitäten und der histopathologischen Pigmentierung. In der T1-Gewichtung stiegen die Signalintensitäten des Tumors im Vergleich zum Glaskörper mit steigender Pigmentierung. In der T2-Gewichtung sanken die relativen Signale dagegen. In der quantitativen Auswertung stellte sich das Verhältnis der Signalintensitäten des Melanoms und des Glaskörpers als zuverlässiger Parameter für die Tumorpigmentierung heraus. Bei Verwendung dieser Kriterien konnte der Melaningehalt in der T1-Gewichtung in 44 von 51 Tumorarealen (86%) zutreffend bestimmt werden (Tab. 3-2).

	Abb. 3-3: Mittelstark pigmentiertes Aderhautmelanom (linkes Auge), links oben MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts oben MRT-Schicht T2-gewichtet, links unten ophthalmoskopischer Blick, rechts unten histologisches Präparat (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, O=Nervus opticus, S=Sklera, R= Retina, L= Linse)

Lediglich 3 Patienten mit amelanotischen und 4 mit mäßiger pigmentierten Tumorarealen wurden mit der MRT überschätzt, eine zu geringe Einschätzung des Pigmentierungsgrades trat in keinem der Fälle auf. Der mittlere Quotient für histologisch gesicherte amelanotische Tumorareale lag bei 1,43, für mäßig pigmentierte Tumorareale bei 1,87 und für stark pigmentierte bei 2,71. Eine Übereinstimmung zwischen der T2-Gewichtung und den histologischen Daten fand sich nur in 26% (12 von 46 Arealen).

	Abb. 3-4: Amelanotisches Melanom (rechtes Auge), links oben MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts oben MRT-Schicht T2-gewichtet, links unten ophthalmoskopischer Blick, rechts unten histologisches Präparat (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, O=Nervus opticus, S=Sklera, R=Retina, L=Linse)

Tab. 3-1: Qualitative Auswertung der Pigmentierung im Vergleich MRT vs. Histologie,
Übereinstimmung in 58% (T1-Gewichtung) bzw. 53% (T2-Gewichtung)

Tab. 3-2: Quantitative Auswertung der Pigmentierung im Vergleich MRT vs. Histologie,
Übereinstimmung in 86% (T1-Gewichtung) bzw. 26% (T2-Gewichtung)

In der ophthalmoskopischen Untersuchung konnte bei 5 von 42 Patienten (12%) der Grad der Pigmentierung aufgrund von opaquen Medien, die den Blick auf den Augenhintergrund verhinderten (Netzhautablösung, Blutung) nicht bestimmt werden. Bei weiteren 9 Patienten (21%) mit inhomogener Pigmentierung konnte der Grad der Pigmentierung nur für den schmalen oberflächlichen Tumoranteil abgeschätzt werden, der jedoch nicht repräsentativ für die Gesamtpigmentierung des Tumors war. Bei 28 Patienten (67%) konnte ophthalmoskopisch eine exakte Bestimmung des histopathologischen Pigmentierungsgrades erfolgen.

Kleine Melanome unter 0,5 ml Volumen fanden sich bei den 200 untersuchten Melanomen in 53,5% (n=107), mittlere Melanome zwischen 0,5 und 1,0 ml in 25,5% (n=51) und große Melanome über 1,0 ml in 21,0% (n=42). Im Mittel wiesen die Melanome ein Volumen von 0,61 ml (0,01 bis 2,73 ml, Median 0,44 ml) auf. Bezüglich der Form überwog der runde oder hügelförmige Typ (Abb. 3-5) mit 37,5% (n=75), gefolgt vom pilzförmigen Typ (Abb. 3-6) mit 36,0% (n=72) und dem flachen Typ (Abb. 3-7) mit 26,5% (n=53). Der überwiegende Teil der Melanome ging bildmorphologisch von der Aderhaut und nur 3,5% (n=7) vom Ziliarkörper aus. Von den Aderhautmelanomen lagen 68,4% (n=132) posterior des Äquators und 31,6% (n=61) in der ophthalmoskopisch schlecht einsehbaren anterioren Uvea, 19,2% der Aderhautmelanome (n=37) infiltrierten bildmorphologisch den Ziliarkörper.

	Abb. 3-5: Hügelförmiges Aderhautmelanom (rechtes Auge), links MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts MRT-Schicht T2-gewichtet (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, L=künstliche Linse)

	Abb. 3-6: Pilzförmiges Aderhautmelanom (rechtes Auge), links MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts MRT-Schicht T2-gewichtet (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, L=künstliche Linse)

Die überwiegende Zahl der Melanome wies eine homogene Verteilung der Pigmentierung auf (78,5%), bei den übrigen Melanomen ließen sich zwei unterschiedlich pigmentierte Anteile differenzieren (Abb. 3-8).

	Abb. 3-7: Flaches, linsenförmiges Aderhautmelanom (rechtes Auge), links MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts MRT-Schicht T2-gewichtet (T=Melanom, G=Glaskörper, L=Linse)

	Abb. 3-8: Gemischt pigmentiertes Aderhautmelanom (linkes Auge), links MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts MRT-Schicht T2-gewichtet (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, L=Linse)

Von den 157 homogen pigmentierten Melanomen waren kernspintomographisch aufgrund der quantitativen Auswertung (anhand der T1-Gewichtung) 43,3% stark melanotisch, 26,1% gering melanotisch und 30,6% amelanotisch (Abb. 3-9).

	Abb. 3-9: Amelanotisches Aderhautmelanom (rechtes Auge), links oben MRT-Schicht T1-gewichtet nativ, rechts oben nach Kontrastmittelgabe, links unten MRT-Schicht T2-gewichtet (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, L=Linse)

In der qualitativen Auswertung fanden sich unter den homogenen Melanomen 20 mit mäßiger oder deutlicher Hyperintensität in der T1-Gewichtung und mäßiger oder deutlicher Hypointensität in der T2-Gewichtung. Nur diese Melanome erfüllten die Kriterien des aus der Literatur bekannten ”typischen” Melanoms. Weitere 32 Melanome zeigten wenigstens in der T2-Gewichtung ein mäßiges oder deutliches hypointenses Signal bei gering hyperintensem Signal in der T1-Gewichtung und 22 Melanome ein mäßiges oder deutliches hyperintenses Signal in der T1-Gewichtung bei gering hypointensem Signal in der T2-Gewichtung. Bei diesen 54 Melanomen war eine Differenzierung von anderen Bulbusraumforderungen ebenfalls möglich. Die verbleibenden 83 Melanome zeigten in der T1- und in der T2-Gewichtung Signale, die zwischen den Signalen für typische Melanome und für den Glaskörper liegen. Von den 43 gemischt pigmentierten Melanomen wiesen 16 stark und gering melaninisierte Anteile auf, 3 gering und amelanotische Anteile und 2 stark und amelanotische Anteile. Bei 22 Melanomen mit gemischter Pigmentierung waren die quantitativen Unterschiede so gering, daß beide Anteile in eine Pigmentierungsklasse fielen. Von den stark melaninisierten Melanomen (n=68) und Melanomanteilen (bei den gemischt pigmentierten Melanomen) (n=54) stellten sich in der nativen T1-gewichteten Sequenz visuell 54,1% mäßig hyperintens, 45,1% gering hyperintens und 0,8% isointens gegenüber dem Bulbus dar. Bei den gering melaninisierten Melanomen (n=41) und Melanomanteilen (n=25) erschienen 15,1% mäßig hyperintens, 65,2% gering hyperintens und 19,7% isointens. Die amelanotischen Melanome (n=48) und Melanomanteile (n=7) stellten sich in 10,9% mäßig hyperintens, 65,5% gering hyperintens und 23,6% isointens dar.

Bei 65,5% der Patienten (n=131) fand sich eine begleitende Netzhautablösung in unmittelbarer Nachbarschaft zum Tumor. Zwei Zeichen waren dabei für das Vorliegen einer Netzhautablösung charakteristisch. Zum einen zeigte sich die typische V-Form aufgrund der posterioren Anheftung der Retina am Eintritt des Sehnerven und anterior zirkulär an der Ora serrata und zum anderen zeigte die Ablatio keinerlei Kontrastmittelaufnahme. Das Volumen der Netzhautablösungen zeigte eine große Streubreite von 0,01 bis 7,27 ml (Mittelwert 0,64 ml, Median 0,33 ml). Zum Teil wiesen bereits kleine Melanome eine große Begleitablatio auf, eine Totalablatio war in 5 Fällen zu verzeichnen. In 80,2% der 131 Fälle mit Ablatio (n=105) war das Tumorvolumen jedoch größer als das Volumen der Ablatio. Die relativen Signalintensitäten der Ablatio bezogen auf den Glaskörper betrugen im Mittel 1,54 (0,55 bis 2,99). Der überwiegende Anteil der Netzhautablösungen (83,8%, n=109) wies einen Quotienten < 2,0 entsprechend einer serösen subretinalen Effusion auf, während die übrigen Ablösungen (16,2%, n=21) Quotienten der Signalintensitäten von Ablatio zu Glaskörper ≥ 2,0 aufwiesen, was als hämorrhagische Netzhautablösung interpretiert wurde. Die seröse Netzhautablösung zeigte in der qualitativen Analyse überwiegend gering hyperintense Signale (96,3%) und nur vereinzelt isointense (0,9%) und mäßig hyperintense Signale (2,8%), die hämorrhagischen Effusionen einen höheren Anteil mäßig hyperintenser Signalintensitäten (23,8%).

Ein bulbusüberschreitendes Wachstum konnte bildmorphologisch in 7% (n=14) nachgewiesen werden, davon in 7 Fällen als extraokulares Wachstum und in 7 Fällen als Infiltration des N. opticus. Ein weiterer Fall wurde in der MRT nicht nachgewiesen, sondern erst intraoperativ. Eine Sklerainfiltration konnte kernspintomographisch in keinem Fall nachgewiesen werden, obwohl ein solcher Befund in 26 Fällen histologisch gefunden wurde.

Von den 200 untersuchten Patienten wurden 59 Patienten enukleiert (29,5%), da es sich klinisch oder bildmorphologisch um große Tumorausdehnungen oder ein bulbusüberschreitendes Wachstum handelte. Bei 79 Patienten (35,5%) wurde nach Diagnosestellung aus verschiedenen Gründen zunächst keine Therapie eingeleitet, z.T. wurde der Tumor klinisch kontolliert, z.T. lehnten die Patienten die vorgeschlagene Therapie ab. Bei den übrigen 62 Patienten wurde mit kurativer Intention eine bulbuserhaltende Therapie durchgeführt. So konnte bei 8 Patienten (4,0%) die Tumorkontrolle durch eine Lokalexzision des Tumors erfolgen. Eine Brachytherapie erfolgte mit Jod- bzw. Ruthenium-Applikatoren bei 46 Patienten (23,0%). 8 Patienten (4,0%) wurden einer Protonen- oder Photonenbestrahlung zugeführt.

Bei allen 22 Patienten mit Aderhauthämangiom fand sich ein einseitiger und solitärer Tumor, dagegen war bei den 43 Patienten mit Retinoblastom der Befall bei 23 Patienten an einem und bei 20 Patienten in beiden Augen lokalisiert. Da von den Patienten mit beidseitigem Befall zum Zeitpunkt der Untersuchung bereits 5 Patienten einseitig enukleiert worden sind, wurden insgesamt 58 befallene Augen untersucht. Bei 5 Augen fand sich magnetresonanztomographisch ein Befall mit 2 Tumoren, die übrigen traten solitär auf. Von den 36 Patienten mit Metastasen zeigten 8 einen beidseitigen Befall, bei 4 Augen konnten 2 oder mehr Metastasen nachgewiesen werden, so daß insgesamt 52 Tumoren beurteilt werden konnten (Abb. 3-10). Die 200 Melanome des Vergleichskollektivs traten einseitig auf, bei einem Patienten wurde eine retinale Melanommetastase nachgewiesen, die aufgrund der geringen Größe bei der weiteren Auswertung nicht berücksichtigt wurde.

Den höchsten Anteil an kleinen Tumoren wiesen Hämangiome mit 90,9% (n=20) und Metastasen mit 86,5% (n=45) auf, mittelgroße Metastasen traten in 9,6% (n=5), mittelgroße Hämangiome traten in 9,1% (n=2) und große Metastasen in 3,8% (n=2) auf. Den größten Anteil an großen Tumoren wiesen Melanome mit 21,0% (n=42) auf, mittelgroße Melanome fanden sich in 25,5% (n=51) und kleine in 53,5% (n=107). Retinoblastome waren bei Diagnosestellung in 52,4% (n=33) klein, in 33,3% (n=21) mittelgroß und in 14,3% (n=9) groß. Das mittlere Volumen der Tumoren betrug für Metastasen 0,22 ml (0,01 bis 2,60 ml, Median 0,10 ml), für Retinoblastome 0,54 ml (0,01 bis 1,60 ml, Median 0,46 ml), für Hämangiome 0,18 ml (0,01 bis 0,83 ml, Median 0,08 ml) und für Melanome 0,61 ml (0,01 bis 2,73 ml, Median 0,44 ml).

	Abb. 3-10: Bulbusmetastasen (3 Herde), MRT-Schicht T1-gewichtet in koronarer Schichtführung (T=Metastasen, G=Glaskörper)

Die verschiedenen bei Bulbustumoren auftretenen Tumorformen (Abb. 3-11) sind bei den einzelnen Entitäten unterschiedlich häufig anzutreffen (Abb. 3-12).

	Abb. 3-11: Tumorformen, die bei den häufigsten Bulbustumoren auftreten

	Abb. 3-12: Tumorformen bei Bulbustumoren in der MRT, links oben rasenförmiger Tumor (Metastase), rechts oben flacher Tumortyp (Aderhautmelanom), links unten hügelartige Form (Metastase), rechts unten pilzförmiger Tumor (Aderhautmelanom) (T=Melanom/Metastase, G=Glaskörper, L= Linse)

Bei den Metastasen trat der rasenförmige Typ mit 55,8% (n=29) am häufigsten auf, gefolgt vom linsenförmigen Typ in 28,8% (n=15) und dem hügelförmigen Typ in 15,4% (n=8). Der pilzförmige Typ wurde bei Metastasen nicht gefunden. Unterschiede innerhalb der Metastasen zeigten sich in Abhängigkeit vom Primärtumor. Bei Metastasen von Mammakarzinomen war der rasenförmige Typ mit 71,4% (n=20) deutlich häufiger als der linsenförmige Typ mit 17,9% (n=5). Dagegen war bei Metastasen von Bronchialkarzinomen der linsenförmige Typ mit 58,3% (n=7) häufiger als der rasenförmige Typ mit 33,3% (n=4). Bei Retinoblastomen war der hügelförmige und pilzförmige Typ mit jeweils 36,5% (n=23) am häufigsten, der linsenförmige Typ mit 23,8% (n=15) und der rasenförmige Typ mit 3,2% (n=2) deutlich seltener. Hämangiome zeigten mit 81,8% (n=18) überwiegend eine Linsenform und nur in 18,2% (n=4) Hügelform, der pilzförmige und rasenförmige Typ wurden nicht beobachtet. Melanome waren in 37,5% (n=75) hügelförmig, in 36,0% (n=72) pilzförmig und in 26,5% (n=53) linsenförmig. Der rasenförmige Typ trat nicht auf.

Bei allen Tumorentitäten lag die Mehrzahl der Tumoren mit dem Hauptteil im posterioren Anteil des Bulbus. Bei Metastasen lag der Anteil bei 80,8% (n=42), bei Hämangiomen bei 100,0% (n=22), bei Retinoblastomen bei 85,7% (n=54) und bei Melanomen bei 66,0% (n=132). Eine Infiltration des Ziliarkörpers war bei 9,6% (n=5) der Metastasen, 3,2% (n=2) der Retinoblastome und 18,5% (n=37) der Melanome nachzuweisen, bei Hämangiomen trat eine Ziliarkörperinfiltration nicht auf. Es zeigte sich kein Unterschied zwischen Metastasen unterschiedlicher Primärtumoren. Ein ziliarer Tumorursprung wurde bei Metastasen in 1,9% (n=1) und bei Melanomen in 3,5% (n=7) und bei Retinoblastomen und Hämangiomen in keinem der Fälle gefunden (Abb. 3-13).

	Abb. 3-13: Ziliarkörperinfiltration eines Aderhautmelanoms anterior des Bulbusäquators, MRT-Schicht T1-gewichtet nach Kontrastmittelgabe (T=Melanom mit Ziliarkörperinfiltration, L=Linse, O=Nervus opticus)

Während bei 28,6% (n=18) der Retinoblastome, bei 6,8% (n=3) der Aderhautmetastasen und bei 7,0% (n=14) der Melanome ein bulbusüberschreitendes Wachstum gefunden wurde, trat dies bei Hämangiomen in keinem Fall auf. Das bulbusüberschreitende Wachstum manifestierte sich bei den Metastasen in allen 3 Fällen als Infiltration des Sehnerven, bei den Retinoblastomen in 6 Fällen als Optikusinfiltration und in einem Fall als extraokularem Tumor. Bei den Melanomen war das Verhältnis mit 6 extraokularen Tumoren (Abb. 3-14) und 6 Optikusinfiltrationen (Abb. 3-15) ausgeglichen.

	Abb. 3-14: Aderhautmelanom mit retroorbitalem Tumor, MRT-Schicht T1-gewichtet nach Kontrastmittelgabe (T=Melanom mit retrobulbärem Anteil (Pfeil), G=Glaskörper, E=subretinale Effusion)

	Abb. 3-15: Aderhautmelanom mit Optikusinfiltration, links MRT-Schicht T1-gewichtet nativ, rechts MRT-Schicht T1-gewichtet nach Kontrastmittelgabe (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, I=Optikusinfiltration und aufgeweitete Optikusscheide, L=Kunstlinse)

Eine Netzhautablösung in der Nähe des Tumors trat bei 25% (n=11) der Patienten mit Metastasen (Abb. 3-16), bei 53,4% (n=31) der Patienten mit Retinoblastom, 18,2% (n=4) der Patienten mit Hämangiom und bei 65,5% (n=131) der Patienten mit Melanom auf.

Zwei Zeichen waren dabei charakteristisch für Netzhautablösungen mit seröser, eiweißreicher oder hämorrhagischer Effusion: zum einen die typische V-Form der Retina, die aufgrund ihrer Anheftung am Eintritt des Sehnerven und der Pars plana des Ziliarkörpers zweigeteilt ist, und zum anderen die fehlende Kontrastmittelanreicherung. Die Netzhautablösungen lagen bei Melanomen, Metastasen, Retinoblastomen und Hämangiomen in der Mehrzahl in Form von serösen oder eiweißreiche Effusionen vor, während hämorrhagische Effusionen bei allen Gruppen in weniger als 10% zu finden waren. Innerhalb der Metastasen fiel mit 41,6%, (n=5) eine Häufung von Netzhautablösungen bei Metastasen von Brochialkarzinomen im Vergleich zu Metastasen von Mammakarzinomen mit 8,7% (n=2) auf. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3-3 zusammengefaßt.

	Abb. 3-16: Bulbusmetastase mit ausgedehnter Effusion, MRT-Schicht T1-gewichtet (T=Metastase, E=subretinale Effusion, L=Linse, O=Nervus opticus)

Durch den stark differierenden Melaningehalt kommen Melanome sowohl in der T1-Gewichtung als auch der T2-Gewichtung sehr unterschiedlich zur Darstellung. Mit steigendem Melaningehalt ist mit einem höheren Signal in der T1-Gewichtung zu rechnen, während das Signal in der T2-Gewichtung geringer wird. Bei 21,5% (n=43) der Melanome wurden unterschiedlich starke Pigmentierungsgrade innerhalb eines Melanoms nachgewiesen, was sich in Arealen unterschiedlicher Signalintensität widerspiegelt. Bei den einheitlich pigmentierten Aderhautmelanomen (n=157) fanden sich 43,3% (n=68) stark melanotische, 26,1% (n=41) gering melanotische und 30,6% (n=48) amelanotische Melanome (Abb. 3-17).

	Abb. 3-17: Signalintensität von Aderhautmelanomen in der MRT (T1-gewichtet) in Abhängigkeit vom Grad der Pigmentierung, links oben hohe Signale bei hohem Melaningehalt, rechts oben mittlere Signalintensitäten bei mittlerem Pigmentierungsgrad, links unten niedrige Signale bei amelanotischem Melanom (T=Melanom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, L=Linse, O=Nervus opticus)

Bei den Metastasen fanden sich bei 51 Herden homogene Signalintensitäten innerhalb der Läsion und nur bei einem Tumor eine Zweiteilung der Signale. Von den 51 einheitlich intensen Metastasen zeigten in der nativen T1-Gewichtung 23,5% (n=12) gering hyperintense Signale, 53,0% (n=27) mäßig hyperintense und 23,5% (n=12) deutlich hyperintense Signale im Vergleich zum Glaskörper. Unterschiede bei den verschiedenen Primärtumoren fanden sich nicht.

Tab. 3-3: Morphologische Parameter bei häufigen Bulbustumoren (absolute Fallzahlen in Klammern)
(* eine intraokulare Metastase eines Melanoms wurde wegen der geringen Größe nicht berücksichtigt)

Retinoblastome sind in der MRT durch sehr ausgeprägte Signalinhomogenitäten innerhalb eines Tumors und bei endophytischem Wachstum durch einen gegenüber dem Glaskörper unscharfen Rand gekennzeichnet. Nahezu alle Retinoblastome weisen in der Computertomographie Verkalkungen auf, die in der MRT als kleine Signalminderungen zu dem oben genannten inhomogenen Signal führen. In der T1-Gewichtung zeigten Retinoblastome in 87,3% (n=55) gering hyperintense Signale, nur in 7,9% (n=5) zeigten sich mäßig hyperintense Signale und in 4,8% (n=3) Bulbus-isointense Signale (Abb. 3-18).

	Abb. 3-18: Typisches Retinoblastom, links MRT-Schicht T1-gewichtet, rechts MRT-Schicht T2-gewichtet (T=Retinoblastom, G=Glaskörper, E=subretinale Effusion, L= Linse)

Hämangiome wiesen ein charakteristisches Signalverhalten mit gering hyperintensem Signal in der T1-Gewichtung und Bulbus-isointensen Signalen in der T2-Gewichtung auf (Abb. 3-19).

Tab. 3-4: Signalverhalten von Bulbustumoren in der T1-Gewichtung im Vergleich zum Glaskörper

Tab. 3-5: Signalverhalten von Bulbustumoren in der T2-Gewichtung im Vergleich zum Glaskörper

	Abb. 3-19: Typisches Hämangiom des Bulbus, links oben MRT-Schicht T1-gewichtet nativ, rechts oben MRT-Schicht T1-gewichtet nach Kontrastmittelgabe, links unten MRT-Schicht T2-gewichtet (T= Melanom, G= Glaskörper, L= Kunstlinse)

Bei 7 Patienten wurde intraoperativ oder in der histopathologischen Aufarbeitung ein bulbusüberschreitendes Tumorwachstum nachgewiesen. Bei 5 Patienten fand sich eine transsklerale Ausbreitung des Tumors in das retrobulbäre Fett, bei 2 Patienten war der Tumor in den N. opticus eingewachsen. Bei 3 Patienten war das transsklerale Wachstum relativ dicht am Eintritt des N. opticus lokalisiert, in den beiden anderen Fällen posterior des Ansatzes des M. rectus medialis bzw. posterior und caudal des M. rectus lateralis.

Mit Ultraschall konnte von den 3 dicht am N. opticus gelegenen extrabulbären Tumorausdehnungen nur einer identifiziert werden, 2 wurden übersehen. Einer der beiden Tumoren am Ansatz der geraden Augenmuskeln wurde sonographisch erkannt. Von den beiden Sehnervinfiltrationen konnte mit der Sonographie eine nachgewiesen werden, die zweite Infiltration war nicht nachweisbar (Abb. 3-20).

	Abb. 3-20: Optikusinfiltration eines Aderhautmelanoms (histologisch gesichert) nachweisbar in der MRT (links, Pfeil), falsch negativ in der Sonographie (rechts)

Dagegen konnten mit der MRT 6 von 7 Fälle mit bulbusüberschreitendem Wachstum korrekt nachgewiesen werden (Abb. 3-21). Ein extraokulares Wachstum wurde vermutlich aufgrund des Fehlens einer echten Raumforderung magnetresonanztomographisch übersehen. Ein Fall wurde fälschlich als Tumor mit extraokularem Wachstum eingeschätzt, wobei hier der Ansatz des M. rectus medialis als Tumor fehlinterpretiert wurde. Auch sonographisch wurde dieser Fall falsch diagnostiziert. Insgesamt betrug die Zahl der sonographisch falsch positiven und histologisch tumorfreien Befunde 5.

	Abb. 3-21: Extrabulbäres Tumorwachstum eines Aderhautmelanoms, nachweisbar als signalreiche Raumforderung außerhalb des Bulbus in der MRT (links, Pfeil) und als echoarme Raumforderung in der Sonographie (rechts, Pfeil)

Extraokulares Wachstum konnte mit Ausnahme der Optikusinfiltration magnetresonanztomographisch am besten auf nativen T1-gewichteten Aufnahmen nachgewiesen werden. Eine Optikusinfiltration war in den nachgewiesenen Fällen anhand einer flauen Kontrastmittelaufnahme in der T1-Gewichtung zu diagnostizieren. Zusätzlich war in beiden Fällen eine diskrete Erweiterung des papillennahen Subarachnoidalraumes in der T2-Gewichtung zu visualisieren.

3.1.5.1  In-vitro-Experiment an isolierten Schweineaugen

Von den 25 präparierten Schweineaugen waren 23 bezüglich der Tumorvolumetrie auswertbar, bei den übrigen war es bei der Präparation zu einer Fehlinjektion außerhalb des Bulbus gekommen. Durch die Injektion der simulierten Raumforderung konnten zwei unterschiedliche Tumorformen erzeugt werden. Ophthalmoskopisch stellte sich bei 14 Augen der Tumor ellipsoid und bei 9 Augen pilzförmig und zum Teil polyzyklisch dar. Die simulierten Tumoren stellten sich in der T1-gewichteten MRT als signalreiche Raumforderungen innerhalb des Bulbus dar und entsprachen damit dem Erscheinungsbild melanisierter Aderhautmelanome (Abb. 3-22).

	Abb. 3-22: Vergleich des MR-Bildes eines präparierten tumorfreien Schweineauges (links) mit dem MRT-Bild eines menschlichen Tumor-tragenden Auges (rechts) (L=Linse, T=Melanom)

In allen Fällen konnten die erzeugten Tumorformen magnetresonanztomographisch nachvollzogen werden (Abb. 3-23).

Sämtliche erzeugten intrabulbären Tumoren konnten mit der Volumetriesoftware segmentiert und volumetriert werden (Abb. 3-24).

	Abb. 3-23: Beispiele für unterschiedliche Formen der erzeugten Tumoren in präparierten Schweineaugen, links runde Tumorform, rechts pilzförmiger Tumor (T=künstlicher Tumor, L=Linse)

	Abb. 3-24: Präpariertes Schweineauge, links Original-MRT-Bild (T1-Gewichtung), rechts nach halbautomatischer Segmentierung (rot schraffiert)

Die injizierten Volumina von 0,05 bis 3,0 ml (Mittelwert 0,94 ml, Standardabweichung 0,78 ml) wurden mit geringer Abweichung in der Volumetrie gemessen (Abb. 3-25), der Korrelationskoeffizient betrug 0,96 (p < 0,001).

	Abb. 3-25: Korrelation zwischen gemessenem und realem Volumen des künstlichen Tumors mit Regressionsgeraden

Der relative Fehler betrug im Gesamtkollektiv 0,04 +/- 0,02, für kleine Tumoren unter 1 ml Volumen 0,05 +/- 0,08 und für Tumoren größer 1 ml Volumen 0,02 +/- 0,08. Eine geringfügig bessere Genauigkeit fand sich für ellipsoide Tumoren mit einem relativen Fehler von 0,03 +/- 0,06 im Vergleich zu pilzförmigen / polyzyklischen Tumoren mit 0,05 +/- 0,11.

Die mit der Durchmessermethode berechneten Volumina der Augentumoren zeigten Werte von 0,18 bis 2,10 ml (Median 0,81 ml, Mittelwert 0,78 ml, Standardabweichung 0,36 ml), für das gleich Kollektiv ergaben sich planimetrisch mit der „summation of area“-Methode Werte von 0,20 bis 2,26 ml (Median 0,73 ml, Mittelwert 0,76 ml, Standardabweichung 0,37 ml).

Die relative Differenz zwischen den beiden verwendeten Volumetriemethoden schwankte zwischen –26,2% und +27,1% für das Gesamtkollektiv und bei Betrachtung der absoluten Werte zwischen 0,4% und 27,1% (Median 8,4%, Mittelwert 10,3%). Da die Metastasen im vorliegenden Kollektiv durchschnittlich kleinere Volumina als die Melanome aufwiesen, wurden bei den Metastasen höhere relative Differenzen als bei den Aderhautmelanomen gemessen. Die Volumina wurden getrennt nach Metastasen und Aderhautmelanomen graphisch dargestellt (Abb. 3-26).

	Abb. 3-26: Gegenüberstellung der Tumorvolumina, die mit „summation of area“- und Durchmesser-Methode bestimmt wurden

3.2.1  Erstellung isotroper MRT-Datensätze

3.2.1.1  Vergleich von Oberflächenspulen unterschiedlicher Größe

Das Signal-Rausch-Verhältnis für den okularen Tumor betrug im Mittel für die Untersuchung mit der 8-cm-Spule 22,2 (Standardabweichung 9,3) und mit der 5-cm-Spule 49,9 (Standardabweichung 26,3) (Abb. 3-27).

	Abb. 3-27: Vergleich von MRT-Aufnahmen mit Oberflächenspulen unterschiedlichen Durchmessers, links geringeres Signal-Rausch-Verhältnis mit der 8-cm-Spule, rechts 5-cm-Spule

Erwartungsgemäß geringere Mittelwerte fanden sich für das Signal-Rausch-Verhältnis des Glaskörpers, für die Untersuchung mit der 8-cm-Spule wurde ein Wert von 6,5 (Standardabweichung 1,4) und mit der 5-cm-Spule von 16,3 (Standardabweichung 5,6) ermittelt.

Auch das für die Tumorerkennung wichtige Kontrast-Rausch-Verhältnis war im Spulenvergleich bei der kleineren Spule mehr als doppelt so groß wie bei der größeren Spule, der Mittelwert für die Untersuchung mit der 8-cm-Spule betrug 15,7 (Standardabweichung 8,2) und mit der 5-cm-Spule 33,6 (Standardabweichung 22,5).

Die spulennahen Schichten des Phantoms zeigten erwartungsgemäß die stärksten Signalintensitäten in den Anschnitten der mit Kontrastmittel gefüllten Bohrungen. Die höchsten Signalintensitäten wurden dabei in der Region gefunden, die unmittelbar der 5-cm-Oberflächenspule anlag. Diese kreisförmige Region entsprach in ihrem Durchmesser dem Durchmesser der Oberflächenspule, außerhalb des Bereiches fielen die Signalintensitäten deutlich ab.

Mit zunehmendem Abstand der Schichten von der Oberflächenspule fielen in den MRT-Aufnahmen Abweichungen von bis zu 3 mm gegenüber dem 1-cm-Gitternetz auf, das digital über die Bilder projiziert wurde. Um die Ursache der Abweichungen der gemessenen Säulenanschnitte von der Idealposition zu klären, wurde die Position der Spitze der Bohrungen aller 100 Bohrungen fotografiert und ebenfalls digital über das Schichtbild projiziert (Abb. 3-28).

	Abb. 3-28: Vergleich der obersten (links) und untersten (rechts) MRT-Schicht mit überlagertem 1-cm-Gitternetz (grün) und der fotografisch nachgewiesenen Position der Spitze der 100 Bohrungen (rot)

Dabei zeigte sich eine hohe Übereinstimmung der gemessenen und realen Positionen, die Abweichungen lagen im Submillimeterbereich. Die befürchteten Bildstörungen (Kissenverzug, Bildverzerrungen) konnten zumindest für das verwendete Bilderzeugungssystem nicht nachgewiesen werden.

Auch in die Tiefe des Phantoms hinein war mit zunehmendem Abstand von der Spule eine Abnahme der Signale der Kontrastmittelsäulen zu beobachten. Schon in 3 cm Tiefe war der Rand der homogenen Ausleuchtung durch die Oberflächenspule erreicht und der Signalabfall deutlich (Abb. 3-29).

	Abb. 3-29: 9 exemplarische MRT-Schichten mit einer Schichtdicke von 0,6 mm im Abstand von 3,0 mm, links oben Spulen-nahe Schicht, rechts unten Spulen-ferne Schicht

Bei der Auswertung der Einzelschichten wurde prinzipiell nur eine vollständig dargestellte oder mindestens 75%ig abgebildete Kerbe gewertet. Die Anzahl der nachgewiesenen mit Kontrastmittel gefüllten Kerben schwankte unabhängig von der gewählten Schichtdicke innerhalb der Messung mit einer Schichtdicke um ein bis zwei Kerben (Abb. 3-30).

	Abb. 3-30: Vergleich der MRT-Bilder des Schichtdickenphantoms mit unterschiedlichen Schichtdicken, links oben 0,3 mm, rechts oben 0,4 mm und links unten 0,6 mm Schichtdicke

Bei Verwendung der 0,3-mm-Schichtdicke fanden sich pro Schicht durchschnittlich 4,02 Kerben (2-6 Kerben), was einer durchschnittlichen Schichtdicke von 0,40 mm entsprach. Bei der 0,4-mm-Schichtdicke wurden pro Schicht im Mittel 5,02 Kerben (4-7 Kerben) entsprechend 0,50 effektiver Schichtdicke und bei der 0,6-mm-Schichtdicke pro Schicht durchschnittlich 7,48 Kerben (6-9 Kerben) entsprechend 0,75 effektiver Schichtdicke gefunden.

3.2.2.1  Multiplanare Reformatierungen auf der Basis von Spiral-CT-Datensätzen

Bei den Patienten der Vorstudie wurde die Bildqualität zwischen den bislang verwendeten 2-mm-Standard-Schichten und den 1-mm-Spiral-Schichten verglichen. Bei allen 6 Patienten zeigte sich, daß unabhängig davon, ob die Untersuchung nativ oder kontrastmittelgestützt durchgeführt wurde, die Bildqualität der transversalen Schichten bei der 2-mm-Schichtung besser als bei den 1-mm-Spiral-Schichten war. Dieses machte sich vor allem durch ein störendes Rauschen und leichte Streifenartefakte bemerkbar, die Detailerkennung war bei den 1-mm-Spiral-Schichten jedoch besser (Abb. 3-31).

Bei der Quantifizierung des Rauschens zeigte sich für die 2-mm-Schichten im Bereich des Bulbus ein um etwa 130% höheres Signal-Rausch-Verhältnis als für die 1-mm-Spiral-Schichten. Bei den sekundären Rekonstruktionen dagegen waren die 1-mm-Spiral-Schichten den 2-mm-Schichten deutlich überlegen. Auf den Rekonstruktionen der 2-mm-Schichten ist jede Schicht durch eine Kante von der nächsten zu unterscheiden, die dünne knöcherne Begrenzung ist an einigen Stellen vermeintlich durchbrochen. Die Übergänge der Rekonstruktionen aus den 1-mm-Spiral-Schichten sind nahezu glatt, es finden sich weniger Streifenartefakte als auf den Originalschichten, das Signal-Rausch-Verhältnis ist bei den 2-mm-Schichten nur um etwa 50% höher als bei den 1-mm-Spiral-Schichten.

Im extrakonalen Kompartiment wurden bei 18 Patienten folgende Befunde erhoben: 6 Patienten zeigten Raumforderungen der Tränendrüsen, darunter fanden sich 3 Lymphome (Abb. 3-32) (davon in einem Fall beidseitig), ein pleomorphes Adenom, ein entzündlicher Pseudotumor und ein Karzinom.

	Abb. 3-31: Vergleich transversaler Originalschichten mit einer Schichtdicke von 1 mm (links) und 2 mm (rechts) und den dazugehörigen koronaren und sagittalen Reformatierungen

	Abb. 3-32: Tränendrüsenlymphom in der dünnschichtigen Computertomographie, links transversale 1-mm-Originalschicht, rechts koronare Reformatierung

Je einmal wurde die Diagnose eines Dermoids und eines Epidermoids gestellt. Bei 3 orbitalen Raumforderungen zeigte sich ein Ursprung im periorbitalen Gewebe (Mucozele, Oberkieferhöhlen-Tumor mit Orbitaeinbruch und sinugene Orbitaphlegmone). Bei 3 Patienten wurden Gefäßveränderungen gefunden (Sinus cavernosus-Fistel, erweiterte V. ophthalmica und durale Fistel). 2 Patienten wiesen komplexe Frakturen im Bereich des Orbitabodens bzw. der Orbitaspitze auf. Bei 2 Patienten mit Keilbeinmeningeom konnte eine orbitale Beteiligung ausgeschlossen werden.

Bei den 5 intrakonalen Raumforderungen handelte es sich bei 3 Patienten um Vergrößerungen des Sehnervens, wobei ein Gliom des N. opticus, eine Neuritis N. optici und ein Optikusscheidenmeningeom diagnostiziert wurden. Während das Optikusscheidenmeningeom durch seine tubuläre Verdickung mit Verkalkungen und das Gliom durch eine spindelförmige Verdickung des Nerven gekennzeichnet waren (Abb. 3-33), fand sich im Falle der Neuritis eine Aufweitung des Subarachnoidalraumes (Abb. 3-34). In 2 Fällen wurde ein kavernöses Hämangion gefunden, wobei eines davon teilweise thrombosiert erschien.

	Abb. 3-33: Optikusgliom in der dünnschichtigen Computertomographie, links transversale 1-mm-Originalschicht, rechts koronare Reformatierung

	Abb. 3-34: Neuritis N. optici in der dünnschichtigen Computertomographie, links transversale 1-mm-Originalschicht, rechts koronare Reformatierung

Bei den Augenmuskelveränderungen lagen in allen 5 Fällen endokrine Orbitopathien mit Verdickungen der Mm. recti inferiores vor. Die Veränderungen zeigten verschiedene Schweregrade mit unterschiedlich stark verdickten Muskeln, wobei in 2 Fällen zentrale Hypodensitäten im Sinne fettiger Degenerationen erkennbar waren [22].

Im Bereich des Bulbus fanden sich 2 Raumforderungen, eine große Netzhautablösung und ein entzündlicher Prozess im Tenonschen Raum.

Bei der Bewertung der Bildqualität war in 22 von 29 Fällen keine Stufenbildung zwischen den Bildern beider Spiralen nachweisbar. Bei 5 Patienten waren lediglich geringfügige Stufen im Übergangsbereich zu erkennen, bei weiteren 2 Patienten konnte ein Versatz der beiden Bildsätze beobachtet werden. In den beiden letztgenannten Fällen war die Beurteilbarkeit eingeschränkt. Insgesamt war es bei über 75% der Patienten möglich, exakt aneinandergesetzte Spiraluntersuchungen zu akquirieren. Der normalerweise nicht abgebildete M. obliquus superior stellte sich in den koronaren Rekonstrutionen bei 17 Patienten als gut sichtbar, bei 11 Patienten als mäßig gut sichtbar und bei 2 Patienten als schlecht sichtbar dar. Bei den letztgenannten beiden Fällen handelte es sich um die Rekonstruktionen, die aus den Bildern mit großem Gesichtsfeld (gesamter Schädelumfang) berechnet wurden. Hier war die Bildqualität, insbesondere die geometrische Auflösung, deutlich reduziert.

Die Ergebnisse der Dosisberechnungen, die jedoch in erster Linie als Dosisabschätzungen anzusehen sind, sind als Organäquivalentdosen für das Gehirn und die Augenlinsen und als effektive Äquivalentdosis in Tabelle 3-6 angegeben.

Tab. 3-6: Dosisabschätzung für 2-mm-Inkremental-CT und 1-mm-Spiral-CT der Orbita [69,70]

Eine Zusammenfassung der Diagnosen und Qualitätsparameter der 30 Patienten der Studie gibt Tabelle 3-7:

Tab. 3-7: Diagnosen und Qualitätsparameter der 30 orbitalen Raumforderungen

Die Ergebnisse für die CT-Dichtewerte sind separat für die transversale und koronare Schichtung in Tabelle 3-8 dargestellt (Abb. 3-35 und 3-36). Als Referenzwert wurde die initiale Messung des Phantoms am CT-Scanner des Paul-Scherrer-Institutes (Villingen, Schweiz) angegeben, die berechneten Dichtewerte entsprechen den theoretischen CT-Werten auf der Basis der chemischen Zusammensetzung der Proben [118].

Die Kontrollmessung des Phantoms 3 Monate nach der ersten CT-Untersuchung mit dem selben CT-Gerät und identischen Untersuchungsparametern erbrachte nur geringfügige Änderungen, die unterhalb von 2% Abweichung vom Ausgangswert lagen.

Tab. 3-8: Gemessene Dichtewerte der gewebeäquivalenten Testzylinder (mit Standardabweichungen) im Vergleich zu den theoretischen CT-Werten und den gemessenen Referenzwerten aus Villingen

	Abb. 3-35: Transversale CT-Bilder der sechs Probenzylinder von oben nach unten

	Abb. 3-36: Koronares CT-Bild der sechs Probenzylinder im wassergefüllten Phantom

In der Weichteildarstellung der Computertomographie imponierten die Tantalum-Clips als massive Metallartefakte, die eine Beurteilung der Umgebung verhinderten und zu verfälschten Dichtewerten in der Nachbarschaft der Clips führten. Erst in der Knochenfensterdarstellung war eine genaue Lokalisation der Clips gegeben, innerhalb der angrenzenden Weichteile war allerdings keine Differenzierung möglich, wodurch der Wert der Abbildung für die Strahlentherapieplanung deutlich reduziert wurde (Abb. 3-37).

	Abb. 3-37: Tantalum-Clip in der computertomographischen Darstellung (links Weichteilfenster, rechts Knochenfenster)

Demgegenüber zeigte der Zirkonium-Clip in der CT nur geringe Artefakte, so daß schon in der Weichteilfenster-Technik sowohl der Bulbus als auch der Clip beurteilbar war. In der Knochenfenster-Technik stellte sich der Zirkonium-Clip nahezu in der realen Größe ohne Artefakte dar (Abb. 3-38).

In der MRT erzeugten Tantalum-Clips einen kleinen zweischichtigen Auslöschungsartefakt mit einem Durchmesser von etwa 2 mm, während der Zirkonium-Clip nur eine winzige Signalauslöschung ohne Zweischichtung verursachte, der Clip war vor allem wegen der Bulbuseindellung im kontrastverstärkten Bild zu lokalisieren (Abb. 3-39).

	Abb. 3-38: Zirkonium-Clip in der computertomographischen Darstellung (links Weichteilfenster, rechts Knochenfenster)

	Abb. 3-39: Magnetresonanztomographische in-vivo-Darstellung eines Tantalum-Clips (links) und eines Zirkonium-Clips (rechts) (jeweils T1-gewichtete Sequenz)

Als ideales Clipmaterial wäre eine Kombination aus Tantalum und Zirkonium denkbar, wobei ein kleiner Kern aus Tantalum die Sichtbarkeit in der MRT bei geringeren Artefakten in der CT gewährleisten würde, während die Hülle aus Zirkonium in der CT artefaktarm zur Darstellung käme und das Aufnähen auf den Bulbus ermöglichen würde.

3.2.4.1  Interne Überprüfung der Registrierungsgenauigkeit mit Gelphantom

Die Informationen, die aus der CT-Untersuchung verwendet wurden, d.h. die Metallmarker, wurden mit der Farbe Rot kodiert und die Informationen aus der MRT, d.h. die wasserhaltigen Gelanteile, wurden mit der Farbe Weiß kodiert. Berechnet wurden fusionierte Einzelschichten, bei denen insbesondere die Randbereiche von Interesse waren, da hier die Übereinstimmung der Metallmarker im Verhältnis zu den Aussparungen im Phantom zu überprüfen war (Abb. 3-40). Hier zeigte sich visuell eine sehr gute Positionierung der Metallmarker exakt im Zentrum der Aussparungen.

	Abb. 3-40: Fusionierter Datensatz des sogenannten Koordinatenkastens, Kodierung der Metallmarker aus der CT-Untersuchung (rot) und des Gels (weiß) innerhalb des Kunststoffkastens aus der MRT-Untersuchung, der in beiden Modalitäten nicht dargestellt ist

Zusätzlich wurde ein dreidimensionales Oberflächenmodell berechnet, das in verschiedenen Ansichten dokumentiert wurde und die eventuelle räumliche Verzerrung des Phantoms aufdecken sollte (Abb. 3-41). Bei Betrachtung des 3D-Modells aus verschiedenen Perspektiven fand sich jedoch weder in den CT-Daten noch in den MRT-Daten eine signifikante Verzerrung.

	Abb. 3-41: Dreidimensionale Darstellung des gleichen Datensatzes, Metallmarker aus der CT-Untersuchung (rote Kugeln) und der Gelfüllung (weiß) des Kunststoffkastens aus der MRT

Die Resultate der ursprünglichen Teilnehmer der sogenannten Vanderbilt-Studie wurden bereits publiziert [147], später hinzugekommende Ergebnisse sind auf der Website des Projektes unter (http://cswww.vuse.vanderbilt.edu/~jayw/results.html) elektronisch verfügbar.

Die Ergebnisse der Registrierungsgenauigkeit im Rahmen des Vanderbilt-Projektes sind für die 4 verwendeten Algorithmen tabellarisch zusammengefaßt. Dargestellt sind hier nur die im Rahmen der Protonenbestrahlungsplanung relevanten Ergebnisse der Fusion von CT und MRT. Dabei interessiert zum einen der mediane Fehler für den jeweiligen Algorithmus (Tab. 3-9) und zum anderen der maximale Fehler (Tab. 3-10). Zur besseren Einschätzung der Resultate sind die Vergleichswerte der Teilnehmer des ursprünglichen Vanderbilt-Projektes aufgeführt [147].

Tab. 3-9: Mediane Fehler für die CT/MRT-Registrierung, Ergebnisses des Vanderbilt-Projektes

Tab. 3-10: Maximale Fehler für die CT/MRT-Registrierung, Ergebnisses des Vanderbilt-Projektes

Die manuelle Segmentierung der aufgenähten Metallclips erwies sich sowohl im CT- als auch MRT-Datensatz als unproblematisch. Zur Reduzierung der störenden aber unvermeidlichen Metallartefakte der Clips in der CT mußte die Definition der Clips im sogenannten Knochenfenster erfolgen, d.h. der dargestellte Dichtebereich wurde auf hohe Dichtewerte eingeblendet (Abb. 3-42).

	Abb. 3-42: Einzelschichten eines CT-Datensatzes (kleines Sehnerv-nahes Aderhautmelanom), 0,5 mm Schichtdicke, links oben Weichteilfenster mit Darstellung der zwei Clips (Pfeile), links unten korrespondierend Knochenfenster, rechts oben Clips am Tumorrand (Pfeil), rechts unten Knochenfenster

In diesem Darstellungsfenster wird neben der Artefaktreduktion jedoch auch eine Ausdünnung des Randbereiches der Clips erreicht, sodaß die Clips im Knochenfenster kleiner als im Weichteilfenster erscheinen. Für die manuelle Markierung der Clipposition ist dies nicht relevant, da in der verwendeten Software nur der jeweilige Mittelpunkt des Clips und nicht die Zirkumferenz angegeben werden muß. Auch auf den MRT-Aufnahmen konnte bei entsprechender Wahl der Untersuchungssequenz die Position der Clips ohne Schwierigkeiten festgelegt werden (Abb. 3-43). Wie bei der CT wurde der Mittelpunkt des abgebildeten Clips markiert, sodaß auch hier die Größe des ringförmigen Metallartefakts ohne Bedeutung war.

	Abb. 3-43: Einzelschichten des MRT-Volumendatensatzes desselben Patienten, 0,3 mm Schichtdicke, T1-Gewichtung, links Schicht kranial des Tumors auf Höhe der Linse (L) mit zwei Clips (Pfeile), rechts Schicht auf Höhe des Tumors (T) und des Sehnerven mit einem Clip (Pfeil)

Nach der Registrierung der beiden Datensätze wurde der fusionierte Datensatz mit unterschiedlichen Methoden visualisiert. Die dreidimensionale Darstellung der segmentierten Clippositionen in Verbindung mit repräsentativen Schnittbildern ist eine Möglichkeit, um den Registrierungsvorgang zu illustrieren. Die Einblendung der Clippositionen aus der ortsgenauen CT-Untersuchung in den MRT-Datensatz stellt dagegen eine einfache Möglichkeit zur Überprüfung der räumlichen Genauigkeit des MRT-Datensatzes dar (Abb. 3-44).

	Abb. 3-44: Landmarken-basierte Bildfusion desselben Patienten, links unregistrierter Datensatz mit den segmentierten Clips aus der CT (orange Kugeln) und der MRT (blaue Kugeln), rechts nach erfolgter Registrierung MRT-Schicht mit zwei überlagerten CT-Clips

Wie bei der Landmarken-basierten Registrierung besteht der erste Schritt der Bildfusion in der Registrierung der beiden Datensätze. Diese Angleichung der Koordinatensysteme erfolgt bei der verwendeten Software Voxel-basiert, d.h. es werden für die Registrierung die Graustufen der beiden bildgebenden Modalitäten bezüglich eines Ähnlichkeitsmaßes verglichen und optimiert. Im vorliegenden Fall wurde das Ähnlichkeitsmaß „normalized mutual information“ verwendet, da es eine zuverlässige Registrierung von CT und MRT ermöglicht (Abb. 3-45).

Visualisierungsmöglichkeiten des registrierten Datensatzes umfassen die Berechnung von zweidimensionalen Schnittbildern mit den interessierenden Informationen aus der jeweiligen Modalität und dreidimensionale Rekonstruktionen. So kann beispielsweise der Knochen und das Clipmaterial aus der CT-Untersuchung gemeinsam mit der Weichteilinformation von Bulbus und Orbita aus der MRT-Untersuchung dargestellt werden. Die entstandenen Schnittbilder können für die Planung der Protonentherapie verwendet werden.

	Abb. 3-45: Voxel-basierte Bildfusion eines Patienten mit Aderhautmelanom des rechten Auges, linke Spalte MRT mit exemplarischen 0,3-mm-Schichten und nur mäßiger Erkennbarkeit der Clips (Pfeile), mittlere Spalte CT in 0,5-mm-Schichten, Knochenfensterdarstellung, rechte Spalte Bildfusion der CT- und MRT-Daten, die MRT-Bilder wurden für die Fusion automatisch um 25° gedreht

Zur Veranschaulichung des Lage der Markierungsclips im Verhältnis zum Tumor und weiteren interessierenden Bulbusstrukturen können nach entsprechender Segmentierung des fusionierten Datensatzes dreidimensionale Rekonstruktionen berechnet werden, die ebenfalls für die Planung der Strahlentherapie von Interesse sind (Abb. 3-46).

	Abb. 3-46: Voxel-basierte Bildfusion desselben Patienten mit Aderhautmelanom (rosa), Linse (weiß) im Verhältnis zu den Markierungsclips aus der CT (rot) und MRT (grün), geringe Abweichungen der MRT-basiert segmentierten Clips (rot) von den CT-basiert segmentierten Clips (grün) aufgrund von Augenbewegungen bei insuffizienter Retrobulbäranästhesie