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Welche Möglichkeiten bietet die Nuklearmedizin bei der Diagnostik von Hirntumoren?
Dr. med. Gabriele Stoffels
Institut für Neurowissenschaften und Medizin Physik der medizinischen Bildgebung
Forschungszentrum Jülich
Intrakranielle Tumore
• Inzidenz 5-10 /100.000 Einwohner / a
• Gliome 50 %
• Meningeome 15 %
• Metastasen 15 %
• Andere 20 %
Gliome - WHO Klassifikation
T1w• Astrozytäre Tumoren, Oligodendrogliome, Mischgliome (Oligoastrozytome), Ependymome und Plexustumoren
• Einteilung entsprechend WHO-Klassifikation in Grad I bis IV(Kriterien: Kernatypie, Mitose, Endothelproliferation, Nekrose)
Low Grade
High Grade
WHO Grad WHO Bezeichnung Histologie
I (benigne) Pilozytisches Astrozytom Piloide Zellen, Rosenthalfasern, biphasisches Wachstumsmuster mit kompakten/lockeren Anteilen
II (benigne) AstrozytomOligodendrogliomOligoastrozytom
Kernatypien
III (maligne) Anaplastisches AstrozytomAnaplastisches OligoastrozytomAnaplastisches Oligodendrogliom
Höhere Zelldichte, vermehrt Kernatypien, Kernteilungsfiguren
IV (maligne) Glioblastom Nekrosen, ausgeprägte Zellpolymorphie, Endothelproliferate
Hirntumor Therapie
• Operation
- Biopsie, Tumorresektion, zytoreduktive
Operation (Teilresektion)
• Bestrahlung
- extern, intern (radioaktive 125Jod Seeds)
• Chemotherapie
- systemisch, lokal
Überlebenszeit bei Glioblastom
Stupp et al. NEJM 2005
FET-PET
MR-T1 (KM)
MR-Flair
Astrozytom Grad II
PET SPECTRadionuklide 11C, 18F, 15O 99mTc, 123I, 201Tl
Produktion Zyklotron on-site
Emittierte Photonen 2 x 512 keV 1 x ca. 140 keV
Halbwertszeit 2 – 100 min Stunden - Tage
Räuml. Auflösung 3 – 7 mm 7 – 10 mm
Empfindlichkeit x 1000 vs. SPECT
Kosten pro Untersuchung 1200 – 1500 € 300 – 500 €
MR PET SPECT
Anz
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Hirntumordiagnostik 1980 - 2011
70 PET - Tracer 50 SPECT - Tracer
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
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PET
SPECT
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• Glukosemetabolismus18F-FDG
• Pharmakokinetik11C-BCNU, 11C-Temozolomid
• Aminosäuretransport11C, 18F und 123I-Aminosäuren
• Proliferationsmarker18F-Fluorthymidin, 76Br-IUdR
• Gentherapie18FHPG, 18FPCV
• rCBF, rOER, rCBVH2
15O, C15O2 , C15O , 15O2
• Verschiedene18F-Fluoromisonidazol11C-Cholin, 18F-Cholin
• K+-Analoga u.a.201Tl-Chlorid,99mTc-SestaMIBI99mTc-Tetrofosmin
• Rezeptorliganden68Ga-Dotatoc, 11C-Raclopride
PET und SPECT Tracer für Hirntumore
PET/ SPECT Dosis
Start Aquisition Dauer Besonderheiten
(MBq) (min. p. i.) (min.)
FDG PET 300 40 (300-360) 20 Spätaufnahme
MET PET 740 20 20
FET PET 200 20 (0-5) 20 (40-60) Dynamische Messung!
IMT SPECT 185 15 30-60 Schilddrüsenblockade
Tl SPECT 110 15 (180) 30-60 Spätaufnahme
MIBI SPECT 740 15 (180) 30-60 Spätaufnahme
PET und SPECT Tracer für Hirntumore
1. Klinikum Augsburg
2. Klinikum Bayreuth
3. Rhön-Klinikum Bad Berka
4. Universitätsklinikum Berlin (Charité)
5. Universitätsklinikum Bonn
6. Klinikum Bremen Mitte
7. Universitätsklinikum Erlangen
8. Universitätsklinikum Frankfurt
9. Universitätsklinikum Freiburg
10. Universitätsklinikum Gießen
11. Forschungzentrum Jülich
12. Städtisches Klinikum Karlsruhe
13. Bundeswehrzentralkrankenhaus
Koblenz
14. Universitätsklinikum Kiel
15. Universitätsklinikum Mainz
16. MKK-Klinik Minden
17. Universitätsklinikum München (TU)
18. Universitätsklinikum München (LMU)
19. Katharinenhospital Stuttgart
20. Universitätsklinikum Würzburg
Anwender der FET -PET
• Biopsieort - Tumorausdehnung
• Graduierung und Prognose
• Differenzierung von Rezidiv / Radionekrose
• Therapiemonitoring
Nuklearmedizinische Diagnostik von zerebralen Gliomen
MR-T1 FDG-PET Aminosäure-PET
FDG versus Aminosäuren
• 11C-L-Methionin (285 Publikationen)Nur in Zentren mit Zyklotron
• 123I-α-Methyltyrosin (IMT) (80 Publikationen)Geringe räumliche Auflösung (SPECT)
• O-(2-[18F]Fluorethyl)-L-Tyrosin (FET) (117 Publ.)Idealer Tracer: Einsatz im Satellitenkonzept
Aminosäure-Tracer für PET und SPECT
• Effiziente Radiosynthese(Hamacher et al. 2002)
• Hirntumor Bildgebung vergleichbar mit Methionin(Weber et al. 2000, Langen et al. 2003, Grosu et al. 2010)
• Geringe Anreicherung in Abszessen und Entzündung(Rau et al. 2002, Kaim et al. 2002, Salber et al. 2007)
• Am besten validierte 18F-markierte Aminosäure für PET(117 Publikationen)
O-(2-[18F]Fluorethyl)-L-Tyrosin (FET)
Tumorausdehnung / Biopsieort
MRI-T2MRI-T1(+Gd)
Glioblastom WHO Grad IV
FET-PET
MRI-T2 FDG-PETMRI-T1(+Gd)
Pauleit et al., Nucl Med Biol 2009
FET-PET
• 52 Patienten mit V. a. zerebrales Gliom (19 HGG / 24 LGG)
• Lokales Maximum zur Biopsieführung: FDG-PET: 35 %
FET-PET: 86 %
Biopsieführung bei zerebralen Gliomen: FDG vs. FET
FET-PET MR-T1 (KM) MR-Flair
Glioblastom WHO Grad IV
MR (T1 + Gd) FET-PET HEFDG-PET
Unspezifische FET Aufnahme: Abszess
Floeth et al. J Nucl Med 2006
Ausnahme:Unspezifische Zufallsbefunde in der MRT
ohne Aminosäure-Anreicherung
• FET neg → 17/21 → unauffälliger Verlauf• FET pos → 4/21 → Entwicklung eines hochgradigen Gliom
In der Aminosäure-PET negative Befunde
sind mit hoher Wahrscheinlichkeit gutartig !
MRI-T2 FET-PETMRI-T1(+Gd)
Floeth et al. J Nucl Med 2008
• Biopsieort - Tumorausdehnung
• Graduierung und Prognose
• Differenzierung von Rezidiv / Radionekrose
• Therapiemonitoring
Nuklearmedizinische Diagnostik von zerebralen Gliomen
Choi et al. J Neuro Oncol 2000
Tetrofosmin MIBI 201Tl-Cl FDG
Graduierung von Gliomen
NNL Grade II Grade III Grade IV
FET
upta
ke [T
BR
max
]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
FET-PET bei Hirnläsionenmit V. a. ein Gliom in der MRT
Rapp et al. 2012 in Vorbereitung
n = 170Cut-offTBRmax = 2.5
Pöpperl et al. EJNMI 2007
Differenzierung von
HGG und LGG mit
dynamischer FET PET:
Sensitivität: 94 %
Spezifität: 100 %
(n=54)
Graduierung von Gliomen:Dynamische FET PET
Padna et al. J Neuro Oncol 2003
FDG-PET
no uptake
> cortex
= white matter
> white matter
Vergleichbare Ergebnisse für
• 201Tl-SPECTComte et al. Nucl Med Commun 2006
• MET-PETKaschten et al. J Nucl Med 1998
• IMT-SPECTWeckesser et al. Neurosurgery 2002
Prognose von zerebralen Gliomen
0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50 60 70
Kombinierte MRT/FET-PET: Prognose bei niedriggradigen Gliomen
MR: solideFET neg(n=11)
MR: solideFET pos(n=13)
MR: diffusFET pos(n=9)
Floeth et al. J Nucl Med 2007
• Biopsieort - Tumorausdehnung
• Graduierung und Prognose
• Differenzierung von Rezidiv / Radionekrose
• Therapiemonitoring
Nuklearmedizinische Diagnostik von zerebralen Gliomen
MRT-T1(+Gd) MRT-T2 FET-PET
Glioblastom WHO Grad IVRezidiv ?
Henze et al. Nuklearmedizin 2006
Bestrahlte niedrig-gradige Gliome (n=91)
MR MIBI IMT
MR MIBI IMT
Radionekrose
Gliomrezidiv
Differenzierung Rezidiv / RadionekroseFDG PET versus MIBI versus IMT SPECT
Rachinger et al. Neurosurgery 2005
MRT:Sensitivität: 94 %Spezifität: 50 %
FET:100 %93 %
45 Patienten nach Radio-oder Radioimmunotherapie
MRT(T1+KM)
FET-PET
Differenzierung Rezidiv / Radionekrose:FET-PET versus MR
FDG1 MET1 FET2 IMT3 Tl-Cl4 MIBI5 MRI2
Sensitivität 84 79 100 78 88 90 94
Spezifität 50 75 93 100 76 91 50
n=30 n=30 n=45 n=31 n=84 n=201 n=45
1. Van Laere et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging 20052. Rachinger et al. Neurosurgery 20053. Kuwert et al. J Nucl Med 19984. Gomez-Rio et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging 20045. Prigent- Le Jeune J Neuro Oncol 2006
Differenzierung Rezidiv / Radionekrose
[SU
V]
[SU
V]
Metastase(Malignes Melanom)
Strahlennekrose(Brustkrebs)
t [min]
SUV
Tumor-ROIReferenz-ROI
Differenzierung Metastasen-Rezidiv / Radionekrose
ROC Curve
1 - Specificity
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0S
ensi
tivity
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Komb.-Wertung, A = 0,96
nach Bestrahlung von Hirnmetastasen (n=31)
Sensitivität: 95 %Spezifität: 90 %
Gallidks et al. J Nucl Med 2012 (im Druck)
• Biopsieort - Tumorausdehnung
• Graduierung und Prognose
• Differenzierung von Rezidiv / Radionekrose
• Therapiemonitoring
Nuklearmedizinische Diagnostik von zerebralen Gliomen
Responder Non-responder
OP → Radiochemotherapie → Follow up
FET-PET 1 FET-PET 2
• Prospektive Studie 2007 – 2009, GBM, n = 22
Piroth et al. Int J Rad Biol Oncol 2010
Therapiekontrolle
Rezidiv-freies Überleben
Responder
Gesamt Überleben
Non-Responder
Non-Responder
Responder
Piroth et al. Int J Rad Biol Oncol 2010
FET-PET: frühzeitige Beurteilung des Therapieerfolgs !
Therapiekontrolle
FDG FLT Aminosäuren MIBI, Tl, TfTumorausdehnung - - ++ -Biopsieführung + ++ +Bestrahlungsplanung - - ++ -Graduierung ++ ++ ++(FET) ++Prognose ++ ++ + ++Rezidivdiagnostik - ++ +Therapiekontrolle - + ++ +Verfügbarkeit + - - ++
Nuklearmedizinische Diagnostik von zerebralen Gliomen
Vielen Dank!