Abstract
Aim This pilot study made a preliminary attempt to distinguish different
metabolic phenotypes of primary human brain tumors with dual tracer
13N-ammonia and 18F-FDG.
Methods 74 patients were included in this study including 12 benign
meningiomas (B-MEN), 4 malignant meningiomas (M-MEN), 15 low-grade gliomas
(LGG), 32 high-grade gliomas (HGG) and 11 primary central nervous system
lymphomas (PCNSL). All patients underwent 13N-ammonia and
18F-FDG PET imaging. Semi-quantification analysis by
tumor-to-gray matter (T/G) ratios was used for the evaluation of tracer uptakes.
After the calculation of canonical discriminant functions, cross validation was
done for all cases to evaluate the differential efficacy of dual tracers.
Results According to the visual analysis, B-MEN were characterized by
lower uptake of 18F-FDG and higher uptake of 13N-ammonia,
while PCNSLs displayed contrary results. Both M-MEN and HGG had higher uptake of
18F-FDG and 13N-ammonia, while LGG displayed negative
results for both tracers. According to the T/G ratios analysis, the accuracy of
predicted tumor classification by means of canonical discriminant analysis for
B-MEN, LGG, HGG and PCNSL was 91.7 %, 100 %, 84.4 % and 93.3 % respectively; the
overall accuracy was 90.5 %.
Conclusion The combination of dual tracer 13N-ammonia and
18F-FDG has a certain potential in distinguishing different types
of brain tumors (meningiomas, gliomas and PCNSL). However, an advantage of the
additional use of 13N-ammonia PET compared to a combined diagnosis
with MRI and 18F-FDG PET could not be demonstrated and requires
further studies.
Zusammenfassung
Ziel In dieser Pilotstudie wurde ein erster Versuch unternommen,
verschiedene metabolische Phänotypen von primären humanen Gehirntumoren mit dem
dualen Tracer 13N-Ammoniak und 18F-FDG zu
unterscheiden.
Methoden In diese Studie wurden 74 Patienten eingeschlossen, davon hatten
12 benigne Meningeome (B-MEN), 4 maligne Meningeome (M-MEN), 15 niedriggradige
Gliome (LGG), 32 hochgradige Gliome (HGG) und 11 primäre ZNS-Lymphome (PCNSL).
Bei allen Patienten wurden PET-Aufnahmen mit 13N-Ammoniak- und
18F-FDG durchgeführt. Für die Bewertung der Tracer-Aufnahmen
wurde eine semi-quantitative Analyse mittels Ratio des Tumors zur grauen
Substanz (T/G) verwendet. Nach der Berechnung der kanonischen
Diskriminanzfunktionen wurde für alle Fälle eine Kreuzvalidierung durchgeführt,
um die unterschiedliche Leistungsfähigkeit von dualen Tracern zu bewerten.
Ergebnisse Gemäß der visuellen Analyse wurden B-MEN durch eine geringere
Aufnahme von 18F-FDG und eine höhere Aufnahme von
13N-Ammoniak charakterisiert, während PCNSL konträre Ergebnisse
zeigten. Sowohl M-MEN als auch HGG hatten eine höhere Aufnahme von
18F-FDG und 13N-Ammoniak, während LGG für beide Tracer
negative Resultate zeigten. Gemäß der T/G-Ratio-Analyse betrug die Genauigkeit
der vorhergesagten Tumorklassifikation mittels kanonischer Diskriminanzanalyse
für B-MEN 91,7 %, für LGG 100 %, für HGG 84,4 % und für PCNSL 93,3 %. Die
Gesamtgenauigkeit betrug 90,5 %.
Schlussfolgerung Die Kombination von dualem Tracer 13N-Ammoniak
und 18F-FDG hat ein gewisses Leistungsvermögen hinsichtlich der
Unterscheidung verschiedener Arten von Gehirntumoren (Meningeome, Gliome und
PCNSL). Ein Vorteil des zusätzlichen Einsatzes von 13N-Ammoniak-PET
gegenüber der kombinierten Diagnose mittels MRI und 18F-FDG-PET
konnte jedoch nicht gezeigt werden und erfordert weitere Untersuchungen.
Key words
13N-ammonia -
18F-FDG - brain tumor - dual tracer
Schlüsselwörter
13N-Ammoniak -
18F-FDG - Gehirntumor - dualer Tracer