Spektroskopische Bildgebung der menschlichen Leber mittels 3D-CSI: Etablierung und Anwendung bei Patienten mit metastasiertem Aderhautmelanom

Zusammenfassung

Ziel: Die ³¹P-MR-Spektroskopie (MRS) ermöglicht die nicht invasive Erfassung metabolischer Veränderungen in Tumoren. Aufgrund physikalischer aber auch technischer Limitationen werden zumeist nur einzelne und große Untersuchungsvolumina untersucht. Die Möglichkeiten einer räumlich hoch aufgelösten ³¹P-MRS zur Charakterisierung von Stoffwechselveränderungen in Lebermetastasen sowie im benachbarten gesunden Lebergewebe wurde bei Patienten mit Uveamelanom untersucht. Material und Methoden: Anhand von Probandenuntersuchungen (n = 19) wurde die 3D-Chemical-Shift-Imaging-Technik (3D-CSI) der menschlichen Leber optimiert, (Voxelgröße 25 cm³). Anschließend wurden Patienten (n = 8) mit Lebermetastasen untersucht. Bei allen Patienten lag zeitgleich eine Schnittbildgebung vor. Ergebnisse: Im Vergleich zu Gesunden zeigten die Patienten in Lebermetastasen ein signifikant erhöhtes PME/PDE-Verhältnis (0,56 ± 0,30 vs. 0,39 ± 0,21; p < 0,05). Dies war verbunden mit einer tendenziellen Zunahme des PME/beta ATP- (2,07 ± 1,83 vs. 1,02 ± 0,45; p = 0,12) sowie Abnahme des Pi/PME-Verhältnisses (0,57 ± 0,29 vs. 1,06 ± 0,58; p = 0,06). Patienten mit Metastasen ≥ 5 cm zeigten signifikant höhere PME/PDE-Verhältnisse (0,68 ± 0,17 vs. 0,45 ± 0,03; p < 0,05). Den Metastasen benachbartes Lebergewebe zeigte im Vergleich zu Gesunden keine signifikanten Veränderungen. Schlussfolgerung: Die 3D-CSI-Technik erlaubt die simultane Erfassung metabolischer Veränderungen im erkrankten wie im gesunden Lebergewebe. Metastasen weisen signifikante metabolische Änderungen auf. Die ³¹P-MRS eröffnet somit neue Möglichkeiten zum Therapiemonitoring.

Abstract

Purpose: ³¹P MR spectroscopy (MRS) allows the noninvasive assessment of metabolic alterations in tumors. Due to physical as well as technical limitations, mostly large and single voxels are used. We used a spatially resolved ³¹P MRS technique to characterize metabolic abnormalities inside and adjacent to liver metastases of patients with uvea melanoma. Materials and Methods: Optimization of 3D chemical shift imaging (3D CSI) was performed in healthy volunteers (n = 19; voxel size 25 ml). Patients (n = 8) with liver metastases were then examined. Cross sectional imaging was available for all patients. Results: Compared to healthy volunteers, the PME/PDE ratios of patients with liver metastasis were significantly higher (0.56 ± 0.30 vs. 0.39 ± 0.21; p < 0.05). A trend towards increased PME/beta ATP ratios (2.07 ± 1.83 vs. 1.02 ± 0.45; p = 0.12) and decreased Pi/PME ratios (0.57 ± 0.29 vs. 1.06 ± 0.58; p = 0.06) was also observed. Patients with metastases ≥ 5 cm showed significantly higher PME/PDE ratios (0.68 ± 0.17 vs. 0.45 ± 0.03; p < 0.05). Liver parenchyma adjacent to metastases did not show any significant changes compared to non-diseased tissue. Conclusion: 3D CSI allows the simultaneous analysis of metabolic alterations in diseased as well as in healthy human liver. Metastases show significant metabolic alterations. Thus, ³¹P MRS opens new possibilities for therapeutic monitoring.

Key words

abdomen - molecular analysis - tissue characterization - treatment planning - MR spectroscopy - liver metastasis

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