Fusion von CT- und PET-Daten: Methode und klinische Bedeutung am Beispiel der Planung der laserinduzierten Thermotherapie von Lebermetastasen

Zusammenfassung.

Ziel: Bei der CT-gesteuerten Punktion von Leberherden ist der fehlende Läsionsnachweis in der nativen CT oft hinderlich. Es wurde untersucht, ob die Bildfusion PET + CT weiterhilft. Methoden: Native Leber-CT und Ganzkörper-FDG-PET wurden bei 28 Patienten mit kolorektalen Karzinomen durchgeführt, die zur LITT bei Lebermetastasen zugewiesen wurden. Die Datensätze wurden fusioniert und hinsichtlich Qualität der Registrierung, Anzahl nachgewiesener Läsionen und Einfluss der fusionierten Bilder auf die Therapie ausgewertet. Ein selbstentwickelter Algorithmus wurde für die Fusion eingesetzt. Ergebnisse: Die native CT ließ 84 Läsionen erkennen, die PET 107. Bei 1/3 der Patienten musste der Thermokatheter vor Beginn der Lasertherapie im MRT replaziert werden. Darüber hinaus zeigte die PET bei sechs Patienten nicht bekannte extrahepatische Tumormanifestationen (ein Lokalrezidiv, drei extrahepatische Metastasen, zwei Zweitkarzinome). Schlussfolgerung: Die Bildfusion erlaubt eine eindeutige anatomische Zuordnung der durch Lebermetastasen verursachten PET-Mehranreicherungen. Die fusionierten Bilder können die Punktion von Leberherden erleichtern, die in der nativen CT nicht sichtbar sind. Darüber hinaus hilft die fusionierte Ganzkörper-PET solche fokalen Therapien zu vermeiden, die wegen extrahepatischer Manifestationen nicht indiziert sind.

Fusion of CT and PET data: method and clinical relevance for planning laser-induced thermotherapy of liver metastases.

Aim: Catheter-placement in liver metastases is difficult when the lesions are not visible on plain images. We evaluated the use of image fusion using CT and PET data, providing information on anatomy and liver lesions, respectively. Methods: Plain CT of the liver and whole body FDG-PET were performed in 28 patients with colorectal carcinoma in preparation for laser-induced thermotherapy. Fusions of image data and 2D-visualisation were performed and evaluated with regard to quality of the registration, number of detected lesions and influence of the procedure on laser-induced thermotherapy. Image fusion was performed using an algorithm which was developed by our group. Results: 84 focal liver lesions were visible on CT, 107 on PET images. This means that CT guided catheter placement would have to be performed “blindly” in 23 lesions. In 6 patients previously unknown extra-hepatic tumor deposits were seen on PET images (local recurrence, 2 extrahepatic metastases, 2 second primaries). Conclusion: Hot spots from metastases, which are difficult to locate on PET images alone, may be identified on images generated by fusion of CT and PET data. These images facilitate an interventional approach to liver lesions which are not visible on plain CT. As PET allows for whole body screening, it helps identifying patients who would not profit from laser-induced thermotherapy.

Schlüsselwörter:

Bildfusion - Laserinduzierte interstitielle Thermotherapie (LITT) - Computertomographie (CT) - Magnetresonanztomographie (MRT) - Positronenemissionstomographie (PET) - Lebermetastasen

Key words:

Image fusion - Laser-induced interstitial thermotherapy (LITT) - Computed tomography (CT) - Magnetic resonance imaging (MRI) - Positron emission tomography (PET) - Liver metastases

Literatur

• 1 Wagenknecht G, Kaiser H J, Büll U. Multimodale Integration, Korrelation und Fusion von Morphologie und Funktion: Methodik und erste klinische Ergebnisse.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  170 416-426
• 2 Boykin K N, Zibari G B, Lilien D L, McMillan R W, Aultman D F, McDonald J C. The use of FDG-positron emission tomography for the evaluation of colorectal metastases of the liver.  Am Surg. 1999;  65 1183-1185
• 3 Mantaka P, Strauss A D, Strauss L G, Moehler M, Goldschmidt H, Oberdorfer F, Kontaxakis G, Van Kaick G. Detection of treated liver metastases using fluorine-18-fluordesoxyglucose (FDG) and position emission tomography (PET).  Anticancer Res. 1999;  19 3099-3108
• 4 Vansteenkiste J F, Stroobants S G, Dupont P J, De Leyn P R, De Wever W F, Verbeken E K, Nuyts J L, Maes P B, Bogaert J G. FDG-PET scan in potentially operable non-small cell lung cancer: do anatometabolic PET-CT fusion images improve the localisation of regional lymph node metastases?.  Eur J Nucl Med. 1998;  25 1495-1501
• 5 Vogl T J, Weinhold N, Müller P, Mack M, Scholz W, Philipp C, Roggan A, Felix R. MRT-gestützte laser-induzierte Thermotherapie (LITT) von Lebermetastasen: klinische Evaluation.  Röntgenpraxis. 1996;  49 161-168
• 6 Rohlfing T, Beier J. Improving reliability and performance of voxel-based registration by coincidence thresholding and volume clipping. Proceedings of medical image understanding and analysis. In: Hawkes DJ, Hill DLG, Gaston R (Hrsg) London; Kings College 1999: 165-168
• 7 Abdel-Nabi H, Doerr R J, Lamonica D M, Cronin V R, Galantowicz D J, Carbone G M, Shaulding M B. Staging of primary colorectal carcinomas with fluorine-18 fluorodeoxyglucose whole-body PET: correlation with histopathologic and CT findings.  Radiology. 1998;  206 755-760
• 8 Hustinx R, Paulus P, Jacquet N, Jerusalem G, Bury T, Rigo P. Clinical evaluation of whole-body 18F-Fluorodesoxyglucose positron emission tomography in the detection of liver metastases.  Ann Oncol. 1998;  9 397-401
• 9 Vitola J V, Delbeke D, Sandler M P, Arildsen R C, Powers T A, Wright J M, Chapman W C, Pinson C W. Positron emission tomography to stage suspected metastatic colorectal carcinoma to the liver.  Am J Surg. 1996;  171 21-26
• 10 Dimitrakopolou-Strauss A, Strauss L G, Schlag P, Hohernberger P, Möhler M, Oberdorfer F, van Kaick G. Fluorine-18-fluorouracil to predict therapy response in liver metastases from colorectal carcinoma.  J Nucl Med. 1998;  39 1197-1202
• 11 Woods R P, Grafton S T, Holmes C J, Cherry S R, Mazziota J C. Automated image registration: I. General methods and intrasubject, intramodality validation.  J Comput Assist Tomogr. 1998;  22 139-152
• 12 West J B, Fitzpatrick J M, Wang M Y, Dawant B M, Maurer C R, Kessler R M, et al. Comparison and evaluation of retrospective intermodality brain image registration techniques.  J Comput Assist Tomogr. 1997;  21 554-556
• 13 Mongioj V, Brusa A, Loi G, Pignoli E, Gramaglia A, Scorseti M, Bombardieri E, Marchesini R. Accuracy evaluation of fusion of CT, MR, and SPECT images using commercially available software packages (SRS PLATO and IFS).  Int J Radiation Oncology Biol Phys. 1999;  43 227-234
• 14 Rosenmann J G, Miller E P, Tracton G, Cullip T J. Image registration: an essential part of radiation therapy treatment planning.  Int J Radiation Oncology Biol Phys. 1998;  40 197-205