MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
Zeilen-CT-Technik mit synchroner EKG Aufzeichnung ist es
jetzt möglich, in einer Untersuchung zur Morphologie [89]
auch die Aortenwandbewegung darzustellen.
5.1 Elastizitätsmessung der Aortenwand mit der
Multislice-CT: Eine im Ex-vivo-Experiment
validierte Patientenstudie
Funktionelle Parameter der Aortenwand könnten zur Risikoabschätzung
der Aortenruptur von Bedeutung sein.
Ziel der Studie war die Elastizität der Aortenwand mittels
EKG-gestützter Multislice-CT zu bestimmen. Um eine zusätzliche
Strahlenbelastung zu vermeiden, sollten Rekonstruktionsalgorithmen
entwickelt werden, die es erlauben, CT-
Daten aus Standardangiographien zu verwenden.
Die Elastizität der Aorta kann als Verhältnis der relativen
Querschnittsänderung und des zugehörigen intraluminalen
Druckunterschieds bestimmt werden. CT-Aufnahmen
mit einem Standardprotokoll für Aortenangiographie und
synchroner EKG-Aufzeichnung erlauben die Bestimmung
der Querschnittsänderung. Eine hohe Zeitauflösung von
etwa 100 ms wurde durch Multiphasen-Bildrekonstruktionsalgorithmen
erreicht. Zunächst wurde die Methode
im Ex-vivo-Experiment an 5 Schweineaorten validiert. Die
Querschnittsänderung wurde mit einem optischen System
mit hoher Orts- und Zeitauflösung gemessen: Pulsatile
Querschnittsänderungen konnten bei allen Aorten dargestellt
werden (Abb. 9). Die gleiche Methode wurde bei
100 Patienten angewandt, die eine CT-Angiographie erhielten.
Da die Messung des intraluminalen Druckunterschieds
aufgrund der Invasivität verworfen wurde, wurde
die Elastizität näherungsweise mit dem am Arm gemessene
Blutdruck bestimmt.
Abbildung 9: Die pulsatile Flächenänderung der rekonstruierten
CT Bilder (a) wurden mit den Durchmesser-Daten der CCD-
Kamera (b) verglichen und es wurde eine gute Übereinstimmung
gefunden.
Bei allen Patienten war es möglich, mit den CT-Daten der
Standardangiographie, der synchronen EKG-Aufzeichnung
und der Blutdruckmessung die Elastizität der Bauchaortenwand
zu bestimmen. Unser Experiment zeigt, dass man
funktionelle Informationen der Aortenwand mit einer Standard-CT-Untersuchung
erhalten kann. Zur Abschätzung des
prädiktiven Wertes der Aortenwandelastizität sind nun
Patientenverlaufsbeobachtungen geplant.
6 Ultraschall
S. Delorme, F. Kiessling, M. Krix
Schwerpunktthema der Ultraschallforschung in der Abteilung
Radiologe war die Entwicklung von quantitativen Methoden
des kontrastmittelverstärkten Ultraschalls, sowie
deren Anwendung in der Tumordetektion, -charakterisierung
und der funktioneller Analyse, insbesondere in der
Untersuchung von Tumorangiogenese und dem Monitoring
antiangiogener Therapien.
Abteilung E010
Radiologie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
Die Entwicklung moderner Kontrastmittel hat in der Ultraschalldiagnostik
zu einer Verbesserung in der Detektion und
Charakterisierung von Tumoren geführt. Die Kontrastmittel
besitzen zudem im Vergleich zu Kontrastmittel anderer
radiologischer Verfahren einige Eigenschaften, die insbesondere
bei der funktionellen Diagnostik von Tumorperfusion
vorteilhaft sind. Ultraschallkontrastmittel bestehen aus
Mikrobläschen, die sich nach intravenöser Injektion rasch
rein intravasal verteilen, und nicht, wie gängige CT- oder
MRT-Kontrastmittel, in den extrazellulären Raum übertreten.
Neueste technische Entwicklungen der Ultraschallgeräte
erlauben eine sensitive Detektion dieser Kontrastmittel,
im Prinzip sogar die Registrierung einzelner Bläschen.
Dabei ist es möglich, das Kontrastmittel in Echtzeit in der
Ultraschalluntersuchung zu beobachten, oder es durch
hochenergetische Ultraschallpulse lokal zu zerstören. Die
Analyse der daran anschließenden Wiederanflutung erlaubt
z.B. in Tumoren eine quantitative Bestimmung von Perfusionsparametern
wie Blutfluss, Blutvolumen oder Blutgeschwindigkeit.
Eine Bestimmung derartiger funktioneller
Parameter ist in der Beurteilung von Angiogenese in vivo
oder dem Monitoring anti- oder pro-angiogener Therapien
essentiell.
Wir haben vorangegangene Studien zur Entwicklung einer
neuen Ultraschallmethode für die Quantifizierung von
Tumorperfusion mittels Analyse von Wiederanflutungskinetiken
nach einer einzelnen Kontrastmittelbolusgabe
fortgesetzt [77]. Die Methode wurde validiert, und es zeigte
sich in experimentellen Tumoren eine signifikante Korrelation
von Parametern des lokalen Blutvolumens mit der histologisch
bestimmten Mikrogefäßdichte von Tumoren sowie
mit Parametern der dynamischen kontrastverstärkten
Magnetresonanztomographie [69]. Hierdurch bietet sich
die Möglichkeit, Perfusion, d.h. den lokalen Blutfluss einschließlich
der Mikrozirkulation nicht-invasiv zu bestimmen.
Ein neues mathematisches Modell wurde entwickelt, welches
das Wiederanfluten von Mikrobläschen nach lokaler
Zerstörung durch den Ultraschall genauer beschreiben kann
und somit die Messung der Gewebeperfusion umfassender
und detaillierter ermöglicht [76, 78].
Durch die enge Kooperation mit der Abteilung Karzinogenese
und Differenzierung des DKFZ gelang das Monitoring
einer antiangiogenen Therapie mit Antikörper gegen
den VEGF-Rezeptor 2 in einem murinen Tumormodell. Eine
signifikante Reduktion von funktionellen Perfusionsparametern
konnte in vivo gemessen werden, vor einer Abnahme
des Tumorvolumens [75]. Durch weitere Projekte
mit den klinischen Kooperationseinheiten Strahlentherapie
und Nuklearmedizin konnte die Wirksamkeit weiterer
antiangiogener Konzepte (Kombination von direkter und
indirekter antiangiogener Therapie) und ein reduziertes
Wachstum von transfizierten (erhöhte Expression von
Angiostatin oder Troponin I) experimentellen Tumoren
durch die kontrastverstärkte Sonographie quantitativ nachgewiesen
werden.
In ersten Studien wurde das neu entwickelte Verfahren
auch klinisch zur Quantifizierung der Vaskularisation von
Lebermetastasen einschließlich der Bestimmung der Perfusion
des umgebenden Lebergewebes eingesetzt. Dabei
wurde das mathematische Modell zur Perfusionsquantifizierung
mittels kontrastverstärktem Ultraschall auf die
komplexen Perfusionsverhältnisse in der Leber hin adaptiert.
[5, 10, 69, 75-78, 83]