Die Diagnose von Hirntumoren ist ein komplexer Prozess, der verschiedene bildgebende Verfahren und klinische Untersuchungen umfasst. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die verschiedenen Aspekte der MRT-basierten Hirntumordiagnose, von den Grundlagen bis zu den neuestenFortschritten.
Einleitung
Die Diagnose eines Hirntumors erfordert ein umfassendes Verständnis verschiedener diagnostischer Methoden. Die Magnetresonanztomographie (MRT) spielt dabei eine zentrale Rolle, da sie detaillierte Bilder des Gehirns liefert und somit eine präzise Beurteilung von Tumoren ermöglicht. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Aspekte der MRT-basierten Hirntumordiagnose, einschliesslich der Anwendungsbereiche, Vorteile und Grenzen dieser Technologie.
Die Herausforderungen der Hirntumordiagnostik
Herkömmliche bildgebende Verfahren stossen bei der Diagnose von Hirntumoren oft an ihre Grenzen. Es kann schwierig sein, zwischen einem aggressiven Glioblastom und der Absiedlung eines noch nicht entdeckten Tumors zu unterscheiden. Auch entartete Zellen des Lymphsystems können sich im Gehirn ansiedeln und sind schwer von anderen Tumoren zu unterscheiden. Ebenso ungenügend gelingt die Abgrenzung der aggressiven von weniger bösartigen Gliomen.
Funktionelle MRT-Techniken für eine präzisere Diagnosestellung
Radiologen des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) haben gemeinsam mit Ärzten aus den Universitätskliniken Heidelberg untersucht, ob funktionelle Magnetresonanz(MR)-Techniken eine präzisere Diagnosestellung ermöglichen als herkömmliche bildgebende Techniken. Funktionelle MR-Methoden stellen bestimmte physiologische Funktionen oder Gewebeparameter bildlich dar.
In einer Studie verglichen die Ärzte die MR-Spektroskopie, die die Verteilung tumorspezifischer Stoffwechselprodukte innerhalb des Gewebes sichtbar macht, mit verschiedenen Methoden, die die Perfusion des Gewebes darstellen. An der Studie nahmen 79 Patienten teil, bei denen eine CT-Untersuchung den Verdacht auf einen Hirntumor begründet hatte. Aus den verdächtigen Arealen wurden Gewebeproben entnommen und die Ergebnisse der funktionellen MR-Techniken mit den histologischen Befunden abgeglichen.
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Durchblutungsmessung als aussagekräftiger Faktor
Die Studie ergab, dass bei der Diagnose von Hirntumoren die Messung der Durchblutung dem Nachweis tumorspezifischer Stoffwechselprodukte in der Aussagekraft überlegen ist. So lassen sich Glioblastome über ihre stärkere Durchblutung mit grosser Sicherheit von den schwach durchbluteten Lymphomen abgrenzen.
Differenzierung von Metastasen und Glioblastomen
Um Zellabsiedlungen aus Tumoren anderer Organe von Glioblastomen zu unterscheiden, hilft ein Blick auf die Gewebezone direkt um den Tumor. Der Gewebesaum, der Metastasen umgibt, ist deutlich weniger durchblutet als das Areal um Glioblastome.
Differenzialdiagnose von Gliomen
Auch die Differenzialdiagnose von höher- und niedergradigen Gliomen gelingt über die Messung der Gewebeperfusion besser als über die gängige Bildgebung. Von diesen Unterscheidungen hängt das weitere therapeutische Vorgehen ab. Die frühzeitige Einordnung einer Gehirnläsion entscheidet zum Beispiel darüber, ob der Patient vor einer Gewebebiopsie bestimmte Medikamente wie Glucocorticoide einnehmen darf oder ob nach der Operation eine weitere Strahlen- oder Chemotherapie sinnvoll ist.
Grenzen der MR-Untersuchungen
Trotzdem können aber die nichtinvasiven MR-Untersuchungen eine Gewebeuntersuchung des Tumors zur Absicherung des Befunds nicht ersetzen.
Diagnostische Verfahren bei Verdacht auf Hirntumor
Wenn der Verdacht auf einen Hirntumor besteht, werden verschiedene diagnostische Verfahren angewendet, um die Art des Hirntumors zu bestimmen.
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Klinisch-neurologische Untersuchung
Eine klinisch-neurologische Untersuchung überprüft die Funktionen des Nervensystems und dauert etwa 15-20 Minuten. Sie dient zur Beurteilung des momentanen Zustandes und des Verlaufs der Erkrankung.
Magnetresonanztomographie (MRT)
Das MRT ist eine sehr genaue Untersuchung, die keine Strahlenbelastung verursacht. Es zeigt die Form, die Ausdehnung und die Größe des Tumors. Allerdings ist das, was im Bild zu sehen ist, oft nur die Spitze des Eisbergs. Das MRT ist eine wichtige Säule in der Interpretation im Verlauf der Erkrankung, um zu beurteilen, ob die Therapien ausreichend ansprechen oder ob Komplikationen entstehen.
Positronenemissionstomografie (PET)
Die PET-Untersuchung ist eine nuklearmedizinische Methode, die weniger die Form und die Größe des Tumors im Auge hat, sondern sich eher auf die Aktivität, die biologische Aktivität der Tumorzellen fokussiert und konzentriert. Sie ist nicht unbedingt für die Routineüberprüfung beim Glioblastom notwendig, kann aber in unklaren Entscheidungssituationen hilfreich sein.
Neuropathologie
Die Neuropathologie spielt eine wesentliche Rolle in der Betreuung von Hirntumorpatienten. Die Histologie und die Molekularpathologie beschreiben die Eigenheiten des Glioblastoms, zum Beispiel mit genetischen Veränderungen wie dem MGMT-Status oder IDH-Status. Die neuropathologische Untersuchung des Gewebes ist notwendig, um die Diagnose zu erstellen, da man vom Bild alleine her nicht die Art der Tumorerkrankung erkennen kann.
Blutuntersuchung
Blutkontrollen sind regelmäßig notwendig, da die Tabletten, die bei dieser Erkrankung gegeben werden, nicht nur einen Effekt auf die Tumorzellen haben, sondern auch auf die blutbildenden Zellen.
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Elektroenzephalografie (EEG)
Das EEG misst die elektrische Aktivität der Hirnrinde und ist bei epileptischen Anfällen hilfreich.
Computertomografie (CT)
Die Computertomografie ist eine einfachere und schnellere diagnostische Methode als das MRT. Sie ist für Menschen mit Platzangst leichter erträglich, hat aber eine geringere Auflösung.
Neue Erkenntnisse durch Sauerstoff-MRT
Tumorzellen unterscheiden sich in ihrem Stoffwechsel deutlich von gesundem Gewebe. Nach Beobachtungen des deutschen Arztes und Biochemikers Otto Heinrich Warburg häuft sich in Tumorzellen Milchsäure an. Dieses Stoffwechselprodukt ist das Ergebnis des anaeroben Stoffwechsels, den die Krebszellen bevorzugen, auch dann, wenn ihnen ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht. Dieses Phänomen wurde unter dem Namen Warburg-Effekt bekannt.
Forscher des DKFZ in Heidelberg haben eine neue Technik der Sauerstoff-MRT entwickelt, die ohne Radioaktivität auskommt und sehr spezifisch den Sauerstoff-abhängigen Stoffwechsel des Gewebes zeigt. Dabei atmen die Probanden eine stabile, nicht radioaktive Variante des Sauerstoffs, 17O2, ein. Überall, wo in den Körpergeweben Sauerstoff verstoffwechselt wird, geht 17O2 eine Verbindung mit Wasserstoff ein und wird im Magnetfeld des MRT nachweisbar.
Ergebnisse der Sauerstoff-MRT-Studie
In einer Studie mit zehn Probanden, bei denen ein Gehirntumor diagnostiziert worden war, erschienen die Tumoren im Bild als dunkle Flecken, weil hier kein Stoffwechsel mit Sauerstoff stattfand. Damit haben die DKFZ-Forscher nicht nur neue Erkenntnisse über die Biologie von Gehirntumoren gewonnen, sondern auch eine Technik entwickelt, die das Zeug für eine verbesserte Charakterisierung von Tumorgeweben hat.
Vorteile und Herausforderungen der Sauerstoff-MRT
Die Sauerstoff-MRT ist eine ergänzende Methode zur strukturellen MRT-Bildgebung, um Unterschiede zwischen Tumor und gesundem Gewebe auszumachen. Eine vergleichbare Technologie existiert derzeit nur für die PET, mit dem Nachteil, dass dabei die radioaktive Sauerstoffvariante 15O2 benötigt wird.
Bis die neue MRT-Verfahren der DKFZ-Forscher den Weg in die Klinik findet, gilt es noch Probleme zu lösen. Für die Zukunft sind klinische Studien notwendig, um eine mögliche Zulassung von 17O2 zu prüfen und den klinischen Nutzen des Verfahrens zu beweisen.
Diagnose von Hirntumoren im Überblick
Die Diagnosestellung eines Hirntumors erfordert eine Reihe von Untersuchungen.
Krankengeschichte und körperliche Untersuchung
Zu Beginn steht eine ausführliche Befragung zur Krankheitsgeschichte, gefolgt von einer allgemeinen körperlichen Untersuchung und einer klinisch-neurologischen Untersuchung. Diese gibt erste Hinweise auf den Ort und das Ausmaß der Schädigung im zentralen Nervensystem und ist auch zur Beurteilung späterer Folgen von Tumorprogression und Therapie von großer Bedeutung.
Apparative Diagnostik
Bei klinischem Verdacht auf einen Hirntumor wird eine Computer- oder Kernspintomographie (MRT-Untersuchung) ohne und mit Kontrastmittelgabe durchgeführt. Die MRT ist bei Beachtung ihrer Kontraindikationen die Methode der Wahl, da sie das Hirngewebe und die Lokalisation des Tumors sehr genau und in verschiedenen Schnittführungen darstellen kann. Sie wird in der Regel mit einem standardisierten Protokoll mit ergänzenden spezifischen MRT-Sequenzen (z.B. Perfusions- und Diffusionssequenzen) durchgeführt. Zusätzlich dienen die Aufnahmen zur differentialdiagnostischen Einordnung (Tumor vs. Entzündung, Abszess, Lymphom, Metastase), Einschätzung der Malignität oder aber auch im Verlauf der Erkrankung zur Einschätzung des Therapieansprechens bzw. Therapieversagens.
Neben der MRT werden sehr häufig nuklearmedizinische Untersuchungen, die so genannte Positronenemissionstomographie („PET“) mit kurzlebigen radioaktivmarkierten Aminosäuren z.B. 11C-Methionin („MET-PET“) oder 18-Fluorethyltyrosin („FET-PET") durchgeführt. Mit Hilfe der Aminosäure-PET können stoffwechselaktive Tumoranteile, zystische Areale oder Nekrosen von gesundem Hirngewebe differenziert werden. Die Spezifität der MET- und FET-PET ist für die Markierung der Tumorkonturen und die Differenzierung Rezidivtumor vs. Strahlennekrose im Vergleich zur MRT höher. Die Informationen aus den MRT- und PET-Untersuchungen werden auch für die weitere Therapieplanung genutzt.
In ausgewählten Fällen z.B. bei Meningeomen wird auch eine konventionelle Angiographie (DSA) zur Darstellung der Gefäßversorgung des Tumors durchgeführt. Dabei wird über einen Katheter ein Röntgenkontrastmittel in die hirnversorgenden Gefäße injiziert. Über den gleichen Zugang können auch Tumorgefäße dauerhaft mittels Tumorembolisation verschlossen werden.
EEG und Lumbalpunktion
Das EEG dient als Indikator der Krampfbereitschaft und ist bei symptomatischen Anfällen für die weitere Therapieplanung hilfreich. Bei Verdacht auf eine Aussaat von Tumorzellen in das Nervenwasser (Liquor) wird eine Lumbalpunktion vorgenommen.
Hirnbiopsie
Die apparativen Untersuchungen allein lassen noch keine Artdiagnose des Tumors zu. Hierzu ist die Entnahme von Tumorgewebe (Biopsie) erforderlich, das anschließend in der Neuropathologie feingeweblich (histologisch) oder auch molekularbiologisch untersucht und beurteilt wird. Diese Untersuchung wird meist im Rahmen der Operation durchgeführt. Die Biopsie ist aber bei diffus wachsenden oder schwer zugänglichen Prozessen manchmal auch zur weiteren Behandlung schon vor oder statt der Tumorresektion notwendig.
Neben der histologischen Diagnostik spielen in der modernen Neuroonkologie molekulare Marker eine immer wichtigere Rolle. Diese können zur Prognoseabschätzung, aber auch zur Abschätzung des Ansprechens einer Chemo- oder Strahlentherapie herangezogen werden. In klinischen Studien werden diese Marker zunehmend dafür verwendet, Patienten in bestimmte Behandlungsgruppen zu unterteilen.
Die Rolle der MRT im Verlauf der Erkrankung
Im Verlauf der Erkrankung beantworten bildgebende Untersuchungen verschiedene Fragen.
Bildgebung zur Erstdiagnose
Wenn der Hirntumor entdeckt wird, soll insbesondere die MRT zum einen bereits eine vorläufige Einschätzung ermöglichen, was für eine Erkrankung vorliegt. Zum anderen liefern die hochauflösende MRT-Aufnahmen der Neurochirurgie wichtige Informationen für die Planung der in der Regel erforderlichen Operation.
Planung und Kontrolle der Operation mithilfe der MRT
Mithilfe spezieller Sequenzen ist es heutzutage etwa möglich, den Verlauf der Faserbahnen, die wichtige Areale im Gehirn (z. B. das Sprachzentrum) verbinden, präzise darzustellen und so während der Operation zu schonen. Der Erfolg der Operation wird ebenfalls bildgebend kontrolliert, entweder intraoperativ oder kurz nach der Operation.
Bildgebende Verfahren während der weiteren Therapie
Während der weiteren Therapie erfolgen regelmäßige bildgebende Kontrollen, um das Ansprechen des Tumors auf die Behandlung zu kontrollieren, mögliche Nebenwirkungen zu erfassen und ein Wiederkehren des Tumors frühzeitig zu bemerken. Auch hierbei ist die MRT in der Regel das Verfahren der Wahl.
Spezialverfahren in der MRT
Spezialverfahren wie die Magnetresonanzspektroskopie (MRS), die diffusionsgewichtete MRT und die Durchblutungsmessungen des Gehirns mit CT und MRT erlauben eine nähere Einordnung der Art einer Raumforderung oder der Beurteilung eines Hirntumors im Verlauf der Behandlung. Da auch entzündliche Veränderungen wie ein Abszess oder durch die Bestrahlung oder Chemotherapie bedingte Veränderungen in CT oder MRT wie ein Hirntumor aussehen können, werden diese Methoden zur zuverlässigeren Einordnung genutzt.
Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit Aminosäuren
In der letzten Dekade hat sich die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit Aminosäuren (Fluorethylthyrosin, Methionin) als Verfahren etabliert, dass zusätzliche Aussagen über die Stoffwechselaktivität des Tumors zulässt. Dieses Verfahren bietet ergänzend zur Magnetresonanztomographie die Möglichkeit zu klären, ob überhaupt ein Tumor vorliegt. Bei manchen hirneigenen Tumoren kann die PET die Kernspintomographie ergänzen, um rasch wachsende Stellen in langsam wachsenden Tumoren zu identifizieren. Der Nachweis solcher Areale („hot spots“) ist wichtig um bei einer Probeentnahme an der richtigen Stelle die Probe zu gewinnen.
Die Rolle der Neuroradiologie Heidelberg
In der Neuroradiologie Heidelberg wird bei Verdacht oder bereits gestellter Diagnose „Hirntumor“ ein multimodales MRT des Tumors erstellt. Dabei wird eng mit der Neurologischen Klinik (Schwerpunkt Neuroonkologie) und der Neurochirurgie im Universitätsklinikum Heidelberg zusammengearbeitet. Auch auf die Diagnostik kindlicher Hirntumore ist man spezialisiert.
Alle Untersuchungen werden an MRT-Geräten der neuesten Generation und mit der höchstmöglichen klinischen Feldstärke (3 Tesla) durchgeführt, um hochauflösende Bilder zu erhalten, die eine präzise Diagnostik erlauben.
Moderne Technik und Spezialuntersuchungen
In der Neuroradiologie Heidelberg werden drei moderne MRT-Geräte (3 Tesla) für Routineuntersuchungen, ein Gerät für wissenschaftliche Studien (3 Tesla) sowie ein MRT-Gerät im Operationstrakt für Spezialuntersuchungen während neurochirurgischer Operationen (1,5 Tesla) betrieben. Mit der MR-Spektroskopie kann der Stoffwechsel des Tumors direkt untersucht werden. Mit Hilfe der diffusionsgewichteten MRT kann eine Aussage über die Zelldichte des Tumors gemacht werden. Die Perfusionsbildgebung in der MRT erlaubt zudem eine Aussage über das Ausmaß der Tumordurchblutung.