Nuklearmedizinische Verfahren zur Rezidivdiagnostik von Gliomen

Einleitung

Gliome sind Hirntumoren, die aus Gliazellen entstehen und etwa die Hälfte aller primären Hirntumoren ausmachen. Die Diagnose und Überwachung von Gliomen stellt eine Herausforderung dar, insbesondere bei der Unterscheidung zwischen Tumorrezidiven und therapiebedingten Veränderungen. Nuklearmedizinische Verfahren, insbesondere die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), spielen eine zunehmend wichtige Rolle bei der Rezidivdiagnostik von Gliomen. Die PET ermöglicht die Darstellung von Stoffwechselprozessen im Körper und kann somit wichtige Zusatzinformationen liefern, wenn CT- oder MRT-Befunde nicht ausreichend aussagekräftig sind. Die PET/CT bzw. PET/MRT ist eine kombinierte bildgebende Untersuchung, die die funktionelle Information aus der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit den detaillierten anatomischen Bildern der Computertomographie (CT) bzw. der Magnetresonanztomographie (MRT) kombiniert.

Grundlagen der PET-Bildgebung bei Gliomen

Aminosäurestoffwechsel als Ziel

Hirntumoren, einschließlich Gliomen, zeigen einen im Vergleich zum umliegenden normalen Hirngewebe deutlich gesteigerten Aminosäurestoffwechsel. Diese Eigenschaft wird bei der Diagnostik mit radioaktiv markierten Aminosäuren genutzt. Die PET-Tracer, die sich in den letzten Jahren etabliert haben, charakterisieren Gliome anhand ihres Aminosäurestoffwechsels (AS) genauer. Durch spezielle Aminosäuretransportsysteme, die an den Tumorzellen exprimiert werden, können radioaktiv markierte Aminosäuren wie L-[S-methyl-11C]methionine ([11C]MET) oder O-(2-[18F]-fluoroethyl)-L-Tyrosin ([18F]FET) unterschiedlich stark in die Tumorzellen aufgenommen werden. Die im Gegensatz dazu nur sehr geringe Traceraufnahme im gesunden Hirngewebe erlaubt eine gute Abgrenzbarkeit der oft infiltrativ wachsenden Gliome zum gesunden Gewebe.

Verfügbare Tracer

• [18F]Fluoroethyltyrosin ([18F]FET): [18F]FET ist ein Marker für Aminosäuretransport und Zellproliferation und gehört zu den Standardtracern für den Nachweis, die Ausdehnungsdiagnostik und die Therapiekontrolle von Hirntumoren (z. B. Gliome). Da Tumorzellen auf ihrer Oberfläche eine Art Schleuse für Aminosäuren besitzen, lassen sie [18F]FET, das sich wie eine Aminosäure verhält, ein, wodurch sich diese Substanz verstärkt in Tumorzellen anreichert. Ein gesundes Gehirn nimmt dagegen fast kein [18F]FET auf, wodurch sich Tumoren sehr gut von normalem Gewebe differenzieren lässt.
• [11C]Methionin: Das Wirkprinzip von [11C]Methionin ist dem von [18F]FET sehr ähnlich: Beide Tracer gelangen über spezielle Aminosäuretransporter in Tumorzellen. [11C]Methionin wird dabei zusätzlich direkt für den Eiweißaufbau genutzt, da es sich um eine natürliche Aminosäure handelt, die der Körper für die Proteinsynthese benötigt.

Indikationen für die PET-Bildgebung bei Gliomen

Die Aminosäure-PET (AS-PET) mittels [11C]MET oder [18F]FET kann wichtige Zusatzinformationen zur MRT im Rahmen der Diagnosefindung und des Therapiemanagements von Gliomen beitragen. Die AS-PET ermöglicht eine bessere Abgrenzung der Gliomausdehnung im Vergleich zur T2-gewichteten und T1-KM-verstärkten MRT. Mittels AS-PET können anaplastische Foci für die Biopsieplanung zur Vermeidung einer Unterschätzung des Malignitätsgrades identifiziert werden. Eine bessere Differenzierung zwischen Tumorprogress bzw. -regredienz gegenüber therapieassoziierten Veränderungen ist möglich.

Die PET-Bildgebung wird bei Gliomen für verschiedene Zwecke eingesetzt:

1. Bestimmung eines Probeentnahmeortes (Biopsie) beim Verdacht auf einen hirneigenen Tumor: Wenn die F-18-FET-PET auf einen bösartigen hirneigenen Tumor hinweist, kann mittels fusionierter Schichtbilder (Kernspintomographische Bilder in Überlagerung mit den PET Bildern) über ein dreidimensionales Instrumentarium der Biopsieort bestimmt werden. Die Biopsie erfolgt unter Zuhilfenahme der Darstellung von Lokalisation und Ausdehnung des Tumors in den fusionierten Schichtbildern, die dem Neurochirurgen über ein optisches System, das in eine Brille integriert ist, während der Punktion in sein Gesichtsfeld eingeblendet werden.
2. Präinterventionelle Bestimmung der Tumorausdehnung: Die PET wird zur präzisen Bestimmung der Lokalisation und Ausdehnung eines hirneigenen Tumors verwendet. Mittels der Überlagerung mit Daten anderer bildgebender Verfahren (Kernspintomographie, funktionelle Kernspintomographie) ist so auf der einen Seite eine genaue Planung der Operation mit genauer Festlegung der Resektionsgrenzen und eine Schonung wichtiger Hirnareale möglich.
3. Rezidivdiagnostik bei niedrig-malignen-Gliomen: Die PET Untersuchung erlaubt bei niedrig-malignen-Gliomen die Unterscheidung zwischen einem Wiederauftreten des Hirntumors oder Veränderungen aufgrund einer Strahlentherapie/Chemotherapie. Daneben zeigt die PET Untersuchung beim Wiederauftreten der Erkrankung mit einer hohen Genauigkeit das Ausmaß des erneuten Befalls an. Mittels fusionierter Schichtbilder (Kernspintomographie) kann auch bei Rezidivfällen über ein dreidimensionales Instrumentarium eine Biopsie oder eine individuelle Planung eines optimierten Bestrahlungsfeldes vorgenommen werden.

Vorteile der PET-Bildgebung gegenüber anderen Verfahren

Die Magnetresonanztomografie (MRT) ist die Bildgebung erster Wahl im Rahmen der Diagnostik von Gliomen. Obwohl sie eine detaillierte Charakterisierung zerebraler Raumforderungen oder posttherapeutischer Folgen erlaubt, können aufgrund der fehlenden MRT-Kontrastmittelaufnahme v.a. in niedriggradigen Gliomen oder wegen mangelhafter Kontrastmittelanreicherung bedingt durch eine vorübergehende Störung der Blut-Hirn-Schranke, wie z.B. nach Strahlentherapie, Fragen hinsichtlich des Managements der Patienten im klinischen Alltag offenbleiben. Funktionelle Bildgebung mittels der Positronenemissionstomografie (PET) unter Einsatz verschiedener Radiopharmaka (i.e. Tracer) kann hier über das MRT hinaus wichtige und ergänzende Einblicke in die Tumorbiologie hinsichtlich Differenzialdiagnose, Tumorausbreitung, Tumorgraduierung und Therapieansprechen sowie Biopsie- bzw. Therapieplanung aufzeigen.

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Genauere Tumorausdehnung

Die Bestimmung der Ausdehnung eines diffus und infiltrativ wachsenden tumorösen Geschehens stellt eine große Herausforderung für die Bildgebung dar. Zwar korrespondiert die KM-verstärkte MRT-Bildgebung gut mit der Haupttumormasse von höhergradigen Gliomen, allerdings kann gerade bei nicht KM-anreichernden Gliomen niedrigeren Grads die Differenzierung zwischen Tumor und umgebendem Ödem schwierig sein. Weiters kommt es bei höhergradigen Gliomen, insbesondere beim Glioblastoma multiforme (GBM), zu einer Einwanderung von malignen Zellen in das umgebende Hirngewebe außerhalb der KM-anreichernden Läsionen, sodass die Beurteilung der Tumorausdehnung mittels MRT häufig nicht der histopathologisch bestimmten Tumorausdehnung entspricht. Diesbezüglich konnte in mehreren Studien gezeigt werden, dass mit AS-Tracern untersuchte Gliome eine größere Ausdehnung aufweisen als die im MRT KM-anreichernden Areale. Die Einbeziehung des metabolischen Volumens in die Operationsplanung kann somit die Chance einer optimalen Resektion des Tumors unter Schutz wichtiger Hirnareale erhöhen.

Unterscheidung von Rezidiv und Therapieeffekten

Die Unterscheidung zwischen Tumorprogression und therapieassoziierten Veränderungen ist oft schwierig, da es nach Radio- und Chemotherapie zu Störungen der Blut-Hirn-Schranke kommen kann, die mit vermehrter KM-Anreicherung und Ödem einhergehen und eine Tumorzunahme („Pseudoprogression“) vortäuschen können. Hier kann die AS-PET ergänzend zur MRT eine Hilfe sein. Studien haben gezeigt, dass mit einer diagnostischen Genauigkeit zwischen 82 und 95 % ein Rezidiv bzw. ein Progress von behandlungsassoziierten Veränderungen unterschieden werden kann.

PET/MRT in der Gliomdiagnostik

Neben der Fusion von MRT und PET mittels unterschiedlicher Software zum besseren Verständnis der Tumorausdehnung stellt die PET/MRT als Hybridgerät, welches eine simultane Durchführung von MRT und PET erlaubt, eine neue Möglichkeit dar, Tumoren zu untersuchen. Die Kombination von MRT und PET erlaubt eine genauere Rezidivdiagnostik, insbesondere durch die Bildfusion. Die PET/MRT ist zusätzlich bei Fragestellungen hilfreich, bei denen die Weichteildarstellung von besonderer Bedeutung ist.

Ablauf einer PET-Untersuchung

Vor der Untersuchung benötigt die Klinik eine Anmeldung durch den behandelnden Arzt sowie Informationen zur medizinischen Vorgeschichte des Patienten. Für Patienten, welche nicht intern von anderen Kliniken angemeldet wurden, muss im Vorfeld ein Anmeldeformular zugeschickt werden, um die Untersuchungsindikation zu prüfen.

Vorbereitung

• Letzte Nahrungsaufnahme spätestens 4 Stunden vor dem Untersuchungstermin (bei [18F]FDG-PET). Bei der Diagnostik von hirneigenen Tumoren (Gliome) und Hirnmetastasen sollte der Patient nüchtern zum Untersuchungstermin erscheinen.
• Ungesüßte Getränke (Wasser, Tee) können ohne Einschränkung konsumiert werden.
• Medikamente, außer antidiabetische Medikation, können wie gewohnt eingenommen werden.
• Sollte bei dem Patienten eine Zuckererkrankung (Diabetes mellitus) vorliegen, sollte die Klinik zum Zeitpunkt der Terminvereinbarung informiert werden. Orale Antidiabetika und Langzeitinsulin können wie andere Medikamente normal eingenommen werden, kurzwirksames Insulin sollte vor der Untersuchung nicht verabreicht werden.

Durchführung

1. Dem Patienten wird eine radioaktive Untersuchungssubstanz (Tracer) verabreicht. Bösartige Tumoren verstoffwechseln mehr Zucker als das normale Körpergewebe, was sich die Medizin bei der Suche nach Tumoren zunutze macht.
2. Im Anschluss ist es erforderlich, für etwa 90 Minuten still zu liegen.
3. Nach den 90 min erfolgt die Aufnahme auf der PET-Kamera (in Rückenlage). Die Aufnahmen erfolgen in der Regel 60-120 Minuten nach Verabreichung der radioaktiven Untersuchungssubstanz. Bei der Diagnostik von hirneigenen Tumoren (Gliome) und Hirnmetastasen erfolgen die Aufnahmen in der Regel direkt nach Verabreichung der radioaktiven Untersuchungssubstanz und dauern ca. 40 Minuten im Gerät.

Dauer

Die Gesamtaufenthaltsdauer in der Abteilung beträgt in etwa 2 Stunden bei der Diagnostik von hirneigenen Tumoren (Gliome) und Hirnmetastasen.

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Einschränkungen und Herausforderungen

Aktuell erreicht die Nuklearmedizinische Klinik eine sehr hohe Anzahl an Untersuchungsanfragen für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die sowohl die Gerätekapazität als auch die personelle Kapazität übersteigen. Aus diesem Grund kann es vorkommen, dass die gewünschte Untersuchung nicht durchgeführt werden kann. Zusätzlich kommt es zu Verzögerungen bei der telefonischen Kontaktaufnahme durch die Abteilung.

Kostenübernahme

Eine Untersuchung mit der [18F]FET-PET/CT ist bislang keine reguläre Leistung der Gesetzlichen Krankenversicherung, kann aber im Rahmen der Ambulanten Spezialfachärztlichen Versorgung (ASV), Tumorgruppe 7, durchgeführt werden. Anders als die [18F]FET-PET/CT bzw. -PET/MR, die über die Ambulante Spezialfachärztliche Versorgung (ASV) gesetzlich versicherten Patientinnen und Patienten zugänglich ist, ist [11C]Methionin nur in spezialisierten Zentren verfügbar und wird von der gesetzlichen Krankenversicherung in der Regel nur in Ausnahmefällen erstattet.

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