7 Tesla MR Spektroskopie in diffus infiltrierenden Gliomen

Protonen Magnetresonanz Spektroskopiebildgebung (1H-MRSI) erlaubt die nicht-invasive Bestimmung lokaler Gehirnstoffwechselveränderungen, die vielen Erkrankungen des Gehirns, wie etwa Hirntumoren, zugrunde liegen. 1H-MRSI kann Grading, Differentialdiagnose, Detektion von Tumorfoki, und Bestimmung der Tumorinfiltration verbessern. Dies macht die 1H-MRSI zu einem wertvollen Werkzeug für die Therapieplanung. Allerdings sind vorhandene 1H-MRSI Methoden auf klinischen MR Scannern (=3 Tesla) durch viele praktische Limitationen beschränkt. Die Ergebnisse des Projektleiters und seines Teams zeigen, dass neue 1H-MRSI Methoden bei 7 Tesla es ermöglichen, diese Limitierungen (z.B. geringe räumliche Auflösung) teilweise zu überwinden. Das Ziel dieses Projektes ist eine Qualitätsverbesserung bei 1H-MRSI Daten durch bessere Hardware (z.B. 7T MR Scanner und bessere RF Spulen) und verbesserte Akquisitionsmethoden. Die Weiterentwicklung einer verbesserten 1H-MRSI Sequenz für 7T, basierend auf den bisherigen Ergebnissen, sollte eine 3D Stoffwechselbildgebung von pathologischen Hirnarealen innerhalb klinisch akzeptabler Messzeiten erlauben. Nach Validierung der Technik in Probanden wird der Wert der hochaufgelösten 1H-MRSI in einer ausgewählten Gruppe von 40 Patienten mit diffus infiltrierenden Gliomen (DIG) erforscht. Das Ausmaß des Infiltrationsareals und des Tumorzentrums ist bei DIG schwer durch andere Bildgebungsverfahren zu erfassen. Darum sind DIG ein hervorragendes Modell, um die Vorteile der hochaufgelösten 1HMRSI bei 7T aufzuzeigen. Stoffwechsel Maps aus der 1H-MRSI werden in ein Neuronavigations-System integriert. Stereotaktische Biopsien werden entnommen. Eine topografische Korrelation zwischen Stoffwechsel Maps und Histopathologie wird erfolgen. Nach erfolgreicher Anwendung der hochaufgelösten 1H-MRSI, kann die neue Methode für Untersuchungen anderer Erkrankungen wie Epilepsie, Multiple Skerlose, Alzheimer, Parkinson, psychiatrischen und Stoffwechsel-Erkrankungen herangezogen werden.

Das Ziel des Projektes war es eine neue Bildgebungsmethode für die nicht-invasive Untersuchung des Gehirns mittels 7 Tesla Magnetresonanztomografie (MRT) zu entwickeln, welche gleichzeitig die Konzentration verschiedener neurochemischer Substanzen bildhaft darstellen kann. Diese neue MRT Methode sollte dann im Rahmen einer Pilotstudie erstmals klinisch eingesetzt werden. Im speziellen sollte in einer kleinen Kohorte von Patienten mit Hirntumorpatienten gezeigt werden, dass die neue Bildgebungsmethode eine bessere Charakterisierung von tumorinfiltriertem und gesundem Gewebe erlaubt. Basierend darauf könnten letztendlich bessere Therapieentscheidungen getroffen werden. Um dieses Ziel zu erreichen waren mehrere Entwicklungsschritte erforderlich. Zunächst musste die als Basis dienende MRT Methode so verändert werden, dass sie klinisch einsetzbar wird. Folgende Eigenschaften mussten hierfür verbessert werden: 1.) die Abdeckung des Gehirnareals vergrößert, um das gesamte erkrankte Hirnareal abzudecken, 2.) die räumliche Auflösung erhöht, um krankhafte Veränderungen noch detaillierter abzubilden, 3.) die Messzeit auf eine klinisch akzeptable Messzeit von ~5-6 Minuten reduziert werden, 4.) die Reproduzierbarkeit musste evaluiert werden und negative Einflussfaktoren wie Bewegung und Hardwareinstabilitäten weitgehend kompensiert werden. Da die überwiegende Entwicklungsarbeit an einem 7 Tesla MRT Prototypen, der noch nicht für klinische Routine zugelassen ist, durchgeführt wurde, haben wir außerdem evaluiert, wie gut die Ergebnisse unserer neuen MRT Technik auf klinischen Routine 3 Tesla MRT Geräte übertragbar sind. Letztendlich wurde die neu entwickelte neurochemische Bildgebungsmethode in zwei ersten Patientengruppen eingesetzt (Hirntumore und Multiple Sklerose), wobei erste äußerst vielversprechende Ergebnisse erzielt werden konnten. Überraschenderweise konnten wir sogar neue bisher nicht eingesetzte Bildgebungsbiomarker identifizieren, die sowohl in Hirntumoren, aber besonders auch bei Multipler Sklerose entscheidende neue Erkenntnisse erwarten lassen. Abschließend lässt sich sagen, dass durch diese Studie sowohl klinische Anwendbarkeit als auch Nutzen der neuen neurochemischen MRT Bildgebungsmethode eindrucksvoll gezeigt werden konnte, aber auch, dass noch ein wesentliches Verbesserungspotential besteht und ein hohes Potential für den Einsatz in anderen Krankheitsgebieten existiert.