Die Ganzkörper- (GK-)bildgebung findet zunehmend Einzug in die klinische Routine als Alternative zu stufenweisen, multimodalen diagnostischen Ansätzen, speziell zur umfassenden Abklärung maligner Erkrankungen. Die Positronenemissionstomographie-Computertomographie (PET/CT) unter Verwendung des Tracers Fluordeoxyglukose (FDG) hat aufgrund ihrer „anatometabolischen“ Information die diagnostische Genauigkeit der onkologischen Bilddiagnostik nachhaltig verbessert. Speziell beim Primärtumorstaging und der Rezidiverkennung führt die Fusion aus der Tumor-Glukosestoffwechsel-Bestimmung der PET-Untersuchung und die Möglichkeit einer genauen anatomischen Zuordnung mit Hilfe der Mehrzeilen-CT zu einer Erhöhung der Detektionsrate und Spezifität. Die Einführung der Ganzkörpermagnetresonanztomographie (GK-MRT) in die medizinische Bildgebung hat die diagnostischen Konzepte unterschiedlicher systemischer Erkrankungen in den letzten Jahren ebenfalls tiefgreifend verändert. GK-MRT-Scanner mit einer magnetischen Feldstärke von 1,5 Tesla und seit neuestem auch 3 Tesla (T) haben den Weg zu klinisch umsetzbaren und effizienten GK-MRT-Untersuchungen geebnet. Zudem haben Innovationen im Sequenzdesign und der Bildakquisition die Untersuchungszeiten erheblich zu verkürzen vermocht, ohne dass dabei ein Kompromiss hinsichtlich der Bildqualität im Vergleich mit dedizierten Untersuchungen akzeptiert werden muss. Auf diese Weise können hochaufgelöste, dedizierte MRT-Untersuchungen unterschiedlicher Organsysteme mit geeigneten Bildkontrasten und Schichtführung und Kontrastmitteldynamik mit einer anatomischen Abdeckung von Kopf bis Fuß kombiniert werden.

In diesem Beitrag sollen die technischen Entwicklungen und onkologischen Anwendungen der GK-MRT im Vergleich mit der PET/CT dargestellt und diskutiert werden.

Technische Entwicklungen der GK-MRT und FDG-PET/CT

Verbesserungen bei Hard- und Software

PET/CT-Systeme

Seit ihrer klinischen Einführung im Jahre 2001 hat die PET/CT in der onkologischen Diagnostik eine Erfolgsgeschichte erlebt [1]. Innerhalb weniger Jahre ist die Produktion von PET-Einzelgeräten weltweit dramatisch zurückgegangen, und die meisten der derzeit produzierten Systeme sind kombinierte PET/CT-Systeme. Die PET/CT vereint die Vorteile zweier unterschiedlicher Modalitäten durch die Fusion metabolischer Informationen der Traceraufnahme in Tumorgeweben im PET-Scan und hochaufgelösten anatomischen Datensätzen aus der Mehrzeilen-CT-Untersuchung. Zusätzlich werden Unterschiede in der räumlichen und zeitlichen Auflösung zwischen den unterschiedlichen Datenakquisitionen durch die fixe Position der Patienten in einer Einzeluntersuchung reduziert. Zahlreiche Studien haben eine signifikante Verbesserung sowohl der diagnostischen Genauigkeit bei der Tumordetektion als auch eine verbesserte anatomische Zuordnung pathologischer Befunde bei unterschiedlichen Tumorentitäten beschrieben [2, 3, 4]. Der am häufigsten zum Tumorstaging und zur Rezidiverkennung eingesetzte Tracer ist die 18F-Fluordeoxyglukose (FDG), bei der es sich um ein Glukoseanalogon handelt, das den gesteigerten Glukosestoffwechsel darstellt, wie er bei zahlreichen Tumoren beobachtet wird. Daher hat sich dieses Radiopharmakon als sehr robuster „Allroundtracer“ in der onkologischen Bilddiagnostik etabliert.

Die Hardwareentwicklungen im PET/CT-Bereich betreffen insbesondere eine stetige Leistungsverbesserung der CT-Komponente. Während zunächst Einzeilengeräte angeboten wurden, sind inzwischen auch 64- bis 128-Zeilen-Hybridgeräte auf dem Markt, was zu einer weiteren Verbesserung der anatomischen Auflösung und zu drastisch reduzierten Untersuchungszeiten bei onkologischen PET/CT-Untersuchungen geführt hat. Ein wichtiger Vorteil der Hybridsysteme ist die erhebliche Verkürzung des Zeitbedarfs für die PET-Untersuchungen, da die CT-Daten zur rauscharmen Schwächungskorrektur der PET-Daten verwendet werden können. Die Schwächungskorrektur kann entweder mit einem Niedrigdosis-CT-Prescan vorgenommen oder aus dem diagnostischen CT direkt bestimmt werden. Dies hat zu einer Reduktion der Akquisitionszeit von bis zu 40% geführt, d. h. ein „State-of-the-art“-PET/CT-Gerät gestattet eine GK-Untersuchung innerhalb von 20–30 min [5]. Zudem konnte die räumliche Auflösung der PET-Komponente deutlich verbessert werden. Die von verschiedenen Herstellern angebotene hochaufgelöste PET ermöglicht mittlerweile die Abgrenzbarkeit von Herden bis 2–4 mm Größe, was speziell bei der Detektion von Lungenrundherden oder Metastasen in Organen mit geringem Weichteilkontrast, wie z. B. der Leber, die Sensitivität erhöht [6].

MRT

Die MRT bietet sich aufgrund ihres exzellenten Weichteilkontrasts, ihrer hohen räumlichen Auflösung und detaillierten morphologischen Information prinzipiell gleichfalls für eine GK-Tumorbildgebung an. Wegen der je nach Körperregion unterschiedlichen Anforderungen an den Untersuchungsaufbau und das verwendete Protokoll wurde die MRT in der Vergangenheit v. a. zur Abklärung fokaler Pathologien in einem begrenzten anatomischen Bereich benutzt. Darüber hinaus war für GK-Untersuchungen bislang eine inakzeptabel lange Untersuchungszeit von oft mehr als 1 h erforderlich, da die Patienten mehrfach umgelagert und dabei andere Spulen angebracht werden mussten. Mit der Entwicklung einer beweglichen Rollplattform konnte erstmals der gesamte Körper ohne Repositionierung des Patienten oder der Empfangsspulen untersucht werden. Bei diesem Untersuchungsaufbau wird eine Rollplattform auf dem Patiententisch des MRT-Geräts montiert, die manuell frei entlang der Körperachse bewegt werden kann. Die Bildqualität ist bei dieser Methode im Vergleich mit dedizierten Untersuchungen einzelner Körperabschnitte allerdings schlechter. Außerdem konnten adipöse Patienten mit diesem System nicht untersucht werden, da die Rollplattform nicht fest in den Patiententisch integriert war [7].

Mit der Einführung von 1,5-T-Multikanal-GK-MRT-Scannern in Kombination mit freier, automatischer Tischbewegung gelang erstmals eine hochauflösende GK-MRT-Untersuchung von Kopf bis Fuß. Diese Scanner sind mit einer Empfangsspulentechnologie ausgestattet, die den gesamten Körper mit einer Matrix aus einzelnen flexiblen Empfangsspulenelementen abdeckt (Abb. 1). Die einzelnen Spulenelemente können bei der Akquisition des Bildsignals frei miteinander kombiniert werden, was eine Untersuchung des ganzen Körpers mit einer Gesamtlänge von bis zu 205 cm ohne Umlagerung des Patienten erlaubt. Somit können nicht nur hochauflösende GK-MRT-Darstellungen, sondern auch fokussierte Untersuchungen einzelner Organe, wie z. B. der Bauchorgane, von Lunge, Gehirn oder Skelettsystem mit unterschiedlichen Sequenztechniken und Kontrastierungen durchgeführt werden [8, 9]. Verfahren zur Beschleunigung der Bildakquisition wie die parallele Bildgebung haben zudem die Implementierung komplexer Untersuchungsprotokolle bei gleichzeitig kürzeren Akquisitionszeiten ermöglicht.

Abb. 1
figure 1

Ganzkörper-MRT-Protokoll für ein Multikanalgerät mit Matrix-Technologie-Empfangsspulenaufbau („total imaging matrix“ – TIM, Siemens Medical Solutions, Erlangen, Deutschland). Die Gesamtuntersuchungszeit beträgt bei 1,5 Tesla ca. 55 min, bei 3 Tesla ca. 45 min. STIR „short tau inversion recovery“, HASTE „half Fourier-acquired single shot turbo spin echo“, VIBE „volume interpolated breathhold examination“, cor koronar, ax axial, sag sagittal, fs fettgesättigt, con plus Kontrastmittel, WS Wirbelsäule, ZNS Zentralnervensystem

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Multikanaltechnologie mit 3 Tesla

Seit einigen Jahren stehen moderne Ganzkörper-Systeme mit Multikanaltechnologie bei einer Feldstärke von 3 Tesla zur Verfügung. Die gegenüber einer Feldstärke von 1,5 T theoretisch verdoppelte Stärke des Bildsignals bei 3 T kann wahlweise entweder zu einer weiteren Beschleunigung der Untersuchung oder für eine Verbesserung der räumlichen Auflösung verwendet werden [10]. Dadurch können zum Beispiel neue, isotrope, d. h. in jede Raumrichtung gleich aufgelöste 3D-Datensätze akquiriert werden, was die Detektion von Pathologien in komplexen anatomischen Regionen wie dem Brustkorb, Becken oder der Wirbelsäule erleichtert. Im Jahr 2002 wurde die Funktionalität der Datenakquisition mit kontinuierlicher Tischverschiebung eingeführt, die eine schnelle MRT-Bildakquisition von Kopf bis Fuß, ähnlich dem Vorgehen bei der Computertomographie, ermöglicht [11]. Gegenüber der CT besteht bei der MRT die Herausforderung, dass bei den meisten Sequenzen nicht unmittelbar mit jeder Tischverschiebung eine komplette Schicht aufgenommen werden kann. Daher müssen die Rohdaten bis zur Vervollständigung der Schicht zwischengespeichert werden (sog. Hybrid-k-Raum), während der Tisch bei der Bilddatenakquisition durch den Tomographen bewegt wird.

Diese Technik besitzt ein gewaltiges Potenzial. In kurzer Zeit können große anatomische Bereiche in nahtlos aneinander gereihten Bildern zeiteffizient akquiriert werden, sodass die bis jetzt diskontinuierliche Abbildung von Einzelstationen abgelöst und eine CT-ähnliche Aufnahme-, Nachverarbeitungs- und Befundungsmethodik verwendet werden kann.

Untersuchungsprotokolle der GK-MRT

Um für onkologische Fragestellungen eine möglichst hohe diagnostische Genauigkeit zu erreichen, sind unterschiedliche Sequenztypen und Gewebekontraste als auch kontrastmittelverstärkte Untersuchungen und die Darstellung in mehreren Untersuchungsebenen notwendig, damit alle potenziellen lokoregionalen und hämatogenen Metastasierungswege adäquat abgeklärt werden können. Ein derartiges Protokoll kann z. B. T1-gewichtete Turbospinecho- (TSE-) und Short-tau-inversion-recovery- (STIR-)Sequenzen zur Abklärung muskuloskelettaler Pathologien enthalten. Zur dedizierten Untersuchung der Lunge bieten sich schnelle hochaufgelöste Spinecho- (SE-)Sequenzen (z. B. „half Fourier-acquired single shot turbo spin echo“ – HASTE) an, die sich als sehr nützlich für eine detaillierte, signalreiche Darstellung des Lungenparenchyms und der Hilusstrukturen erwiesen haben. Zudem sind KM-verstärkte Untersuchungen des Zentralnervensystems (ZNS) und Abdomens mit einer dynamischen Messung der Oberbauchorgane (z. B. 3D-“volume interpolated breathhold examination“ [VIBE]) zur genauen Beurteilung parenchymatöser Läsionen unverzichtbar. Ein Beispiel für ein umfassendes GK-Tumorprotokoll mit multiplanarem Ansatz zeigt Abb. 1, bei dem die Gesamtuntersuchungszeit ca. 55 min beträgt.

Wenn nur Skelett und Knochenmark untersucht werden sollen, kann man sich auf native T1-gewichtete TSE- und STIR-Sequenzen beschränken. Die Untersuchungszeit beträgt dann ca. 45 min. Die beschriebenen Sequenzprotokolle stellen selbstverständlich nur ein repräsentatives Beispiel eines integrativen GK-MRT-Konzepts dar. Ein klinisch sinnvoller Untersuchungsansatz sollte selbstverständlich an der klinischen Fragestellung und der zugrunde liegenden Tumorerkrankung orientiert sein. Letztendlich muss darauf hingewiesen werden, dass komplexe dedizierte Untersuchungsansätze für das lokale Staging bestimmter Tumorentitäten, wie z. B. dem Prostata- (Endorektalspule) oder Mammakarzinom (Brustkompression, Bauchlagerung) nur schwer in ein zeiteffektives GK-MRT-Konzept integriert werden können. Daher muss versucht werden, die jeweiligen Protokolle an den betreffenden Tumor und das Risikoprofil des Patienten anzupassen, um sowohl die Sensitivität der Untersuchung als auch die Umsetzbarkeit von GK-MRT-Konzepten zu optimieren.

GK-MRT und PET/CT zum Tumorstaging

Ein präzises Tumorstaging und Tumormonitoring sind unverzichtbar, um die Prognose und die Wahl geeigneter therapeutischer Optionen bei Patienten mit neoplastischen Erkrankungen zu bewerten. Das TNM-Stagingsystem des American Joint Comittee on Cancer (AJCC) ist international akzeptierter Standard. Dazu sind in vielen Fällen multimodale Untersuchungsansätze etabliert, jedoch haben GK-Bildgebungsverfahren wie die GK-MRT oder FDG-PET/CT die diagnostischen Optionen erweitert und werden zunehmend eingesetzt.

Lokales Tumorstaging

In einer ersten Vergleichsstudie wurden 98 Patienten mit unterschiedlichen Primärtumoren (v. a. Lungen- und HNO-Tumoren) mit dem beschriebenen älteren GK-MRT-“Rolltisch“-Konzept und der FDG-PET/CT untersucht. Dabei war die PET/CT (80%) gegenüber der GK-MRT (52%) bei der Beurteilung des T-Stadiums deutlich überlegen [12]. Allerdings hat die PET/CT bzw. CT bei Patienten mit einem hohen Anteil an Lungentumoren aufgrund des besseren Lungenkontrasts Vorteile gegenüber der MRT. Eigene Untersuchungen mit einem modernen Multikanal-GK-MRT-Gerät an 41 Patienten (gastrointestinale [GIT-]Tumoren, Mammakarzinome) haben eine gleich hohe diagnostische Genauigkeit von 86% bei der T-Stadien-Einteilung mit beiden Modalitäten gezeigt [8].

Beurteilung des Lymphknotenstatus

Die PET/CT hat bei der Beurteilung des N-Stadiums sehr deutliche Vorteile (Abb. 2). Falsch-positive Befunde bei reaktiv vergrößerten Lymphknoten (LK) infolge inflammatorischer Vorgänge oder grenzwertig große Lymphknoten mit Mikrometastasen schränken die Spezifität und Sensitivität der MRT oder Multisclice- (MS-)CT bei dieser Fragestellung ein. Es gibt zwar viel versprechende Berichte über GK-MRT-Verfahren zur Beurteilung von Patienten mit Lymphomerkrankung als Alternative zur MSCT [13]. Hier konnte die GK-MRT 92% der in der MSCT positiv diagnostizierten LK-Stationen bei LK >12 mm detektieren. Die Sensitivität sank jedoch signifikant auf 67% bei LK-Größen zwischen 6 und 12 mm. Speziell kleinere LK in Bereichen, die für Bewegungs- und Pulsationsartefakte anfällig sind, wie Mediastinum, Lungenhilus und Zwerchfellregion, können jedoch übersehen werden.

Abb. 2
figure 2

a GK-MRT eines 54-jährigen Patienten mit Zustand nach medullärem Schilddrüsenkarzinom mit koronaren T1-gewichteten TSE-Sequenzen. b Die kontrastmittelverstärkte MRT des Halses weist beidseits submandibulär pathologische Lymphknoten nach, teils mit zentraler Nekrose (Pfeil). c In der PET/CT zeigen die LK besonders links submandibulär eine tumortypische Ga68-DOTATATE-Speicherung. d und e In Höhe des oberen Mediastinums bestätigt sich in der MRT und PET/CT ein großer metastatischer LK-Bulk mit intensiver Traceraufnahme und Ummauerung der Trachea sowie der supraaortalen Gefäßabgänge. f und g Kontrastmittelverstärkte MRT-VIBE: Zusätzlich multifokale Lebermetastasen (Pfeile), in der korrespondierenden CT sind diese nicht adäquat abgrenzbar. GK Ganzkörper, TSE Turbospinecho, LK Lymphknoten, VIBE „volume interpolated breathhold examination“

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Untersuchungen zur Frage der Beurteilung des N-Stadiums solider Tumoren fanden eine Genauigkeit zwischen 91–97% für die PET/CT und 79–82% für die GK-MRT [8, 11]. Ein viel versprechender Ansatz zur Verbesserung der LK-Detektion sind die Ganzkörper-MRT-Diffusionsverfahren [14]. Diese neu entwickelte Applikation kann mit MRT-Bilddaten fusioniert werden, woraus ein Mischbild aus morphologischer und funktioneller Information entsteht, eine so genannte „virtuelle PET-MRT“ [15]. Mit diesem Verfahren kann die Sensitivität für den Nachweis von LK-Metastasen deutlich verbessert werden. Systematische Studien zur verbesserten Spezifität stehen mit Ausnahme aktueller Ergebnisse bei der lokoregionären LK-Metastasierung des Rektumkarzinoms noch aus [16].

Abklärung von Fernmetastasen

Aufgrund ihres überlegenen Weichteilkontrasts hat die MRT eindeutige Vorteile bei der Detektion von Fernmetastasen, speziell im Bereich von Skelett, Gehirn, Weichteilen und Leber [17, 18]. Die diagnostische Genauigkeit eines M-Stagings mit der GK-MRT liegt bei 93–97% [2, 3]. Die GK-MRT eignet sich somit gerade für Tumoren, die häufig in diese Organe metastasieren (z. B. Mammakarzinome) oder eine schwache Speicherung von nuklearen Tracern aufweisen (z. B. Nierenzellkarzinome). Speziell die Implementierung einer 3D-VIBE-Sequenz erlaubt die verlässliche Diagnose kleinster Leberherde unter 5 mm [17]. Diese bleiben in der MSCT oder PET/CT aufgrund des niedrigeren intrinsischen Gewebekontrasts und oft normalen FDG-Uptakes in kleinen Läsionen oft unerkannt (Abb. 2). Die Untersuchung des Thorax stellt dagegen eine besondere Herausforderung für die MRT dar, speziell in einem GK-Ansatz. Die Implementierung schneller HASTE-Sequenzen in Kombination mit paralleler Bildgebung erlaubt mittlerweile jedoch die Detektion auch kleinerer Lungenrundherde bis 5 mm Größe. In einer kürzlich publizierten Studie ist zudem eine hohe diagnostische Genauigkeit axialer STIR-Lungenbildgebung in einem GK-Ansatz, verglichen mit der MSCT, beschrieben worden [19].

Mit der GK-MRT können auch zahlreiche Metastasen außerhalb des Untersuchungsbereichs eines Standardstagingprotokolls (CT des Halses, Thorax und Abdomens), wie Hirnmetastasen und Knochenmetastasen am peripheren Skelett, nachgewiesen werden [4, 5]. Bei Schlemmer et al. [20] führten derartige Befunde in ihrer Studie bei 10% der untersuchten Patienten zu einer Änderung der Therapiestrategie.

Plathow et al. [21] weisen darauf hin, dass GK-MRT und PET/CT durch eine Reduktion der Anzahl notwendiger separater Untersuchungen mit konsekutiver Zeitersparnis eine Kostenreduktion des Tumorstagings für das Gesundheitssystem ermöglichen. Das genaue Ausmaß hängt allerdings von der Tumorentität und dem -stadium ab.

GK-MRT und PET/CT zum Nachweis von Tumorrezidiven

Die GK-MRT und PET/CT besitzen ein großes Potenzial zur Rezidiverkennung bei primär kurativ behandelten Tumorpatienten und zur Verlaufsbeurteilung neoplastischer Erkrankungen. Wir haben 33 Mammakarzinompatientinnen mit der FDG-PET/CT und GK-MRT bei 1,5 und 3 T untersucht. In dieser Hochrisikopopulation mit klinischem Verdacht auf ein Tumorrezidiv wurden mit beiden Methoden bei 61% der Patienten Rezidive entdeckt. Der direkte Modalitätenvergleich zeigte eine hohe diagnostische Genauigkeit von je 91%. Bei einer Patientin wurde mit der GK-MRT ein Lokalrezidiv falsch-positiv diagnostiziert. Bei Patientinnen mit Mammakarzinom kann die GK-MRT in Rückenlage ohne adäquate Brustkompression jedoch nicht die dedizierte Mamma-MRT ersetzen [22].

Pfannenberg et al. [23] konnten zeigen, dass die GK-MRT sehr wertvoll für das Restaging des malignen Melanoms ist, wenn 3D-Gradientenecho- (GRE-)Sequenzen vor und nach Kontrastmittelgabe verwendet werden. Es wurde eine hohe diagnostische Genauigkeit von 80% mit einer hohen Sensitivität für Leber-, Skelett- und Hirnmetastasen festgestellt. Überraschenderweise war die Genauigkeit am niedrigsten für subkutane Haut- und Weichteilmetastasen, was möglicherweise darauf zurückzuführen ist, dass nur koronare Aufnahmen angefertigt wurden, bei denen kleinere Läsionen in peripheren oder oberflächlichen Körperregionen übersehen werden können. Gerade bei Tumoren, die oft in die Weichteile metastasieren, empfehlen die Autoren, periphere Körperabschnitte zusätzlich mit axialen Aufnahmen zu untersuchen. Die GK-MRT führte bei 23% der Patienten zu einer Therapieänderung, vornehmlich aufgrund der Detektion von Hirnmetastasen.

GK-Bildgebung des Knochenmarks

GK-MRT und PET/CT zur Beurteilung primär maligner Knochentumoren

In einer von Bastiannet et al. [24] durchgeführte Metaanalyse klinischer Studien über den Einsatz der FDG-PET bei Knochen- und Weichteilsarkomen wurde festgestellt, dass die PET das Potenzial besitzt, anhand des SUV zwischen Sarkomen und benignen Tumoren sowie niedrig- und hochgradigen Sarkomen zu unterscheiden. Zudem hat die Bone and Soft Tissue Study Group der dritten interdisziplinären Konsensuskonferenz „PET in Oncology“ die FDG-PET für das Grading als 1b-Indikation eingestuft (bewiesener klinischer Nutzen). Die FDG-PET wurde daher als viel versprechend erachtet, um die biologische Aktivität skelettaler Tumoren einzuschätzen zu können, was sich möglicherweise auf die therapeutische bzw. chirurgische Strategie auswirken könnte [25].

Beim Restaging nach kurativer Therapie besitzt die FDG-PET eine hohe diagnostische Genauigkeit von 90% im Vergleich zu konventionellen Methoden (dedizierte MRT, Thorax-CT und Knochenszintigraphie [26]). Eine hohe Sensitivität von 96% zeigte sich sowohl für Lokalrezidive als auch für Knochen- und Weichteil- sowie pulmonale Metastasen. Iagaru et al. [27] kamen dagegen zu dem Ergebnis, dass die Thorax-CT zur Detektion von Lungenmetastasen bei Sarkomen überlegen sei.

Strobel et al. [28] verglichen konventionelle radiographische Aufnahmen mit der PET und PET/CT zur Differenzialdiagnose gutartiger vs. maligner primärer Knochenläsionen und fanden, dass die FDG-PET/CT dabei überlegen sei. Speziell die dedizierte Interpretation der CT-Komponente erhöhte die Genauigkeit signifikant im Vergleich zur PET alleine.

Aufgrund der fehlenden metabolischen Information können die Beurteilung von Lokalrezidiven mit der MRT sowie die Differenzierung zwischen Narbengewebe und reaktivem Ödem speziell nach einer Operation oder einer aktuellen adjuvanten Radiotherapie eingeschränkt sein. Aufgrund des exzellenten Knochenmark- und Weichteilkontrasts liegt das Potenzial der GK-MRT v. a. beim Primärstaging von Sarkomen, speziell bei der Suche nach Skipläsionen und zur Beurteilung der Weichteilinfiltration (Abb. 3).

Abb. 3
figure 3

51-jähriger Patient mit follikulärem hochmalignem Lymphom. a und b In der koronaren und axialen GK-FDG-PET/CT pathologische Traceranreicherungen in den proximalen Tibiae beidseits, rechts fokal und links eher diffus (Pfeile). c Die CT-Aufnahme zeigt eine intraspongiöse, fokale, weichgewebige Raumforderung rechts, links ist der Knochenbefall morphologisch schwer abzugrenzen. d Eine weitere Tracerakkumulation in der distalen Fibula rechts zeigt in der korrespondierenden CT eine Destruktion des spongösen Knochens und der lateralen Kortikalis als Hinweise für eine Weichgewebeinfiltration. In der protonengewichteten, fettgesättigten MRT nach KM-Gabe sind der knöcherne Befall und die Tumorinfiltration in die Weichteile gut abgrenzbar. e Die koronare STIR-Sequenz zeigt das Ausmaß des multifokalen knöchernen Lymphombefalls der unteren Extremität vor Therapie. f Im Kontroll-MRT-Bild 3 Monate nach Chemotherapie ist ein deutliches Ansprechen der Tumorherde mit rückläufigem pathologischem Knochenmarksignal festzustellen. GK Ganzkörper, KM Kontrastmittel, STIR „short tau inversion recovery“

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GK-MRT und PET/CT zur Detektion von Knochenmetastasen

Aufgrund ihrer vornehmlich hämatogenen Ausbreitung treten Knochenmetastasen häufig im hämatopoetischen Knochenmark auf, speziell im Bereich des Achsenskeletts. In bis zu 40% der Fälle sind Knochenmetastasen jedoch in periphereren Skelettabschnitten zu beobachten, was die Notwendigkeit einer GK-Knochenmarkbildgebung unterstreicht [29]. Derzeit ist die 99mTc-Phosphonat-basierte Skelettszintigraphie weiterhin als Standardmethode zum initialen Staging anerkannt. In Frühstadien der Erkrankung können Knochenmetastasen bei fehlenden osteoblastischen Umbauvorgängen in der Szintigraphie unerkannt bleiben.

Mit einem nativen GK-MRT-Kurzprotokoll gelingt eine hochaufgelöste Darstellung des Knochenmarks von Kopf bis Fuß. Die diagnostische Performance der GK-MRT wurde in zahlreichen Studien mit der Skelettszintigraphie verglichen, und es wurde eine höhere Spezifität und Sensitivität der GK-MRT für die Erkennung von Knochenmetastasen festgestellt [30, 31, 32]. In einer aktuelleren Studie wurden GK-MRT und PET/CT für die Detektion von Knochenmetastasen verglichen, wobei die GK-MRT deutlich überlegen war (91 vs. 78%; [33]). Zudem konnten mit der GK-MRT zahlreiche zusätzliche Knochenmetastasen in distalen Extremitätenabschnitten detektiert werden. Diagnostische Probleme bei der MRT, welche die Sensitivität einschränken, können jedoch bei jüngeren Patienten auftreten, bei denen die Differenzierung zwischen stark zellulärem hämatopoetischem Knochenmark und einer Knochenmarkinfiltration schwierig sein kann. Daher müssen die altersabhängigen Veränderungen des Knochenmarks bei der Befundung berücksichtigt werden. Die zusätzliche metabolische Information der PET/CT kann bei der Unterscheidung zwischen malignen und benignen fokalen Läsionen (z. B. atypischen Hämangiomen) hilfreich sein.

Um die Detektionsrate der GK-MRT im Thorax- und Rippenbereich zu erhöhen, ist zur Ergänzung der koronaren Aufnahmen auch die Anfertigung axialer STIR-Sequenzen des Brustkorbs empfehlenswert.

Hämatologische Erkrankungen des Knochenmarks

Aufgrund des guten Knochenmarkkontrasts ist die GK-MRT als viel versprechende Anwendung bei malignen Erkrankungen des Knochenmarks mit möglicher systemischer Manifestation, wie z. B. dem multiplen Myelom oder Lymphom, beschrieben worden [34, 35]. Gerade beim multiplen Myelom hat die MRT im Vergleich zu anderen radiologischen Verfahren eine deutlich höhere Detektionsrate, speziell bei diffusen Infiltrationsformen, die im Röntgenbild oder auch in der MSCT häufig unerkannt bleiben. Oft decken Standard-MRT-Protokolle jedoch nicht den Schädel, Schultergürtel, Rippenthorax und die proximalen Extremitäten ab, die häufige Lokalisationen des multiplen Myeloms sind. In einer kürzlich erschienenen Studie an 100 Myelompatienten, die mit einem Standard-MRT-Protokoll und mit der GK-MRT untersucht wurden, blieb fast die Hälfte der detektierten Läsionen mit einem Standardprotokoll unentdeckt [36]. Daher erscheint nur die GK-MRT geeignet, um eine umfassende Diagnostik zu gewährleisten.

Baur-Melnyk et al. [37] untersuchten 41 Patienten mit Plasmazellneoplasien mit der GK-MRT und der 16- bzw. 64-Zeilen-MSCT. Die GK-MRT zeigte eine signifikant höhere Detektionsrate als die MSCT. Bei 26 Patienten wurden mit der GK-MRT insgesamt 975 befallene Knochenregionen nachgewiesen im Vergleich zu 462 Regionen bei 22 Patienten mit der MSCT. Bei 11 Patienten wurde das Krankheitsstadium mit der MS-CT im Vergleich zur GK-MRT unterschätzt. Speziell Frühstadien der Erkrankung mit weniger ausgedehnten Osteolysen und mit einem diffusen Infiltrationsmuster wurden mit der GK-MRT verlässlich erfasst. Insbesondere die diffuse Knochenmarkinfiltration kann durch die MSCT oft fälschlicherweise als benigne Osteoporose eingestuft werden.

Baur et al. [38] konnten zeigen, dass die Integration des MRT-Befundes in das Stadiensystem von Durie und Salmon (PLUS-Klassifikation) eine genauere Stadieneinteilung von Patienten mit multiplem Myelom erlaubt. Dadurch hatte die MRT einen signifikanten Einfluss auf die Prognose und Therapiewahl der Patienten. In einer kürzlich erschienen Studie von Dinter et al. [39] wurde gezeigt, dass bei 19 von 60 Patienten mit Hilfe der GK-MRT das Krankheitsstadium entsprechend der PLUS-Klassifikation von Durie und Salmon höher eingestuft wurde. Bei 10 dieser 19 Patienten (42%) war die GK-MRT-Diagnose entscheidend für die Wahl des therapeutischen Procedere, wobei das Ausmaß der Tumorinfiltration, der Nachweis oder Ausschluss einer extramedullären Tumorausdehnung und das Frakturrisiko von ausschlaggebender Bedeutung waren.

Die GK-MRT kann sowohl für die Beurteilung der Knochenmarkinfiltration als auch eines extramedullären Lymphombefalls, der die Lebenserwartung der Betroffenen signifikant verringert, genutzt werden (Abb. 4). Obwohl weiterhin die PET mit 18F-FDG die Methode der Wahl zum Staging dieser Erkrankung bleibt, ist die GK-MRT eine sinnvolle Alternative, speziell zur Knochen- oder 67Ga-Szintigraphie.

Abb. 4
figure 4

Männlicher, 83-jähriger Patient mit laborchemisch nachgewiesenem multiplem Myelom. a T1-gewichtete 3-T-GK-MRT: Große Osteolyse im linken proximalen Humerus (Pfeilspitze), große weichteilige Raumforderung im linken proximalen Unterschenkel (Pfeil). b In der Vergrößerung Nachweis einer Humerusosteolyse links sowie einer weiteren Osteolyse im rechten Glenoid (Pfeil). c Im Röntgenbild ist die Raumforderung des Unterschenkels nur indirekt anhand der Verbreiterung des Weichteilschattens zu erkennen. d und e Native T1- und T2-gewichtete MRT-Bilder: Genaue Ausbreitung des Tumors in die lateralen Weichteile (T1w hypointens, T2w inhomogen signalintensiv). Histologisch wurde ein myxoides Liposarkom im Sinne eines Zweittumors diagnostiziert. f Die axialen, fettgesättigten, kontrastmittelverstärkten Sequenzen zeigen die Beziehung des Tumors zu den Poplitealgefäßen ohne Nachweis einer Infiltration des Gefäß-Nerven-Bündels, Tumorausdehnung in die Fibula (Pfeil). GK Ganzkörper

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Onkologische GK-Bildgebung bei pädiatrischen Patienten

Kinder mit Tumorerkrankungen benötigen oft eine GK-Bildgebung als Baselineuntersuchung vor dem Beginn einer Therapie und weitere Untersuchungen zur Kontrolle des Therapieerfolgs. Aufgrund der geringeren Körpergröße von Kindern kann eine GK-MRT meist mit Scans in 3–4 Körperhöhen durchgeführt werden, was die Gesamtuntersuchungszeit auf ca. 35–45 min reduziert. Gerade bei diesem Patientenkollektiv hat die GK-MRT den besonderen Vorteil, dass sie nicht mit ionisierenden Strahlen verbunden ist. Ein adaptiertes Sequenzprotokoll sollte sich auf schnelle und robuste Sequenzen stützen (z. B. 3D-VIBE oder HASTE), da ungewollte Patientenbewegungen und damit verbundene Artefakte häufiger als bei Erwachsenen auftreten können.

Bei einigen kinderonkologischen Erkrankungen bietet sich die GK-MRT als sinnvolle Option an, wie z. B. Lymphomerkankungen, Ewing-Sarkom, Nephroblastom, Neuroblastom oder mesenchymalen Tumoren wie Teratome oder Dermoide. Aktuell bekommen diese pädiatrischen Patienten richtlinienorientierte Standarduntersuchungsprotokolle, meist als multimodaler Algorithmus mit Ultraschall, CT und MRT des ZNS. Aktuell wird die MRT als die am besten geeignete Methode zur Bildgebung von Gehirn, Wirbelsäule, Abdomen und Becken bei pädiatrischen Patientenkollektiven angesehen [40]. Als Referenzmethoden werden die PET/CT und in manchen Fällen die Knochenszintigraphie erachtet. Mit einer Strahlenexposition von 4–25 mSv und wiederholten Untersuchungen bergen sie jedoch ein erhebliches Risiko für die Verursachung sekundärer Neoplasien.

Eine Vergleichsuntersuchung unterschiedlicher Modalitäten zum Tumorstaging bei pädiatrischen Patienten zeigte einer bessere Visualisierung von Skelettmetastasen sowie extraskelettaler Manifestationen (z. B. bei Neuroblastomen) mit der GK-MRT als mit konventionellen Stagingmethoden [41]. Auf der anderen Seite zeigte eine Studie von Daldrup-Link et al. [42] zwar eine höhere Sensitivität der GK-MRT bei Knochenmetastasen als mit der Skelettszintigraphie (82 vs. 71%), aber eine niedrigere Detektionsrate als die PET/CT (90%).

Fazit für die Praxis

Mit der GK-MRT gelingt eine hochauflösende, umfassende bildgebende Analyse des gesamten Körpers in einem einzigen Untersuchungsgang. Dadurch erscheint sie, ähnlich wie die PET-CT, prinzipiell geeignet, die derzeit übliche und oft zeitaufwendige multimodale Diagnostik maligner Erkrankungen mit systemischen oder multilokulären Manifestationen zu ersetzen. Neuere technische Entwicklungen gestatten es, die GK-MRT in einer für die Patienten tolerierbaren Untersuchungszeit von 45–60 min, je nach Untersuchungsprotokoll, durchzuführen. Dabei müssen gegenüber dedizierten MRT-Untersuchungen keine Kompromisse hinsichtlich der Bildqualität eingegangen werden. In mehreren Studien konnte gezeigt werden, dass mit der GK-MRT beim Staging und Nachweis oder Ausschluss von Rezidiven verschiedener Tumorentitäten eine hohe Treffsicherheit erreicht werden kann. Insbesondere bei Tumoren, die oft in die Leber, das Skelett, die Weichteile und das ZNS metastasieren, wie z. B. dem Mamma- oder malignen Melanom, scheint sich der Einsatz der GK-MRT zu bewähren. Einschränkend muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass die PET/CT speziell beim N-Staging aufgrund ihrer zusätzlichen metabolischen Information zur Beurteilung der LK-Dignität deutlich überlegen ist.

Aufgrund ihres exzellenten Knochenmarkkontrasts bietet sich die GK-MRT als Stagingverfahren für maligne Knochenmarkerkrankungen an und ist gerade beim multiplen Myelom besonders sensitiv und hat hier eine substanzielle Bedeutung für die Prognose und das therapeutische Procedere, sodass die MRT in das klinisch etablierte Stagingsystem des multiplen Myeloms aufgenommen wurde.