Prospektiver Vergleich von Bildqualität und Detektionsrate eines Prostatakarzinoms (PCa) anhand der 3-T Prostata-MRT mit und ohne Verwendung einer Endorektalspule (ERC) innerhalb desselben Patientenkollektivs.

Die Magnetresonanztomografie (MRT) besitzt gegenwärtig einen hohen Stellenwert für die Planung, Steuerung und Kontrolle von Prostatabiopsien. Die im MRT als tumorsuspekt klassifizierten (Index-)Läsionen können dabei unter Verwendung passiver oder robotischer Assistenzsysteme über einen transrektalen, transperinealen oder transglutealen Zugangsweg MR-gestützt biopsiert werden. Alternativ kommen erweiterte Methoden einer transrektalen Ultraschall-gestützten Biopsie zum Einsatz, bei denen die zuvor erhobenen MRT-Informationen kognitiv oder über eine leistungsstarke Bildverarbeitung mit den Echtzeit-Ultraschalldaten fusioniert werden. Neben den klinisch etablierten MR-Biopsien wird die MRT auch zunehmend für die lokale Ablation eines histologisch gesicherten, meist unifokalem Prostatakarzinoms herangezogen. Zur Anwendung kommen hier meist thermische Verfahren wie z.B. der hochintensive fokussierte Ultraschall oder die Laser- bzw. Kryoablation. Ziel dieser Ablationsverfahren ist eine dem operativen Vorgehen gleichwertige onkologische Sicherheit unter Minimierung der peri-interventionellen Risiken wie Inkontinenz und erektile Dysfunktion.

Die Magnetresonanztomografie (MRT) erlaubt eine hochaufgelöste morphologische und funktionelle Darstellung der Prostata und gilt derzeit als empfindlichstes, nichtinvasives Verfahren zur Detektion und Lokalisation eines Prostatakarzinoms. Gleichzeitig hat die MRT einen hohen Stellenwert für die Planung, Steuerung und Kontrolle von Prostatabiopsien erlangt. Im Hinblick auf die Nachteile des bisher überwiegend transrektal Ultraschall(TRUS)-geführten Verfahrens soll eine MR-gestützte Prostatabiopsie dazu führen, die Zahl falsch-negativer Befunde, klinisch nicht-signifikanter Prostatakarzinome und wiederholter Probenentnahmen zu reduzieren. Die Indikation zur MRT der Prostata besteht gegenwärtig bei Patienten mit erhöhtem PSA-Wert (Prostata-spezifisches Antigen) und wiederholt fehlendem Tumornachweis durch eine TRUS-Biopsie. Sind im Prostata-MRT tumorsuspekte (Index-)Läsionen detektierbar, können diese über einen transrektalen, transperinealen oder transglutealen Zugangsweg MR-geführt biopsiert werden. Dabei kommen in der Regel spezielle passive (zum Teil auch robotisch-gesteuerte) Assistenzsysteme zur Anwendung. Diese Verfahren sind generell treffsicher aber noch relativ zeitaufwändig. Alternativ kommen erweiterte TRUS-Verfahren zum Einsatz, bei denen zuvor erhobene MRT-Daten entweder kognitiv oder mithilfe einer schnellen Bildverarbeitung auf das Ultraschallsystem übertragen werden, um so die Treffsicherheit zu erhöhen.

Erste klinische Erfahrungen mit einer Navigationsoption für stereotaktisch MR-geführte Prostatabiopsien (MR-BX) bei Patienten mit Verdacht auf Prostatakarzinom (PCa).

Abstract Purpose: To assess the accuracy of endorectal 3 T magnetic resonance imaging (MRI) in detecting extracapsular extension (ECE) and seminal vesicle invasion (SVI) of prostate cancer (PCa). Materials and Methods: 38 consecutive patients with biopsy-proven PCa underwent multiparametric endorectal MRI at 3 T prior to prostatectomy. Two readers (A with nine years of experience and B with four) used established criteria for ECE and SVI to diagnose the extent of local disease in six regions (apical, dorsolateral, basal; left and right each) with the highest chance of ECE. The standard of reference was provided by intraoperative frozen section analysis and prostatectomy specimens. Results: Histopathology revealed ECE in 15 of the 222 regions (10 of 37 patients) and SVI in 8 of 74 potential regions (5 of 37 patients). The sensitivity, specificity, and accuracy in detecting ECE for reader A/B were 93 %/67 %, 92 %/95 % and 92 %/93 % per region and 90 %/80 %, 74 %/82 % and 78 %/81 % per patient, respectively. The corresponding values for the detection of SVI were 80 %/100 %, 96 %/99 % and 95 %/97 %, respectively. Conclusion: Endorectal 3 T MRI is a highly reliable noninvasive technique for the local staging of PCa. Key points: • Endorectal 3 T MRI provided high accuracy for the local staging of prostate cancer. • The sensitivity in detecting extracapsular tumor growth per patient was 80 % or higher. • The specificity in detecting extracapsular extension (pT3 stage) was good. Citation Format: • Otto J, Thörmer G, Seiwerts M et al. Value of Endorectal Magnetic Resonance Imaging at 3T for the Local Staging of Prostate Cancer. Fortschr Röntgenstr 2014; 186: 795 – 802

Prospektiver Vergleich von Bildqualität und Detektionsrate der MRT beim Prostatakarzinom (PCa) unter Einsatz einer zusätzlichen Endorektalspule (ERC) am gleichen Patientenkollektiv.

Ziele: Der scheinbare Diffusionskoeffizient (ADC) ist ein sensitiver Indikator für maligne Veränderungen des Prostataparenchyms. Die absoluten ADC (aADC)-Werte können jedoch z.B. vom zusätzlichen Einsatz einer Endorektalspule (ERC) bzw. von der Wahl der zugrundeliegenden b-Werte abhängen. Ziel war zu bestimmen, ob die Normalisierung von aADC-Werten ein zuverlässigerer quantitativer Parameter ist. Methode: An einem 3-T MRT wurde bei 22 Patienten eine diffusionsgewichtete Bildgebung mit drei verschiedenen Protokollen durchgeführt: SC-3 = Oberflächenspule mit 3 b-Werten = [50, 500, 800], ERC-3 = zusätzliche ERC mit 3 b-Werten = [50, 500, 800] sowie ERC-6 = zusätzliche ERC mit 6 b-Werten = [0, 500, 1000, 1500, 2000, 2500]. In die Analyse eingeschlossen wurden alle Karzinome der peripheren Zone mit einem Gleason Score von 6. Der normalisierte ADC (nADC)-Wert errechnete sich aus dem Verhältnis zwischen mittlerem Tumor-ADC und ADC im spiegelbildlich gesunden Prostataparenchym. Statistische Unterschiede wurden mittels gepaarter t-Tests berechnet. Ergebnis: Insgesamt wurden 43 Läsionen in die Analyse eingeschlossen. Signifikante Unterschiede (p<0.001) ergaben sich bei allen Protokollen zwischen dem aADC-Wert im Tumor und dem im gesundem Parenchym. Signifikante Unterschiede (p<0.001) zeigten sich insbesondere bei den aADC-Werten zwischen Protokoll SC-3 und ERC 3 sowie zwischen Protokoll ERC-3 und ERC-6.Nach Normalisierung der aADC-Werte zeigten sich signifikante Unterschiede weder in Abhängigkeit vom Einsatz einer ERC (p=0.117) noch von den herangezogenen b-Werten (p=0.330). Schlussfolgerung: Durch den zusätzlichen Einsatz einer ERC bzw. eine einfache Änderung der herangezogenen b-Werte ergeben sich aADC-Werte im gesundem Prostataparenchym wie auch im Tumor, die signifikant unterschiedlich sind, während die Unterschiede nach Normalisierung nicht mehr signifikant sind. Der nADC-Wert scheint somit ein robusterer Parameter für die Detektion von Diffusionsstörungen zu sein.

Ziele: Um eine Übertherapie nach Diagnose eines Prostatakarzinoms (PCa) zu vermeiden, werden gerade bei weniger aggressiven Tumoren immer häufiger Strategien wie das Abwartende Beobachten in Betracht gezogen. Ziel war es, die Wertigkeit der nichtinvasiven Bestimmung der Tumoraggressivität über eine Kombination aus diffusionsgewichteter und spektroskopischer MRT-Informationen zu bestimmen. Methode: 39 Patienten mit PCa erhielten ein endorektales, multiparametrisches MRT bei 3 T. Als Goldstandard diente die histopathologische Analyse der in Großflächenschnitten aufgearbeiteten Prostatektomiepräparate (n = 32) bzw. das Ergebnis aus MR-gestützter Stanzbiopsie (n = 6). Nach Korrelation mit den MR-Daten wurden der Apparent Diffusion Coefficient (ADC), normierte ADC (PCa/gesundes Gewebe) sowie die Cholin/Citrat (CC) bzw. (Cholin+Creatin)/Citrat (CCC)-Verhältnisse bestimmt. Mittels ROC-Analyse wurden die Parameter mit der höchsten Trennschärfe (area under curve, AUC) indolenter (Gleason Score ≤6) und aggressiver (GS ≥ 7) Tumoren ausgewählt und Schwellwerte zur Unterscheidung festgelegt. Ein gegenüber allen (para)klinischen Daten verblindeter Untersucher bestimmte anhand der Schwellwerte die Aggressivität der identifizierten Läsionen. Ergebnis: Für insgesamt 80 Läsionen zeigte der normierte ADC eine bessere Korrelation mit dem GS und eine höhere Trennschärfe als der Tumor-ADC (AUC: 0,88 vs. 0,72). CCC und CC-Verhältnisse erreichten AUC-Werte von 0,78 und 0,72. Als Parameter zur Identifizierung eines aggressiven Tumorwachstums wurden ein normierter ADC-Wert <0,46 bzw. ein CCC-Wert >1,3 ausgewählt. Durch den normiertem ADC bzw. CCC-Verhältnis allein sowie deren Kombination wurden 79% (31/39), 72% (28/39) und 85% (33/39) der Patienten richtig klassifiziert. Schlussfolgerung: Durch die Kombination aus dem sensitiven normierten ADC und dem spezifischen CCC-Verhältnis kann eine hohe Vorhersagequote für aggressive Tumoren erreicht werden.

Ziele: Active Surveillance, welches derzeit als Alternative zur unmittelbaren Therapie niedrig-gradiger Prostatakarzinome (PCa) diskutiert wird, erfordert regelmäßige Kontrolluntersuchungen, üblicherweise mittels ultraschall-gestützter Biopsie. Als nicht-invasives Kontrollverfahren bietet sich die MRT-Bildgebung an. Ziel ist die Bestimmung geeigneter MRT-Parameter zur Vorhersage der Tumoraggressivität. Methode: Bisher wurden 13 Patienten mit PCa vor radikaler Prostatektomie einer endorektalen, multiparametrischen MRT-Bildgebung bei 3T zugeführt. Alle hochgradigen Läsionen wurden vom Pathologen auf Großflächenschnitten markiert und der entsprechende Gleason Score (GS) mit dem Tumor-ADC (apparent diffusion coefficient), dem normierten ADC (nADC, Tumor/gesundes Gewebe), dem CC- (Cholin/Citrat) und dem CCC- (Cholin+Kreatin/Citrat) Verhältnis der entsprechenden MR-Läsion korreliert. Die Trennschärfe (AUC) zwischen niedrig-gradigem (GS ≤6) und aggressivem (GS ≥7) PCa wurde über eine ROC-Analyse bestimmt. Ein verblindeter, erfahrener Auswerter bestimmte anhand der ermittelten Schwellwerte die individuelle Tumoraggressivität. Ergebnis: Bei insgesamt 22 Läsionen (1 x GS „3+2“,11 x GS „3+3“, 7 x „3+4“, 3 x „4+4“) zeigte der nADC eine höhere Trennschärfe als der Tumor-ADC (AUC: 0,94 vs. 0,80). Die CC- und CCC-Verhältnisse erreichten AUC-Werte von 0,78 und 0,81. Mithilfe der ausgewählten Parameter für ein aggressives Tumorwachstum (nADC <0,45 und/oder CCC >1,3) konnte der verblindete Auswerter 11 von 13 Patienten (85%) richtig einstufen, jeweils ein Patient mit GS=5 und 6 erfuhren durch die fälschliche Zuordnung zur Hochrisikogruppe ein Overgrading. Schlussfolgerung: In dieser vorläufigen Analyse zeigten sich der normierte ADC und das CCC-Verhältnis als geeignete MRT-Parameter zur Trennung zwischen niedrig- und hochgradigem PCa. Die Kombination der hoch-sensitiven MR-Diffusionsbildgebung mit der hoch-spezifischen MR-Spektroskopie könnte ein geeigneter Kandidat zur Kontrolle eines Watchful Waitings sein.

Ziele: Vorstellung eines Navigationskonzepts für MR-gesteuerte Interventionen auf der Basis einer optischen Instrumentenverfolgung aus beliebigen Kamerapositionen. Methode: Ein Tracker mit drei optischen Markern wurde an einer handelsüblichen Koaxialnadel befestigt. Die Positionen dieser Marker wurden von einer stereoskopischen Kamera erfasst und auf einem Navigations-PC (Localite) in eine Scanebene entlang der Instrumentenachse umgerechnet. Diese Parameter wurden über ein spezielles Protokoll (Siemens) alle 600ms an den MR-Host gesendet, auf dem eine Echtzeit-Sequenz lief (Beat IRTTT, feste Parameter: FOV=300×300 mm2, TR/TE=4,3/1,9ms, Schichtdicke 8mm, Aufnahmedauer 600ms), die eine externe Anpassung der Scangeometrie erlaubt. Die fortlaufenden MR-Bilder wurden auf dem In-room-Monitor angezeigt. Die Evaluierung des Konzepts erfolgte in einem geschlossenen 1.5T MRT. In einem Experiment versuchte der Untersucher von der Rückseite des Scanners, Erbsen (Ø≈8,5mm) in einem mit Tortenguss gefüllten undurchsichtigen Behälter anzusteuern. Ergebnis: Die Manipulation des Instruments von der Rückseite des Scanners beeinflusste weder die Bildgebung noch das optische Tracking von der Vorderseite des Scanners her. Eine freie Sichtlinie konnte leicht durch Veränderung der Kameraposition, auch während der laufenden Aufnahmen, hergestellt werden. Nadelpositionierung und Annäherung an das Ziel erfolgten mithilfe der nachgeführten MR-Bilder mit einer zeitlichen Verzögerung von 600ms. Der Nadelartefakt war deutlich auf jeder Aufnahme sichtbar. Schlussfolgerung: Im Gegensatz zu anderen Verfahren, erlaubt das vorgestellte Konzept eine äußerst flexible Platzierung der Kamera, sogar während der Navigation. Hierdurch lässt sich z.B. bei individuell auftretenden Hindernissen wieder eine freie Sichtlinie herstellen. Die Technik kann prinzipiell für jede Magnetkonfiguration eingesetzt werden und eignet sich insbesondere für Geräte mit einer weiten Magnetöffnung bzw. offene Scanner.

Ziele: Die diffusionsgewichtete (dw.) Bildgebung ist ein wichtiger Bestandteil der MR-Diagnostik des Prostatakarzinoms (PCa). Bei Verwendung niedriger b-Werte können störende Perfusionseffekte in die ADC-Berechnung eingehen, beim Auslassen niedriger Werte können relevante Diffusionsinformationen fehlen. Es wird untersucht, inwieweit die Wahl der b-Werte den Kontrast zwischen PCa und gesunder Prostata sowie den qualitativen Bildeindruck der ADC-Karten beeinflusst. Methode: 40 konsekutive Patienten mit gesichertem PCa erhielten eine multiparametrische, endorektale MR-Bildgebung bei 3T. Die ADC-Karten wurden retrospektiv auf Basis üblicher (0, 800), vorwiegend (50, 800) bzw. stark dw. (400, 800) sowie aller (0, 50, 400, 800)d-Werte [s/mm^2] berechnet. Anhand aller verfügbaren Informationen (Histologie und MRT) wurden Indexläsion, mittlerer ADC und der ADC-Quotient zur gesunden Prostata bestimmt. Drei Untersucher bestimmten anhand der T2w- und ADC-Bilder die Indexläsion und beurteilten dann den diagnostischen Wert der ADC-Karten von sehr gut (2) über befriedigend (1) bis schlecht (0). Ergebnis: Im Mittel wurden 85% der Indexläsionen richtig erkannt. ADC-Karten auf Basis aller b-Werte wurden am schlechtesten (0,3±0,2), vorwiegend dw. Karten am besten (1,6±0,3) bewertet. Bei Patienten mit einem niedrigen Gleason-Score von 6 (13/40) erhielten lediglich vorwiegend dw. Karten eine akzeptable Bewertung (1,4±0,3), alle anderen waren <0,8. Die Wahl der b-Werte hatte einen signifikanten (p<0,05) Einfluss auf die ADC-Werte (0,80–1,26 ∙10^(-3)mm^2/s), aber nicht auf den Kontrast (MW/Extrema: 0,57/0,55–0,60; p=0,13–0,94). Schlussfolgerung: Obwohl der Kontrast numerisch vergleichbar war, wurde der diagnostische Wert von vorwiegend dw. Karten, die aus nur einem hohen und einem niedrigen b-Wert (≠0) berechnet wurden, am höchsten bewertet; insbesondere für Tumoren mit geringem Risiko. Bei dieser Wahl (50, 800) der b-Werte zeichnete sich das gesunde Prostatagewebe homogener ab als bei der üblichen Wahl (0, 800).

Ziele: Die MR-Elastographie (MRE) erlaubt die Bestimmung viskoelastischer Gewebeeigenschaften und stellt somit einen unabhängigen Parameter zur Diagnostik von Tumoren in Aussicht. Bei anatomisch ungünstig gelegenen Regionen wie der Prostata ist die für die Untersuchung notwendige effektive Einkopplung niederfrequenter mechanischer Vibrationen schwierig. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur potentiellen Anwendung in der Prostata vorgestellt, bei dem die Anregung direkt über die bildgebende Endorektalspule erfolgt. Methode: Ein Zugmechanismus (Polyamiddraht) wurde mit einer elektromechanischen Anregungsquellen gekoppelt und ermöglichte periodische Bewegungen des Ballons einer kommerziellen Endorektalspule. Dadurch wurden Scherwellen auf ein elastisches Prostataphantom übertragen, die mit einer bewegungssensitiven, phasenstabil mit der Anregung synchronisierten EPI-Sequenz in einem 3T MR-Tomographen abgebildet wurden. Aus den erhobenen Daten wurden Elastizitäts- und Viskositätskarten berechnet. Die MR-Kompatibilität des Aufbaus wurde unter Anwendung verschiedener Pulssequenzen untersucht. Ergebnis: Der experimentelle Aufbau zur mechanischen Einkopplung der Scherwellen führte zu keinen Beeinträchtigungen der Bildgebung. Eine gleichmäßige Ausbreitung der Scherwellen im Prostataphantom wurde für Anregungsfrequenzen ab 60Hz erreicht. Objekte mit einem Mindestdurchmesser von rund 5mm waren anhand ihrer Gewebehärte im Phantom abgrenzbar. Schlussfolgerung: Endorektalspulen bieten sich aufgrund ihrer Nähe zum Organ und der guten Patientenakzeptanz als Anregungsquelle für die Prostata-MRE an. Aufgrund der direkten Einkopplung über den anliegenden Ballon können hohe Anregungsfrequenzen verwendet werden, die mit einer guten räumlichen Auflösung einhergehen. Die flexible Positionierbarkeit und insbesondere die Nutzung weitgehend vorhandener, MR-kompatibler Komponenten empfehlen das Verfahren für weitere, klinisch ausgerichtete Untersuchungen zur MRE der Prostata.

Das Prostatacarcinom (PCA) zeichnet sich durch eine hohe Inzidenz bei verhältnismäßig geringer Mortalität aus. Für das therapeutische Vorgehen muss zwischen Patienten mit hohem bzw. niedrigem Risiko unterschieden werden, da erstere einer sofortigen Intervention bedürfen und letztere einem „watchful waiting“ zugeführt werden können. Mithilfe einer MR-Bildgebung der Prostata kann die diagnostische Genauigkeit für ein PCA deutlich erhöht werden. Im Unterschied zu anderen bildgebenden Verfahren (Ultraschall, Computertomographie) erlaubt die MRT als einzige Methode eine zuverlässige Darstellung der Prostatasubstruktur. Neben einer konventionellen, morphologischen Bildgebung mittels hochaufgelöster T2-gewichteter Sequenzen in drei Ebenen, können zusätzlich funktionelle MR-Techniken (diffusions- und perfusionsgewichtete Bildgebung, MR-Spektroskopie) eingesetzt werden. Letztere erlauben Rückschlüsse auf eine eingeschränkte Diffusion (Zellbarrieren), eine pathologische Kontrastmittel-Dynamik (Neovaskularisation) sowie eine malignomsuspekte Veränderung der Metabolite Cholin (Membranaufbau) und Citrat (gesundes Prostatagewebe). Unter Einsatz einer Endorektalspule ist bei einer Feldstärke von 3 Tesla eine exzellente Bildqualität erreichbar, mit der nachweislich höhere Detektionsraten, eine genauere anatomische Zuordnung sowie ein besseres Staging des PCAs erzielt wurden.