Charakterisierung von Pankreas Pathologien durch Parameter der Volumen Perfusions-Computertomographie

Abstract

Die Volumen Perfusions-Computertomographie (VPCT) ergänzt die konventionelle CT-Untersuchung um die Messung der Perfusionswerte BF, BV und PMB im untersuchten Gewebevolumen. In dieser Arbeit wurde die VPCT an verschiedenen pathologischen Läsionen des Pankreas angewendet, um diese anhand ihrers unterschiedlichen Perfusionsverhaltens zu charakterisieren. Zur mathematischen Auswertung der mittels VPCT erhaltenen Rohdaten standen zwei Perfusionsberechnungsmodelle zur Verfügung: Die Patlak-Analyse und die Dekonvolutions-Analyse. Untersucht wurden dabei mit der Patlak-Analyse insgesamt 140 Patienten und davon 88 Patienten zusätzlich mit der Dekonvolutions-Analyse. Die Patienten waren in eine Gruppe mit gesundem Pankreas (Kontrollgruppe) sowie in Gruppen mit Läsionen des Pankreas, wie Adenokarzinome, neuroendokrine Tumoren, zystische Tumoren, Metastasen anderer maligner Tumoren, atrophes Pankreasgewebe sowie akute, chronische und autoimmune Pankreatitis, aufgeteilt. Die Perfusionswerte der Gruppen mit Läsionen wurden mit den Ergebnissen der Kontrollgruppe mit gesundem Organ verglichen. Um die Gemeinsamkeiten und Unterschiede beider Modelle hinsichtlich der so gemessenen Perfusionswerte zu ermitteln, wurden die verschiedenen Patientengruppen zum Teil nach beiden Modellen ausgewertet und die Ergebnisse miteinander verglichen (insgesamt jeweils 88 Wertepaare für BF, BV und PMB). Zuerst wurde jedoch bei allen Personen der gesunden Kontrollgruppe die Perfusion des Pankreaskopfes mit der des Pankreasschwanzes mit der Patlak-Analyse verglichen. Dabei zeigte sich eine homogene Organperfusion. Anschließend erfolgte die Untersuchung der verschiedenen Patholgien im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe. Bei der statistischen Testung auf signifikante Unterschiede zeigte sich für die Patlak-Analyse und die Dekonvolutions-Analyse eine große, tendenzielle Übereinstimmung: Das Adenokarzinom zeigte durchweg eine geringere Perfusion als gesundes Gewebe. Das gleiche Verhalten zeigte die Auswertung der Metastasen. PENs zeigten sich besser perfundiert als das gesunde Organ. Am schlechtesten perfundiert zeigten sich die zystischen Tumoren. Weniger eindeutig war das Ergebnis für die Pankreatitidien: Diese zeigten, jeweils unterschiedlich stark ausgeprägt, geringere Werte für BF und BV, jedoch eine höhere PMB im Vergleich zur Kontrollgruppe. Insgesamt zeigte sich, dass die Patlak-Analyse und die Dekonvolutions-Analyse im Wesentlichen gleiche qualitative Perfusionsunterschiede im Vergleich zur Kontrollgruppe lieferten. Quantitativ zeigten sich jedoch für den BF durchgehend deutlich höhere Werte nach Auswertung mit der Dekonvolutions-Analyse. Auch für das BV wurden mit Ausnahme der Gruppe der PENs mit der Dekonvolutions-Analyse leicht höhere Perfusionswerte gemessen als mit der Patlak-Analyse. Für die PMB wurden hingegen (mit Ausnahme der PENs) höhere Werte mit der Patlak-Analyse gemessen. Insgesamt betrachtet lieferten beide mathematischen Modelle qualitativ meist gleiche Ergebnisse, die die gleichen therapeutischen Konsequenzen nach sich ziehen würden. Quantitativ zeigen die jeweils gemessenen Werte jedoch zum Teil große Unterschiede. Bei den tumorösen Läsionen wurde neben der, auch in der Literatur bislang meist üblichen Perfusionsbestimmung des gesamten Tumors, auch das Randareal und das Zentrum auf ihre Perfusion hin untersucht. Diese Detailuntersuchung erfolgte ausschließlich mit der Patlak-Analyse. Auch diese Ergebnisse wurden jeweils mit den Referenzergebnissen der gesunden Kontrollgruppe verglichen. Adenokarzinome zeigten in ihrem Zentrum eine signifikant niedrigere Perfusion, was auf die dort stattfindende desmoplastische Reaktion und die schlechte Vaskularisierung zurückzuführen ist2. Ähnlich zeigte sich das Verhalten der Metastasen. Die geringste Perfusion, vor allem im Zentrum zeigten die zystischen Tumoren. Aufgrund ihrer Histopathologie dürfte sich praktisch keine Perfusion im Zentrum messen lassen. Jedoch traten hier wahrscheinlich Partialvolumeneffekte auf, die zu erhöhten und im Ergebnis falschen Perfusionswerten führten. PENs zeigten sich hingegen vor allem im Tumorrand als wesentlich besser perfundiert als gesundes Gewebe. Verantwortlich ist die hier stattfindende Neoangiogenese, vor allem bei hormonaktiven, benignen G1 Tumoren. In einer weiterführenden Untersuchung der PENs zeigte sich dabei vor allem das benigne Insulinom (G1) als besonders gut perfundiert. Mit zunehmender Malignität nahm die Perfusion ab. Neuroendokrine G2 Tumoren zeigten sich schlechter perfundiert als G1 Tumoren, jedoch besser perfundiert als malignere G3 Tumoren. Zusammenfassend ließ sich in der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die untersuchten pathologischen Läsionen des Pankreas in der VPCT eine charakteristische Perfusion zeigen, die zu großen Teilen durch die Histopathologie der einzelnen Läsionen erklärbar ist. Es zeigte sich eine z.T. gute Übereinstimmung mit den Perfusionswerten die bisher in der Literatur nach Auswertung mit der Patlak- bzw. der Dekonvolutions-Analyse beschrieben wurden. Exemplarisch sollen hierfür die Arbeit von Klauss et al. (2012) genannt werden, die das gesunde Pankreas und das Adenokarzinom mit der Patlak-Analyse untersuchten sowie, die Arbeit von d´Assignies et al. (2009), die gesundes Pankreas sowie neuroendokrine Tumoren mit der Dekonvolutions-Analyse untersuchten. Die mit der VPCT gewonnenen Ergebnisse können bei der Diagnostik hilfreich sein, so z.B. der Unterscheidung einer chronischen Pankreatitis von einem Adenokarzinom. Auch hinsichtlich des Tumorgradings konnte hier exemplarisch anhand der PENs gezeigt werden, dass die VPCT als nicht invasive Methode eine Alternative zur invasiven Diagnostik in der Zukunft werden könnte. Zukünftig ist auch die Anwendung der VPCT beim Monitoring neuer, spezifischer Tumortherapien denkbar. Die VPCT kann in Zeiten einer zunehmend „personalisierten“ Medizin die konventionelle CT-Diagnostik ergänzen und hilfreiche Zusatzinformationen liefern. So könnte sie zukünftig bei der Behandlung eines Tumors therapiebegleitend zusammen mit den bewährten CT-Verfahren neben Größe und Morphologie auch Informationen bezüglich wichtiger biologisch-dynamischer Aspekte, wie derTumorperfusion, liefern. Hierdurch würde die begleitende Kontrolle von Tumortherapien erleichtert und die notwendige Therapiesteuerung verbessert. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die Analyseverfahren einschließlich der Rekonstruktionsalgorithmen weiter verbessert werden und auf der Basis weiterer Studien mit größeren Kohorten eine Standardisierung der Protokolle und Verfahren erfolgt. Als Ergebnis sollen Leitlinien zur Anwendung der VPCT bei geeigneten Organläsionen folgen.