Verbesserter Tumorkontrast und -abgrenzung in der stereotaktischen Strahlentherapieplanung zerebraler Gliome und Metastasen mit kontrastmittelunterstützter FLAIR-Bildgebung

Hintergrund:

Eine FLAIR-(fluid attenuated inversion recovery-)Sequenz wurde in der stereotaktischen Strahlentherapieplanung zerebraler Gliome und Metastasen im Vergleich zu konventionellen Spin-Echo-(SE-)Sequenzen eingesetzt. Überprüft wurde die Wertigkeit dieser Methode anhand der Läsionserkennbarkeit, Läsionsabgrenzung und des Tumorkontrastes.

Patientengut und Methode: 35 Patienten mit zerebralen Gliomen und zwölf Patienten mit insgesamt 39 zerebralen Metastasen wurden mit einer FLAIR-Sequenz vor und nach Kontrastmittel, einer T2- und PD-gewichteten SE-(FSE-)Sequenz und einer kontrastmittelunterstützten T1-gewichteten SE-Sequenz untersucht. Eine quantitative Auswertung umfaßte Tumor-zu-Hintergrund- und Tumor-zu-Liquor-Kontrast und Kontrast-zu-Rausch-Bestimmungen. In einer qualitativen Auswertung wurden die Erkennbarkeit und Abgrenzung der Tumoren anhand einer Multireader-Analyse beurteilt.

Ergebnisse: Der Tumor-zu-Hintergrund-Kontrast bei zerebralen Gliomen war auf den nativen FLAIR-Aufnahmen den konventionellen FSE-Aufnahmen unterlegen. Beide Reader fanden die FLAIR-Technik aufgrund der Liquorunterdrückung in der Läsionsabgrenzung der T2- und Protonen-gewichteten FSE-Technik hingegen überlegen. Nach Kontrastmittelgabe stieg das Signal bei anreichernden Tumoren auf den FLAIR-Bildern im Mittel um 49%, wodurch der Tumor-zu-Hintergrund-Kontrast den der konventionellen Aufnahmen signifikant (p < 0,001) übertraf. Durch die Kontrastmittelgabe wurde auch die Abgrenzung der infiltrativen Tumoranteile signifikant (p < 0,001) verbessert. Bei Patienten mit zerebralen Metastasen konnten mittels kontrastmittelunterstützter FLAIR-Aufnahmen signifikant mehr Metastasen als mit nativer FLAIR- und T2/PD-gewichteter FSE-Sequenz, jedoch weniger als mittels kontrastmittelverstärkter T1 SE-Sequenz erkannt werden. Der Nachteil lag hierbei in der geringen Detektionsrate bei sehr kleinen, subkortikal gelegenen Metastasen. Vorteil der Methode war jedoch wie bei den zerebralen Gliomen die gleichzeitige Darstellung von anreicherndem Tumor und umgebendem Ödem. Artefakte nahe der Liquorräume sind auf FLAIR-Bildern häufig, sie störten die Bildinterpretation jedoch nicht wesentlich. Signalhyperintensitäten aufgrund physiologischer Gliosezonen an den Ventrikelrändern sind ebenfalls häufig zu beobachten und müssen in die Bildinterpretation einbezogen werden.

Schlußfolgerung: Zusammengefaßt bietet sich die FLAIR-Technik als eine wertvolle Bildgebungssequenz in der stereotaktischen Strahlentherapieplanung von zerebralen Tumoren an. Durch die Verwendung kontrastmittelunterstützter FLAIR-Technik kann sowohl die Definition der radiologischen als auch der makroskopischen Tumorränder auf einer einzigen Bildgebungssequenz erreicht werden. Dieses ist insbesondere für das Einladen der Bilddaten in die verwendeten Bestrahlungsplanungssysteme von Vorteil, da die Bilddatenmenge deutlich reduziert, der Arbeitsaufwand für zusätzliche Bildfusionen vermindert und mögliche Fehlerquellen bei der Bildfusion vermieden werden können.

Background:

FLAIR MR imaging has shown to be a valuable imaging modality in pathologic lesions of the brain including intraaxial brain tumors. The aim of the study was to assess the value of a FLAIR technique in the planning process of stereotactic radiotherapy in patients with cerebral gliomas and metastases.

Patients and Methods: Thirty-five patients with cerebral gliomas and 12 patients with a total of 39 cerebral metastases were examined by T2/PD-weighted fast spin-echo, fast FLAIR prior and after contrast and contrast enhanced T1-weighted spin-echo using identical slice parameters. The images were evaluated by using quantitative and qualitative criteria. Quantitative criteria were tumor-to-background and tumor-to-cerebrospinal fluid contrast and contrast-to-noise. The qualitative evaluation was performed as a multireader analysis concerning lesion detection, lesion delineation and image artifacts.

Results: In the qualitative evaluation (Tables 3 and 6), all readers found the fast FLAIR images to be superior to fast spin-echo in the exact delineation of cerebral tumors (p < 0.001) and the delineation of enhancing and non enhancing tumor parts. Fast FLAIR was superior in the delineation of cortically located and small lesions but was limited in lesions adjacent to the ventricles. Fast FLAIR provided a significantly better tumor-to-CSF contrast and tumor-to-CSF contrast-to-noise (p < 0.001) (Tables 1, 2a, 2b, 4, 5). The tumor-to-background contrast and tumor-to-background contrast-to-noise of the fast FLAIR images were lower than that of T2-weighted spin-echo images but were significantly increased after the application of contrast media. FLAIR images had more image artifacts, but the image interpretation was not influenced.

Conclusions: FLAIR MR imaging was found to be a valuable sequence in the planning protocol of stereotactic radiotherapy. The concurrent presentation of enhancing and non enhancing tumor tissue on contrast enhanced fast FLAIR imaging enables to use a single imaging sequence in the treatment protocol. This enables to load a reduced image amount into the radiotherapy planning software, is therefore time saving and reduces potential errors.