Martin Fuß
Dr. med.
Veränderung des Blutvolumens in normalem Hirngewebe und niedriggradigen
Astrozytomen nach Strahlentherapie
Geboren am 03.10.1963 in Mannheim
Reifeprüfung am 19.05.1983 in Heidelberg
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom SS 1986 bis SS 1994
Physikum am 05.04.1989 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Heidelberg
Staatsexamen am 26.04 1994 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Radiologie
Doktorvater: Prof. Dr. Dr. M. Wannenmacher
In dieser Arbeit sollte mit der dynamischen suszeptibilitätsgewichteten
kontrastmittelunterstützten Magnetresonanztomographie (DSC-MRT) nichtinvasiv das
regionale cerebrale Blutvolumen (rCBV) in normalem Hirngewebe sowie in hirneigenen
Tumoren vor und nach Strahlentherapie untersucht werden.
Die Untersuchungen wurden an einem Standard 1.5 T MRT-Gerät mit einer simultaneous
dual-FLASH Sequenz nach Bolusgabe von Gadolinium-DTPA durchgeführt. Mit einer, in
unserer Arbeitsgruppe entwickelten Software wurde das rCBV und die arterielle Inputfunktion
(AIF) bestimmt. Die Normalisierung der rCBV mit der AIF erlaubt interpersonelle Vergleiche
im follow-up sowie den Vergleich verschiedener Patientenkollektive.
Untersucht wurden 71 Patienten zur Erhebung von Normalwerten, 25 Patienten mit
inoperablem Astrozytom WHO Grad II vor und im Verlauf nach Konformations-
strahlentherapie, 13 Patienten nach Ganzhirnbestrahlung sowie zwei Patienten mit primärem
Astrozytom WHO Grad III und 4 Patienten mit rezidivierendem Astrozytom.
Die Normalwerte für das rCBV in grauer (GHS) und weißer (WHS) Hirnsubstanz (8.4±2.4
und 4.2±1.7 ml/100g Gewebe, Quotient 2.1±0.6) decken sich gut mit Literaturdaten. Auch die
beobachtete altersabhängige Abnahme des rCBV (etwa 6% per Dekade) wurde von anderen
Autoren mit anderen Meßmethoden beschrieben.
Das mittlere rCBV der hier untersuchten histologisch gesicherten Astrozytome WHO Grad II
lag bei 6.5±3.7 ml/100g. Intrapersonell war dieser Wert nie niedriger als das rCBV der WHS.
Die Korrelation des Krankheitverlaufs zum prätherapeutischen rCBV zeigt einen statistisch
signifikanten Zusammenhang (p=0.001) zwischen hohem rCBV und einer schlechteren
Prognose. So wurde in vier Patienten mit Rezidiv in der Nachbeobachtungszeit ein mittleres
prätherapeutisches rCBV von 11.6±5.7 ml/100g (Quotient Astrozytom/WHS 3.0±2.1)
gemessen. Vergleichbar hohe rCBV bzw. Quotienten waren auch in zwei histologisch ge-
sicherten Astrozytomen WHO Grad III, welche keine Kontrastmittelanreicherung zeigten,
meßbar.
Das besondere Augenmerk der Studie richtete sich auf Veränderungen der regionalen
Blutvolumina nach therapeutischer Bestrahlung. Hierzu wurden Veränderungen in grauer und
weißer Hirnsubstanz und in niedriggradigen Astrozytomen WHO Grad II im zeitlichem
Verlauf bestimmt. Dreidimensionale Bestrahlungspläne gestatteten die Zuordnung einzelner
Hirnareale zur therapeutisch applizierten Dosis.
Die Messungen ergeben einen typischen zeitlichen Verlauf der Reduktion des rCBV
definierter Hirnareale mit Erreichen eines Plateaus. Zeitlicher Verlauf wie auch das Niveau
der Plateauphase sind von der applizierten Gesamtdosis und tendenziell auch von der
Einzelfraktionierung abhängig. Die zeitlich schnellste Reduktion wurde nach
Ganzhirnbestrahlungen beobachtet (innerhalb 6 Monaten), das erreichte Plateau ist um bis zu
30% gegenüber den Ausgangswerten erniedrigt (rCBV: 6.3±1.2 (GHS) und 3.1±1.0 ml/100g
(WHS)). Eine Reduktion des rCBV wurde jedoch auch in Hirnarealen, die einer geringeren
Bestahlungsdosis nach Konformationsstrahlentherapie ausgesetzt waren, beobachtet. In
Abhängigkeit zur applizierten Dosis ergaben sich typische zeitliche Verläufe.
Niedrigdosisareale zeigten die wesentliche Reduktion innerhalb von 6-12 Monaten, das
Plateau ist nicht signifikant um etwa 24% gegenüber den Ausgangswerten erniedrigt. In
Hochdosisarealen beginnt diese Reduktion bereits innerhalb der ersten 6 Monate nach
Strahlentherapie, der Endpunkt (Reduktion um etwa 30%, p=0.01 (GHS), p=0.003 (WHS))
wird ebenfalls nach etwa 12 Monaten erreicht.
Die im Verlauf nach stereotaktischer fraktionierter Strahlentherapie beobachteten
Astrozytome zeigten eine Blutvolumenreduktion um etwa ein Drittel (initial 6.5±3.7 ml/100g,
posttherapeutisch 4,6±0.4 ml/100g), das Plateau ist etwa sechs Monaten nach Therapie
erreicht. In den durch Therapie kontrollierten Tumoren bleibt der Wert von etwa 4.7 ml/100g
bis über 24 Monate hinaus stabil.
Da der Therapieerfolg bei niedriggradigen Astrozytomen häufig nur am ausbleibenden
Progreß und einer Stabilisierung oder Besserung des klinischen Bildes gewertet werden kann,
steht mit der DSC-MRT eine neue Methode zum Therapiemonitoring zur Verfügung. Die
gemessene posttherapeutische Reduktion des Blutvolumens dient als Parameter für das
Tumoransprechen bzw. die chronische Reaktion des Normalgewebes auf ionisierende
Strahlung.
Die gewonnen Erkentnisse quantifizieren Normalwerte des Blutvolumens vor und
Veränderungen nach Strahlentherapie. Sie dokumentieren, daß der Einsatz moderner
konformierender Bestrahlungstechniken einen günstigen Einfluß auf funktionelle
Hirnparameter hat. Sie können Auswirkungen auf Behandlungskonzepte, insbesondere
Zielvolumendefinition in der Strahlentherapie, Dosisverschreibung und Kalkulation eines
Behandlungsrisikos haben.
