Stefanie Milker-Zabel
Dr. med.
Pharmakokinetische Analyse der Kontrastmittel-Anreicherung in Mammaläsionen mit
Hilfe der funktionellen Magnetresonanz-Mammographie
Geboren am 31.01.1970 in Hildesheim
Reifeprüfung am 12.05.1989 in Heidelberg
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom SS 1992 bis SS 1998
Physikum am 07.04.1994 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Schwetzingen
Staatsexamen am 06.05.1998 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) / Radiologie
Doktorvater: Priv.-Doz. Dr. med. M. V. Knopp
In der vorliegenden Arbeit wurde das Kontrastmittel-Anreicherungsverhalten von Mamma-
läsionen mit der MR-Mammographie hinsichtlich der pharmakokinetischen Parameter ihrer
Signal-Intensitäts-Kurven analysiert. Ziel der Studie war es, eine Beziehung zwischen den
pharmakokinetischen Parametern Amplitude (Amp), Austauschratenkonstante (k21), Elimina-
tionsratenkonstante (kel), Kurvenverlauf und der Histologie der detektierten Befunde aufzu-
zeigen, und damit eine Differenzierung zwischen malignen und benignen Läsionen zu ermög-
lichen. Es sind in der durchgeführten prospektiven klinischen Studie innerhalb eines
Zeitraumes von zwei Jahren 314 Patientinnen mittels funktioneller Magnet-Resonanz-
Mammographie unter Einsatz des MR-Kontrastmittels Gd-DTPA und einer speziellen
Mamma-Doppelspule untersucht und die Befunde histologisch gesichert worden. Es handelt
sich dabei um 138 Karzinome und 176 gutartige Läsionen.
Neben der Parametrisierung wurden auch neue Verfahren, die sich auf die Kontrastmittel-An-
flutung im Gefäßsystem beziehen, eingeführt. Beim vorgestellten PK_2 wird zwischen zwei
Verteilungsvolumina, dem Plasma und dem Extrazellularraum, unterschieden. Bei der
Analyse der Signal-Intensitäts-Kurven können aufgrund der Kontrastmittel-Anreicherung
einer Läsion unter Berücksichtigung der pharmakokinetischen Parameter Amp, k21 und kel
folgende grund-legende Beobachtungen gemacht werden: Die Amplitude als Maß für die
Höhe des Signal-Anstiegs der Kontrastmittel-Anreicherung wird durch die Zunahme des
„Permeabilitäts-Raumes“, d.h. der Dichte der Mikrokapillaren pro Volumeneinheit beeinflußt.
Die Austausch-ratenkonstante, die ein Maß für die Steilheit der Signal-Kurve darstellt, hängt
vom „Permeabilitäts-Faktor“, d.h. von der Durchlässigkeit der Mikrokapillarwände ab. So
zeigt die Analyse des Parameters k21 einen signifikanten Unterschied zwischen malignen und
benignen Befunden (p<0,05), ebenso bei der Differenzierung einzelner maligner Entitäten.
Die Sensi-tivität der rein pharmakokinetischen Klassifizierung von Amp, k21 lag für die
invasiv duktalen Karzinome bei 85%, für die invasiv lobulären Karzinome bei 72% und für
die duktalen Karzinome bei 46%. Keine signifikanten Unterschiede ergaben sich hingegen für
die Amplitude zwischen malignen und benignen Läsionen. Weiter konnte gezeigt werden, daß
zwischen den Parametern Amp und kel eine relative Beziehung (p<0,001) besteht. Dabei
zeigen maligne Läsionen unabhängig von der Parenchymdichte vor allem positive kel-Werte,
bedingt durch das karzinomtypische wash-out Phänomen. Bei den benignen Läsionen zeigt
sich hingegen mit abnehmender Parenchymdichte ein gehäuftes Auftreten negativer kel-Werte,
das einem Kumulationsphänomen entspricht. Das Vorzeichen von kel hängt also bei benignen
Läsionen im Gegensatz zu malignen auch von der Parenchymdichte ab. Anhand der
Ergebnisse konnte gezeigt werden, daß durch die pharmakokinetische Analyse bei der
Betrachtung aller drei Parameter Amp, k21 und kel, zwischen benignen und malignen Läsionen
differenziert werden kann. Ebenfalls konnte nachgewiesen werden, daß der manuell ermittelte
Parameter Tmax (Maximum der Signalkurve) in seiner Aussagekraft durch die Aorten-Peak-
korrigierte Quanti-fizierung, nun bezeichnet als AOP, verbessert werden konnte. Die
zeitabhängige Quanti-fizierung der KM-Anreicherung weist auf den Einfluß der
Eingangsfunktion der Aorten-Signal-Kurve hin. AOP führt demnach zu einer verbesserten
Differenzierung zwischen malignen und benignen Läsionen, nachgewiesen durch eine leichte
Sensitivitäts-Steigerung. Hiermit konnte gezeigt werden, daß durch eine in vivo-Korrektur die
Patienten-individuelle Variabilität in der Kontrastmittel-Anflutungsgeschwindigkeit
ausgeglichen werden kann. Weiterhin konnte eine Korrelation zwischen dem Kurvenverlauf
und der Histologie des detektierten Befundes (p=0,001) bewiesen werden. So zeigt sich in
50% der Karzinome ein langsamer Abfall bzw. in 30% kein Abfall der Signalkurve. Ein
Anstieg der Signalkurve konnte bei den benignen Läsionen in 63% der Mastopathien, in 55%
der Parenchymkurven und in 54% der Fibro-adenome aufgezeigt werden. Wie zu erwarten
war ergab sich keine Korrelation zwischen der Parenchymdichte und der Histologie des
detektierten Befundes (p>0,02). Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte
pharmakokinetischen Analysen hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit bei MR-mammographischen
Untersuchungen haben auch die Limitation des PK_2 erkannt und dieses duch ein erweitertes
Vier-Kompartment-Modell (PK_4), welches das Verteilungs-volumen des
Extrazellularraumes zusätzlich in zwei unterschiedlich schnelle Kompartments unterteilt,
erweitert. Das PK_4 ermöglicht eine noch bessere Differenzierung zwischen malignen und
benignen Läsionen aufgrund der Anzahl der vorhandenen Kompartments der detektierten
Befunde. Benigne Läsionen zeichnen sich durch nur ein langsames Kompartment aus.
Lediglich Fibroadenome zeigen in nur 13% zwei unterschiedlich schnelle Kompartments,
bedingt durch den Grad der Epithelhyperplasie. Maligne Läsionen weisen in 63% zwei
unterschiedlich schnelle Kompartments auf, ebenso alle invasiv lobulären Karzinome. Mit
diesem erweiterten PK_4 wurden somit grundlegende pharmakokinetische Unterschiede in
der Kontrastmittelkinetik maligner und benigner Läsionen nachgewiesen.
Der diagnostische Nutzen der pharmakokinetischen Analyse konnte mit der Parametrisierung
der Signal-Intensitäts-Kurven prinzipiell aufgezeigt werden und stellt eine sinnvolle
Grundlage für Kodierungstechniken, z.B. Farbkodierungen der MR-Mammographie dar.
