Räumlich hochaufgelöstes 1H Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging bei 1.5 und 3 Tesla am menschlichen Gehirn : methodische Entwicklungen und Anwendungen bei Patienten mit hirneigenen Tumoren und Multipler Sklerose

Abstract

Die Aufgabenstellung dieser Arbeit war die Entwicklung von Strategien und Softwarepaketen zur Auswertung von in-vivo-Daten des menschlichen Gehirns, die mit räumlich-hochaufgelöster 1H-magnetresonanzspektroskopischer Bildgebung (1H-MRSI) bei Magnetfeldstärken von 1.5 und 3Tesla gemessen wurden. Zusätzlich erfolgten verschiedene Studien an Testobjekten, Probanden und Patienten.<br /> Im ersten Teil der Arbeit wurden Studien zur Qualitätskontrolle und Beurteilung der Reproduzierbarkeit der verwendeten MR-Meßtechniken bei beiden Feldstärken durchgeführt. Danach konnten in einer qualitativen Vergleichstudie zwischen einem 1.5Tesla klinischen MR-Gerät und einem 3Tesla Forschungsgerät die Vorteile der weiter entwickelten Meßtechnik und höheren Feldstärke bei 3T gezeigt werden. In einer Studie an Patienten mit hirneigenen Tumoren in Kooperation mit der Neurochirurgischen Klinik der Universität Erlangen-Nürnberg konnte durch räumlich-hochaufgelöste, zweidimensionale 1H-MRSI-Messungen eine Verbesserung der Darstellung, der Differenzierung und des Gradings von Gliomen ermöglicht werden. Zusätzlich wurde diese metabolische Information mit Hilfe eines Neuronavigationsystems für die intraoperative Tumorresektionkontrolle herangezogen. Die im Rahmen dieser Studie entwickelten Methoden stellen ein Gesamtpaket dar, das einen wertvollen Beitrag in der Diagnostik und Behandlung hirneigener Tumore aber auch neurodegenerativer Störungen oder Epilepsie leisten kann.<br />In zwei Vorstudien bei 3Tesla konnten in Kooperation dem Kompetenzzentrum Hochfeld-MR der Medizinische Universität Wien die Vorteile der räumlich hochaufgelösten, dreidimensionalen in-vivo-1H-MRSI bei 3T an einem Hirntumorpatienten und vier MS-Patienten qualitativ beurteilt werden. Es konnte gezeigt werden, daß die 1H-MRSI einen wertvollen Beitrag für Diagnostik, Verlaufskontrolle und Vorhersage von "Schüben" leisten kann.<br />Zusammenfassend gibt diese Arbeit einen Einblick in Potential und positiven Nutzen von in-vivo-1H-MRS-Methoden bei 1.5 und 3Tesla in der klinisch-diagnostischen Behandlung von Patienten mit hirneigenen Tumoren oder Multipler Sklerose.<br />

The aim of this work was to develop several strategies and software-packages for the evaluation of in-vivo-data of the human brain, which were acquired with high-resolution 1H-MRSI at 1.5 and 3T. Several studies involving phantoms, volunteers and patients were performed.<br />Quality assurance studies were conducted in order to evaluate the reproducibility of the applied MR-techniques at both field strengths. A qualitative comparison-study between MRSI-data from a 1.5T clinical MR-scanner and a 3T research MR-scanner showed the advantages of the more advanced MRSI sequences and higher field strength (3T). A study involving patients with primary brain tumours (gliomas) was performed in cooperation with the Department of Neurosurgery (University of Erlangen-Nuremberg). The methods developed in the course of this study, such as the integration of MRS-data into a stereotactic-system, the segmentation of metabolic maps and the correlation with histopathological findings represent a package of vital information for diagnostics and therapy of primary brain tumors, neurodegenerative disorders or epilepsy. In the course of two pilot-studies in cooperation with the MR-Centre of Excellence (Medical University of Vienna) the advantages of high-resolution 3D in-vivo-1H-MRSI at 3T were qualitatively evaluated via measurements on patients with brain tumors and multiple sclerosis (MS). It was demonstrated that 1H-MRSI may be valuable for the diagnosis, follow-up and prediction of "seizures" with MS-patients. In conclusion, this work contains an overview of potential and advantages of in-vivo-1H-MRS-methods at 1.5 and 3T for the clinical diagnosis and treatment of patients with gliomas and MS.<br />