Der Radiologe

, Volume 50, Issue 8, pp 684–691

Einsatz der PET/CT zur Diagnostik und Therapiestratifizierung des Bronchialkarzinoms

Authors

    • Abteilung für NuklearmedizinUniversitätsklinikum Heidelberg
  • U. Haberkorn
    • Abteilung für NuklearmedizinUniversitätsklinikum Heidelberg
  • F.L. Giesel
    • Abteilung für NuklearmedizinUniversitätsklinikum Heidelberg
    • Abteilung für Nuklearmedizin (E060)Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) Heidelberg
Leitthema

DOI: 10.1007/s00117-009-1960-6

Cite this article as:
Kratochwil, C., Haberkorn, U. & Giesel, F. Radiologe (2010) 50: 684. doi:10.1007/s00117-009-1960-6

Zusammenfassung

Die Einführung der Positronenemissionstomographie (PET) in die klinische Onkologie und die kürzlich eingeführten Hybridsysteme mit der CT haben die Betreuung von Tumorpatienten essenziell verändert. Die Kombination von PET-Scanner und Multidetektor-CT ermöglichte eine Integration von metabolischer Funktion und hochauflösender morphologischer Bildgebung. Die PET/CT ist ein etabliertes Verfahren zur Beurteilung unklarer Tumorläsionen, zum initialen Tumorstaging, zur Tumorregression und Beurteilung des Therapieansprechens. Das wachsende Interesse an der PET/CT zeigt sich in einer zunehmenden Anzahl von Geräteinstallationen sowie wissenschaftlichen Publikationen. Der Trend geht in Richtung einer kombinierten Untersuchungstechnik, bei der die PET/CT-Untersuchung durch eine intravenöse kontrastmittelverstärkte diagnostische CT ergänzt wird.

Die PET/CT hat sich insbesondere bei der Stadieneinteilung von Lungentumorerkrankungen als Referenzmethode etabliert, da sie bei dieser Tumorentität einen diagnostischen Zugewinn für das T-, N- und M-Staging darstellt. Eine zuverlässige, nichtinvasive Stadienklassifizierung erhöht die Rate erfolgreich operierter Patienten und ermöglicht den Verzicht auf eine invasive Zusatzdiagnostik. Die PET/CT erlaubt gleichzeitig eine individuellere Therapiestratifizierung bei inoperablen Lungentumoren, was wiederum eine hohe Kosteneffizienz für das Gesundheitssystem bedeutet.

In diesem Übersichtsartikel soll der Stellenwert der PET/CT beim Bronchialkarzinom zur Diagnostik und Therapieplanung bzw. Verlaufsbeobachtung aufgezeigt werden. Dabei wird hier auf die wesentlichen Elemente der PET/CT eingegangen: Dignitätsbeurteilung von Rundherden, Stadieneinteilung, Rezidivdiagnostik, Bestrahlungsplanung und Therapieverlaufsbeobachtung.

Schlüsselwörter

18F-Fluordesoxyglukose-Positronenemissionstomographie (18F-FDG-PET)Positronenemissionstomographie/CT (PET/CT)BronchialkarzinomStaging

PET/CT for diagnostics and therapy stratification of lung cancer

Abstract

With the introduction of positron emission tomography (PET) and more recently the hybrid systems PET/CT, the management of cancer patients in the treatment strategy has changed tremendously. The combination of PET with multidetector CT scanning enables the integration of metabolic and high resolution morphological image information. PET/CT is nowadays an established modality for tumor detection, characterization, staging and response monitoring. The increased installation of PET/CT systems worldwide and also the increased scientific publications underline the importance of this imaging modality. PET/CT is particular the imaging modality of choice in lung cancer staging and re-staging (T, N and M staging). The possible increased success of surgery in lung cancer patients and also the expected reduction in additional invasive diagnostics lead to benefits for both the individual patient and the healthcare system.

In this review article PET and PET/CT is presented for diagnostic and therapeutic stratification in lung cancer. The fundamentals of glucose metabolism, staging, tumor recurrence and therapeutic monitoring are presented.

Keywords

Fluorodeoxyglucose (18F) positron emission tomography (18F-FDG-PET)Positron emission tomography CT (PET/CT)Lung cancerStaging

Seit Einführung der PET/CT in die klinische Routine im Jahr 2001 verzeichnete diese diagnostische Modalität weltweit die größte Wachstumsrate [3]. In vielen Studien konnte gezeigt werden, dass die PET/CT zur Stadieneinteilung von Lungentumorerkrankungen das Verfahren der Wahl sowohl zum T- als auch N- und M-Staging ist, indem sowohl Erkrankungen in ein operables Stadium heruntergestuft als auch Operationen bei zunächst okkulter Fernmetastasierung vermieden werden [22, 23]. Die Investitionskosten und auch die Kosten für das Gesundheitssystem kompensieren sich durch den Verzicht auf kostenintensive Folgeuntersuchungen und nicht erforderliche Operationen. Zurzeit wird die PET von den gesetzlichen Krankenkassen nur in der Umfelddiagnostik von Bronchialkarzinomen vergütet [29, 45].

Glukosestoffwechsel/FDG-PET

Maligne Tumoren verstoffwechseln Glukose in einem hohen Prozentsatz zu Laktat. Die gesteigerte glykolytische Aktivität korreliert mit einer höheren Aktivität der intrazellulären Hexokinase und einer gesteigerten Expression des Insulin-unabhängigen Glukosetransporters vom Typ 1 (GLUT1). Intrazellulär wird die Fluorodesoxyglukose (FDG) analog zur Glukose zunächst phosphoryliert. Im Gegensatz zum Glukose-6-Phosphat kann Fluorodesoxygluse-6-Phosphat jedoch intrazellulär weder weiterverarbeitet werden noch kann es die Zelle aufgrund seiner negativen Ladung wieder verlassen. Einen weiteren Unterschied stellt die schnelle Ausscheidung dar: FDG wird wie Glukose glomerulär filtriert und erscheint im Primärharn.

Eine Besonderheit des Glukosetransports in den Nieren ist, dass die zelluläre Aufnahme im Rahmen der Rückresorption nicht wie im übrigen Körper durch erleichterte Diffusion (Glukosetransporter GLUT1–4), sondern aktiv gegen ein Konzentrationsgefälle erfolgen muss. Für den dafür erforderlichen Transporter SGLT (Sodium-dependent-Glukose-Transporter) stellt FDG im Gegensatz zur Glukose kein Substrat dar. Daraus resultiert eine rasche Körperclearance für das Diagnostikum FDG. Aufgrund des geschilderten intrazellulären „trappings“ und der durch die rasche Ausscheidung niedrigen Hintergrundaktivität im Plasma konnte sich FDG als Standardtracer in der PET-Diagnostik etablieren. Die Markierung erfolgt mit dem Nuklid F-18, das eine physikalische Halbwertszeit von 108 min hat. Dies ist ausreichend kurz, um die Strahlenbelastung für den Patienten mit ca. 5 mSv/Ganzkörperuntersuchung unter dem Wert einer äquivalenten CT (20–25 mSv) zu halten, aber auch ausreichend lang, um mit einer Charge mehrere Patienten untersuchen zu können und eine zuverlässige Versorgung mit dem Radiopharmakon auch bei Zentren ohne Zyklotron zu gewährleisten.

Dignitätsbeurteilung pulmonaler Rundherde

Als Referenzmethode zur Dignitätsbeurteilung eines pulmonalen Rundherds gilt im Allgemeinen die Histologie. Peripher gelegene Läsionen sind jedoch bronchoskopisch nicht einfach zu erreichen. Die transthorakale Punktion kann bei schon vorbestehenden Lungenerkrankungen, z. B. bei einem panlobulären Emphysem, mit einem relevanten Pneumothoraxrisiko einhergehen. Kleine Herdbefunde können verfehlt werden, bei großen Rundherden ist die gewonnene Probe evtl. nicht repräsentativ für die gesamte Läsion.

FDG ist seit ca. 30 Jahren im Einsatz; Mehrspeicherungen des Tracers sprechen für Malignität, inaktive Raumforderungen sind in erster Linie als gutartig einzustufen. In Vergleichsstudien war die FDG-PET in Hinblick auf die Dignitätsbeurteilung der kontrastverstärkten CT überlegen. In verschiedenen Veröffentlichungen wurden für die funktionelle Bildgebung bzgl. Sensitivität und Spezifität jeweils Werte von 90–95% für alle Herde mit einem Durchmesser von >7 mm beschrieben [8, 37, 40]. PET/CT-Geräte der aktuellen Generation bieten die Möglichkeit einer Atemtriggerung und somit voraussichtlich eine aussagekräftige PET-Beurteilung auch kleiner Herde, bis in die Nähe der theoretisch möglichen PET-Auflösung (ca. 3 mm [47]). Als weiteres Dignitätskriterium kann eine zweizeitige Messung, d. h. 1 und 2–3 h Stunden nach Applikation des Radiopharmakons, erfolgen – eine Standard-uptake-value- (SUV-)Zunahme von >30% in der Spätaufnahme darf fast sicher als maligne, eine SUV-Abnahme von >10% als benigne betrachtet werden. Falls eine dieser Eigenschaften vorliegt, ist die Dignitätsbeurteilung mit einer Sensitivität von 95–99% möglich [28]. Eine diagnostische Lücke hat die Methode FDG-PET/CT bei langsam wachsenden Karzinoiden, die häufig keine gesteigerte Glukoseutilisation aufweisen und somit falsch-negativ befundet werden.

Neuroendokrin differenzierte Zellen sind an ihrer Oberfläche häufig mit dem so genannten Somatostatinrezeptor besetzt, dies ist insbesondere bei den eben genannten FDG-negativen Karzinoiden die Regel. Aber auch bei kleinzelligen Bronchialkarzinomen („small cell lung carcinoma“, SCLC) wird fast immer, bei nichtkleinzelligen Bronchialkarzinomen („non-small cell lung carcinoma“, NSCLC) häufig eine neuroendokrine Komponente gefunden. Der Nachweis einer positiven Somatostatinrezeptorexpression eines pulmonalen Rundherds, die nichtinvasiv mit der Somatostatinrezeptorszintigraphie darstellbar ist, wurde daher als Malignitätskriterium vorgeschlagen. Für diese Fragestellung wurde das Somatostatinanalogon 99mTc-Depreotide näher evaluiert.

Die Sensitivität und Spezifität einer szintigraphisch dargestellten Mehranreicherung liegen fast auf dem Niveau der PET, nämlich bei 85–90%. Die beiden Methoden sind dabei jedoch weitgehend komplementär und können sich gegenseitig ergänzen. Die Depreotid-SPECT liefert am ehesten bei entdifferenzierten Tumoren falsch-negative Befunde, wogegen die FDG-PET in diesen Fällen als besonders zuverlässig gilt, die „Karzinoidlücke“ der FDG-PET wird mit hoher Sensitivität von der Depreotid-SPECT abgedeckt [19, 35, 37]. Als Weiterentwicklung der Somatostatinrezeptorszintigraphie wurden in jüngerer Vergangenheit auch Somatostatinanaloga mit Positronenstrahlern markiert. Der Anreicherungsmechanismus dieser Tracer, z. B. des 68Ga-DOTATOC (DOTA(0)-Phe(1)-Tyr(3)-octreotid), ist weitgehend analog zur Depreotid-SPECT, ihre Detektion ist allerdings mit der höheren Ortsauflösung der PET möglich, wovon ebenfalls insbesondere die Beurteilung kleiner Herde profitieren dürfte (Abb. 1; [10]).

https://static-content.springer.com/image/art%3A10.1007%2Fs00117-009-1960-6/MediaObjects/117_2009_1960_Fig1_HTML.jpg
Abb. 1

DOTATOC-PET/CT bei einem Patienten mit pulmonalem Karzinoid im linken Unterlappen und Lebermetastasen (a, b). Die neuroendokrine Differenzierung des Tumors führt zu einer intensiven Somatostatinrezeptorüberexpression, an der das Somatostatinanalogon DOTATOC bindet. Physiologisch reichert sich die Substanz nur in der Hypophyse, Schilddrüse, den Nebennieren und Ausscheidungsorganen an (c)

Staging

Die aktuelle Klassifikation beruht auf einer Beurteilung zur Operabilität des Primärtumors (T-Staging), der regionalen lymphogenen Ausbreitung (N-Staging) und dem Vorhandensein hämatogener Fernmetastasen (M-Staging).

T-Staging

Zu Zeiten der dezidierten PET-Bildgebung galt die Beurteilung des Primärtumors als alleinige Domäne der CT. Mit zunehmender Verbreitung der Hybridgeräte PET/CT ist auf Basis des gesichert übereinstimmenden Ortskoordinatensystems ein diagnostischer Zugewinn im Vergleich zur separat akquirierten PET- bzw. CT-Bildgebung möglich. In der CT ist oftmals kaum zwischen Primärtumor und poststenotischer Resorptionsatelektase zu differenzieren, was mit der PET (Tumor FDG-positiv, Atelektase FDG-negativ) zumeist gelingt (Abb. 2a–c). Eine Tumorinfiltration der in der CT ähnlich röntgendichten (Hounsfield-Einheiten, HU) Thoraxwand spiegelt sich z. T. in einem „ausgefransten“ Erscheinungsbild der PET-Kontur wieder. Kontrovers diskutiert wird derzeit noch der Stellenwert einer routinemäßigen Kontrastmittelgabe bei der CT. Nur bei ca. 8% der Patienten ist ein diagnostischer Zugewinn, z. B. die Darstellung der Infiltration in einem großen Gefäß, zu erwarten. Die Mehrzahl der Patienten ist durch die Kombination von FDG-PET und Nativ-CT bereits hinreichend diagnostisch beurteilbar. Viele Zentren ergänzen ihre FDG-PET/CT-Diagnostik daher nur bei Bedarf (zentrale Tumorlokalisation) mit einer Kontrastmittel-CT. Jene Zentren die eine solche Untersuchung als Standard einsetzen, müssen für eine diagnostisch vollwertige CT des Thorax eine Untersuchung in tiefer Inspiration ergänzen. Die CT im Rahmen des Hybridverfahrens muss aufgrund der limitierten zeitlichen Auflösung der PET in Atemmittellage erfolgen [16, 27, 41].

https://static-content.springer.com/image/art%3A10.1007%2Fs00117-009-1960-6/MediaObjects/117_2009_1960_Fig2_HTML.jpg
Abb. 2

FDG-PET/CT bei einem Patient mit Bronchialkarzinom links zentral zur BPL. Im nativen CT (a) sind der Tumor und eine poststenotische Resorptionsatelektase nicht eindeutig vom Mediastinum abgrenzbar. In der PET (b) zeigt nur der Tumor, nicht jedoch die Atelektase eine gesteigerte Glukoseutilisation. Überlagerung von Morphologie und Funktionsbildgebung durch Hardware-Koregistration (c). BPL Bestrahlungsplanung

N-Staging

Die Grenzen der morphologischen Schnittbilddiagnostik zur Lymphknotenbeurteilung sind bekannt, zumal reaktiv veränderte Lymphknoten bei Patienten mit Bronchialkarzinom häufig sind. Die Sensitivität und Spezifität wurden für die kontrastverstärkte Mehrzeilen-CT mit jeweils ca. 60–75% veröffentlicht. Durch die Kombination mit der FDG-PET sind korrekte Vorhersagen mit einer Wahrscheinlichkeit von jeweils ca. 85–95% möglich (Abb. 3; [18, 49]).

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Abb. 3

Da Patienten mit einem Bronchialkarzinom oft auch an chronisch-entzündlichen Lungenerkrankungen leiden, sind in der CT unspezifisch veränderte LK häufig. Ein hoher SUV in der PET erlaubt die Differenzierung von Lymphknoten unabhängig von deren Größe. In der CT erscheinen 2 LK im ipsi- und kontralateralen Mediastinum zu einem linkspulmonalen Rundherd gleich groß (a oben, Pfeile). In der PET ist der ipsilaterale LK negativ, der kontralaterale eindeutig befallen (a unten). b Gemischtes Bild verschiedener morphologischer LK-Konfigurationen. Zur Bestimmung des N-Stadiums ist in der Funktionsbildgebung in beiden Fällen nicht einmal das Schnittbild erforderlich, sondern direkt auf der MIP ersichtlich (a, b jeweils rechts). LK Lymphknoten, SUV „standard uptake value“, MIP „maximum intensity projection“

M-Staging

Während die konventionelle Skelettszintigraphie für osteoblastische Tumorentitäten eine sehr sensitive Diagnostik darstellt, sind die primär osteolytischen Metastasen des Bronchialkarzinoms dagegen mit dieser Methode weniger zuverlässig zu detektieren. In einem direkten Vergleich mit der konventionellen Skelettszintigraphie war die FDG-PET/CT dieser eindeutig überlegen und nahezu gleichwertig mit einer 18F-Natriumfluorid-PET, d. h. der Darstellung des regionalen Knochenstoffwechsels in PET-Technik. Bei letzterer erfolgt die Verteilung des diagnostischen Radiopharmakons zwar analog zur konventionellen Szintigraphie, allerdings sind Signal-Rausch-Verhältnis und Ortsauflösung bei der PET derzeit deutlich höher als jene der konventionellen Szintigraphie oder SPECT. Da die FDG-PET/CT im Knochen fast die Sensitivität der Fluorid-PET/CT erzielen kann, ist eine zusätzliche dezidierte Skelettdiagnostik nicht mehr erforderlich. Hauptvorteil der FDG-PET/CT ist, dass mit nur einem Bildgebungsverfahren gleichzeitig Metastasen in Lymphknoten, Knochen und Weichteilstrukturen nachgewiesen werden können [25, 43].

Ein bevorzugtes Zielorgan für hämatogene Metastasen eines Bronchialkarzinoms stellen auch die Nebennieren dar. Während negative Dichtewerte im CT ebenso wie ein Signalabfall von >20% im Chemical-shift-MRT gutartige Veränderung nahezu beweisen (NPV), wurde der Vorteil der dezidierten FDG-PET eher im hohen Vorhersagewert einer Mehrspeicherung (PPV) gesehen. Wurde die PET kompetitiv mit der CT oder MRT verglichen, waren die Ergebnisse daher stark von der Prätestwahrscheinlichkeit im untersuchten Patientenkollektiv abhängig [12, 21]. Mit Verbreitung der Hybridbildgebung PET/CT wurden Beurteilungsalgorithmen entwickelt, bei denen sich die jeweiligen Stärken der einzelnen Bildgebungskomponenten bestmöglich ergänzen (Abb. 4; [2]).

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Abb. 4

Die Nebenniere stellt ein bevorzugtes Zielorgan für Metastasen des Bronchialkarzinoms dar. Mit der PET sind gutartige Tumoren (FDG-negativ) gut von Tumorgewebe (FDG-positiv) zu differenzieren. Das Beispiel zeigt einen Patient, bei dem gleichzeitig ein ca. 2,5 cm großes Inzidentalom und im kranialen Anteil eine im Verlauf bestätigte Metastase vorliegen

Lebermetastasen stehen beim Bronchialkarzinom nicht im diagnostischen Fokus, da sie zumeist erst im fortgeschrittenen Krankheitsverlauf auftreten. Bei ihrer Detektion ist die FDG-PET aufgrund des hohen physiologischen Hintergrunds ohne signifikanten Zugewinn, die CT alleine oder als Komponente der PET/CT gilt weiterhin als Standard.

Studien bzgl. Weichteilmetastasen waren mangels Goldstandard in der Vergangenheit eher selten. Zuletzt wurden jedoch wiederholt Vergleiche zwischen FDG-PET/CT und Ganzkörper-MRT durchgeführt. Mit dem Einsatz von 3-Tesla-Geräten und aktuellen Sequenzen, z. B. der Ganzkörperdiffusionswichtung („diffusion-weighted imaging“, DWI), konnten für Weichteilmetastasen vergleichbare Ergebnisse mit der MRT und FDG-PET erzielt werden, womit sich beide Methoden gegenseitig validieren [50]. Welches Verfahren sich für die klinische Routine besser eignet, wird sich im praktischen Einsatz zeigen. Der Vorteil der nuklearmedizinischen Methode liegt sicherlich im hohen Tumor-zu-Hintergrund-Kontrast der PET (Abb. 5).

https://static-content.springer.com/image/art%3A10.1007%2Fs00117-009-1960-6/MediaObjects/117_2009_1960_Fig5_HTML.jpg
Abb. 5

Nachweis einer in der PET malignomtypisch hypermetabolen Weichteilmetastase im peritonealen Fettgewebe (Pfeil), die in der CT nicht von einem Fibrom zu unterscheiden wäre

Insgesamt kann die kombinierte FDG-PET/CT mit einem sowohl positiv- als auch negativ-prädiktivem Wert von >95% für alle Lokalisationen zwischen Schädelbasis und Leiste aktuell als Referenzmethode zum nichtinvasiven Staging von Bronchialkarzinomen betrachtet werden [36].

Aufgrund des physiologisch hohen Hintergrunds ist der Stellenwert der FDG-PET im Gehirn limitiert. In einer Vergleichsstudie wurde die Sensitivität der FDG-PET mit 24%, jene der MRT mit 88% angegeben. Für eine suffiziente Ganzkörperdiagnostik sollten diese beiden Verfahren daher miteinander kombiniert werden [31]. Alternativ sind in der Nuklearmedizin auch spezielle Tracer (Abb. 6a), zumeist radioaktive Lipide oder Aminosäuren, mit hoher Effizienz in der zerebralen Diagnostik etabliert, bisher fehlt aber noch ein Radiopharmakon, das sowohl im Gehirn als auch extrazerebral zur Bildgebung geeignet ist [34, 44].

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Abb. 6

a Positiver Cholin-Uptake in Haupttumor und LK-Metastasen. Im Vergleich zur FDG weist Cholin, obwohl Blut-Hirn-Schranken-gängig, einen deutlich niedrigeren Hintergrund im Gehirn auf. b Koronarer Schnitt durch eine 18F-FMISO-PET. Das „trapping“ des PET-Tracers im Lungentumor erfolgt abhängig vom Redoxpotenzial im Gewebe – Mehranreicherungen stellen hypoxische Tumorareale dar. (Mit freundl. Genehmigung von Prof. Andrew Scott, Australien)

Rezidivdiagnostik

Die postoperative Unterscheidung zwischen Narben- und Tumorgewebe ist allein aufgrund der Morphologie schwierig [43], mit der PET hingegen problemlos möglich, da organisiertes Narbengewebe keine FDG aufnimmt [17, 43]. Dadurch können invasive diagnostische Maßnahmen vermieden werden [24]. In einer Studie von Bury et al. [5] lieferte die CT unspezifische Befunde in 17 von 60 Rezidivsituationen, wohingegen alle Rest- oder Rezidivtumoren FDG-positiv waren. Im Gegensatz zum Nodal- und Metastasenstaging scheint diese Thematik bisher nicht in größerer Fallzahl in der MRT untersucht worden zu sein.

Bestrahlungsplanung (BPL)

Die PET/CT kann in der Strahlentherapieplanung zum einen die Abgrenzung vom Tumor zu Normalgewebe erleichtern, zum anderen – allerdings noch kaum umgesetzt – die Grundlage für eine inhomogene Dosisverteilung im Zielvolumen bilden („dose painting“).

Im ersten Fall korreliert die Änderung des Bestrahlungsvolumens direkt mit der diagnostischen Verbesserung im Staging (s. oben). So kann die PET/CT in 25–60% der Fälle zu einer relevanten Änderung des Bestrahlungsvolumens führen. Das resultierende Bestrahlungsvolumen ist dabei überwiegend kleiner als bei einer BPL mit der CT. Da für die Strahlentherapie eine Dosis-Wirkungs-Beziehung belegt ist, gilt es als ideal, eine möglichst hohe Herddosis in ein möglichst kleines Zielvolumen zu applizieren. Diesem Ziel kann man unter Zuhilfenahme der PET also häufiger nahe kommen [2, 33, 39].

Hypoxische Tumorareale weisen eine reduzierte Strahlenempfindlichkeit auf. Daher wurde versucht, diese Areale noch vor der BPL in vivo zu visualisieren. Hierfür wurden bioreduktive Substanzen evaluiert, die sich im Gewebe in Abhängigkeit vom lokalen Sauerstoffpartialdruck anreichern. Der verbreitetste PET-Tracer für dieses Einsatzgebiet ist heute das 18F-FMISO (Abb. 6b; [7, 32, 42]). Allerdings ist das Verhältnis von Tumor zu Hintergrund der direkten Hypoxietracer im Allgemeinen niedrig, was wiederum zu Problemen bei der Bestimmung des Zielvolumens bei der BPL führt [6]. Daher wurde versucht, Hypoxiesurrogate, z. B. eine neoangiogenetische Aktivität, darzustellen. Das ringförmige Peptid RGD, das sowohl mit dem Zyklotronprodukt 18F als auch dem Generatornuklid 68Ga markiert werden kann, bindet am alpha-v-beta-3-Integrin, das in aktivierten Gefäßendothelien exprimiert wird.

Soweit bisher beurteilbar, sind mit diesem Neoangiogenesemarker im diagnostischen Bild höhere Kontraste als mit den Hypoxietracern möglich. Bisher konnte aber noch für keine Indikation bzw. kein Therapiekonzept ein signifikanter Vorteil für die Patienten durch diesen Tracer nachgewiesen werden. Kürzlich konnte für die langjährig etablierte FDG-PET auch eine potenzielle Eignung zur gezielten Dosiseskalation gezeigt werden [15]. FDG-hypermetabole Binnenareale beruhen möglicherweise auf einer gesteigerten anaeroben Glykolyse in hypoxischen Tumorregionen [9]. Es konnte z. B. nachgewiesen werden, dass Areale mit einem hohen Ausgangs-SUV mit einem höheren Lokalrezidivrisiko verbunden sind [1]. Diese Beobachtungen liefern die Rationale für die aktuellen Untersuchungen zur adaptiven Dosiseskalation auf Grundlage der FDG-PET [15].

Therapiekontrolle

In der unmittelbar posttherapeutischen Phase einer Chemotherapie verringert sich das Tumorvolumen manchmal nur sehr langsam bzw. es kann, z. B. durch Ödembildung oder Einblutungen, kurzzeitig sogar noch zunehmen. Die Verlaufskontrolle mittels CT erfolgt daher nach den Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST-Kriterien) üblicherweise erst nach 2 oder 3 Zyklen Chemotherapie. Die metabolische Bildgebung mit FDG-PET kann zytotoxische Effekte potenziell früher detektieren als Verfahren, die erst eine morphologische Veränderung nachweisen können. Es wurde bereits für eine Reihe von Präparaten/Kombinationen gezeigt, dass schon nach einem Zyklus Chemotherapie eine signifikante Reduktion der FDG-Aufnahme dargestellt werden kann und diese Regredienz der Stoffwechselaktivität eng mit dem im weiteren Verlauf ermittelten morphologischen Ansprechen und dem progressionsfreien Überleben korreliert [13, 20, 30, 38, 46, 48]. Dieser Ansatz ist nicht nur vorteilhaft für den Patienten, sondern – trotz der aufwendigeren Diagnostik – auch wirtschaftlich.

Allerdings ist die Therapiekontrolle mit der FDG-PET/CT nicht immer unproblematisch. Es wurde von Einzelfällen berichtet, bei denen eine letztendlich wirksame Therapie initial zu einer zunehmenden FDG-Aufnahme geführt hatte. Erklärt wurden diese als „Flarephänomen“ bezeichneten Beobachtungen mit einem gesteigerten Glukosebedarf des Tumors entweder beim Versuch, zytotoxische Arzneimitteleffekte zu kompensieren oder, was insbesondere die Beurteilung des Ansprechens nach Strahlentherapie erschwert, durch das Einwandern von Makrophagen in Nekrose- und Entzündungsherde [26]. Ebenso entbindet eine frühe metabolische Therapiekontrolle nicht von regelmäßigen Verlaufskontrollen, um eine beginnende Resistenzentwicklung zeitnah zu diagnostizieren.

Aufgrund der geschilderten Problematik mit FDG wurden PET-Radiopharmaka gesucht, die besser mit der tatsächlichen Proliferationsrate von Tumorgewebe korrelieren. Für das Thymidin-Analogon Fluorodesoxythymidin (FLT) wurde eine enge Korrelation zwischen zellulärer Aufnahme und der DNA-Syntheserate bzw. dem SUV der 18F-FLT-PET und dem histologischen Proliferationsmarker Ki-67 beschrieben [4, 14]. Allerdings liegt die Sensitivität der FLT-PET, insbesondere bei der Darstellung von Lymphknotenmetastasen, deutlich unter jener der FDG-PET, d. h. nicht alle Läsionen sind aussagekräftig zu beurteilen. Als weitere Alternativen wurde die Bestimmung des Stoffwechselumsatzes für radioaktive Aminosäuren und Lipide vorgeschlagen, bisher jedoch noch kein signifikanter Zugewinn nachgewiesen [11]. Ebenso steht der Beweis, dass die so genannten Nonresponder von einer PET-basierten Modifikation ihres Therapieregimes profitieren, bisher aus. Voraussetzung dafür ist nämlich auch, dass dem Onkologen weitere Therapiemöglichkeiten zur Verfügung stehen. Daher wird das Potenzial einer frühen Responsebeurteilung per metabolischer Bildgebung wohl erst mittelfristig, wenn zunehmend weitere Therapiealternativen auf den Markt kommen, ins Zentrum der klinischen Fragestellungen rücken.

Fazit für die Praxis

  • Die FDG-PET/CT stellt aktuell sowohl den Goldstandart für die nichtinvasive Dignitätsbeurteilung solitärer Lungenrundherde als auch die Referenzmethode beim Staging des Bronchialkarzinoms dar. Mit dieser Indikation werden die Kosten dieser Methode in Deutschland auch von den gesetzlichen Kassen übernommen.

  • Da funktionelle Veränderungen der morphologischen Größenveränderung z. T. deutlich vorausgehen können, eignen sich die nuklearmedizinischen Methoden gut zur frühen Responsebeurteilung unter Therapie.

  • Aktuell in der klinischen Erprobung befindliche Tracer zur Darstellung von Neoangiogenese, Hypoxie, Lipid- u. Aminosäurestoffwechsel usw. werden künftig eine zunehmende Rolle bei der bildgebungsunterstützten, individualisierten Therapie des Bronchialkarzinoms spielen. Im Fokus dieser Entwicklung steht derzeit die Optimierung der Bestrahlungsplanung in Zusammenarbeit mit der Radioonkologie.

Danksagung

Für die Bildunterstützung bezüglich FMISO möchten wir unseren besonderen Dank Herrn Prof. Andrew Scott (Australien) aussprechen. Ebenfalls danken wir Herrn PD Dr. Münter (Strahlentherapie, Universitätsklinikum Heidelberg) für die hilfreichen Anmerkungen und Bildunterlagen bezüglich der Strahlentherapie.

Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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