Mittels dynamischer Magnetresonanztomographie erhaltene Perfusionsindexwerte beim fortgeschrittenen Rektumkarzinom Eine neue Voraussagemöglichkeit über ein Therapieansprechen bei präoperativer Radiochemotherapie?

Fragestellung:

Ziel unserer Untersuchung war es, den Einfluss in vivo erhobener Tumormikrozirkulationsdaten auf ein Therapieansprechen zu evaluieren.

Patienten und Methode: Bei primären Rektumkarzinomen (n = 14, cT3) wurden Tumorperfusionsdaten bei Beginn und am Ende einer präoperativen kombinierten Radiochemotherapie mittels ultraschneller T1-Mapping-Sequenzen an einem 1,5-Tesla-Ganzkörperkernspintomographen erhoben. Gadolinium-DTPA-Konzentrations-Zeit-Kurven wurden vor, während und nach einem prolongierten Bolus im arteriellen Blut und im Tumor erhoben und daraus der Perfusionsindex (PI) berechnet. Die anschließende chirurgische Resektion ermöglichte eine pathologische Klassifizierung und somit einen Vergleich der Perfusionsindexwerte mit dem Therapieansprechen.

Ergebnisse: Bei neun Patienten konnte ein Tumor-Downstaging (ypT0–2) (Gruppe 1), bei fünf Patienten kein Tumor-Downstaging (ypT3) (Gruppe 2) nachgewiesen werden. Der mittlere Perfusionsindexwert für Gruppe 1 (n = 9) betrug 8,2 mg/min/100 g (± 2) und für Gruppe 2 (n = 5) 10,4 ml/min(100 g (±0,4). Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied Gruppe 1 versus Gruppe 2 bezüglich Tumor-Downstaging (p = 0,012). Der bei Therapieende erhobene mittlere Perfusionsindexwert für Gruppe 1 (n = 6) betrug 9,6 ml/min/100 g (± 2,8) und für Gruppe 2 (n = 4) 10,7 ml/min/100 g ± 1,6). Hier konnte kein signifikanter Unterschied nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung: Der Perfusionsindexwert kombiniert zwei Parameter: Tumorperfusion und Extraktionsfraktion. Der überraschende negative Einfluss hoher Perfusionsindexwerte auf ein Therapieansprechen kann somit möglicherweise durch einen hohen Anteil an Arealen hoher Perfusion (eventuell arteriovenösen Shunts) mit niedriger Extraktionsfraktion (= minimaler Stoffaustausch) erklärt werden. Wir konnten aufzeigen, dass hohe Perfusionsindexwerte bei Therapiebeginn einen signifikanten negativen Einfluss (p = 0,012) auf ein Therapieansprechen haben. Da das Tumorstadium einen signifikanten Einfluss auf die tumorfreie Überlebenszeit hat, könnte möglicherweise der Perfusionsindexausgangswert als neuer Prognosefaktor bei primären Rektumkarzinomen ohne Sphinkterinfiltration, die präoperativ mit einer kombinierten Radiochemotherapie behandelt werden, zugezogen werden. Zur Überprüfung dieser Hypothese ist eine prospektive Studie in Vorbereitung.

Purpose:

The aim of our study was to evaluate in vivo the influence of tumor microcirculation data on therapy outcome.

Patients and Methods: Tumor perfusion data of primary rectal carcinoma (n = 14, cT3) who underwent preoperative chemoradiation have been analyzed (Table 1). The perfusion data were acquired at the beginning and at the end of therapy by use of an ultrafast T1-mapping sequence on a whole-body magnetic resonance imager. The gadolinium-DTPA concentration-time-curves were evaluated for arterial blood and tumor before, during and after intravenous constant rate infusion and from that the perfusion index (PI) was calculated. Subsequent resection of the tumors allowed for a correlation of perfusion index values with the pathological classification.

Results: Nine patients showed a T downstaging (ypT0–2, group 1), 5 patients did not (ypT3, group 2). The initial mean perfusion index value of group 1 (n = 9) was 8.2 ml/min/100 g (±2) and for group 2 (n = 5) 10.4 ml/min/100 g (±0.4). The difference in perfusion index values before chemoradiation between group 1 and group 2 was significant different (p = 0.012, Mann-Whitney test). The perfusion index value at the end of therapy of group 1 (n = 6) was 9.6 ml/min/100 g (±2.8) and for group 2 (n = 4) 10.7 ml/min/100 g (±1.6). The difference in perfusion index values after chemoradiation between group 1 and group 2 was not significant different (Table 2).

Conclusion: Our used perfusion index value combines 2 parameters: tumor perfusion and extraction fraction. Therefore a significant negative influence on therapy outcome of high perfusion index values could be explained possibly by areas with a high portion of high perfusion (e.g. av-shunts) and a low extraction fraction (= low exchange of nutrients). However, we could show a significant negative influence of high perfusion index values on therapy outcome (p = 0.012). Because the tumor stage has a significant influence on tumor-free survival, there is a possibility for using initial perfusion index values as a new prognostic factor in rectal carcinoma without sphincter infiltration undergoing a preoperative chemoradiation. To examine this hypotheses a prospective trial is in preparation.