DWI und Texturanalyse bei Kopf-Hals-Tumoren

Maligne Kopf-Hals-Tumore zählen (mit ca. 3% Anteil an der Gesamtkrebsinzidenz) eher zu den seltenen Malignomen. Vor allem bei einem Teil des Körpers, an dem viele wichtige anatomische Leitstrukturen wie Trachea, Ösophagus, große Gefäße, Nerven, Muskeln auf engem Raum nebeneinander verlaufen, ist es besonders wichtig, die exakte Ausbreitung des Tumors zu bestimmen um eine Aussage über die Resektabilität treffen zu können. Eine Infiltration der genannten Strukturen hat oft ein anderes Regime zur Folge; es muss dann eventuell die Resektionszone erweitert werden oder die Lymphknoten der angrenzenden Stationen entfernt werden. Möglicherweise ist auch eine anschließende einer Chemo- oder Strahlentherapie notwendig. Aufgrund des ausgezeichneten Weichteilgewebekontrasts in der Magnetresonanztomographie (MRT) ist diese Methode die Wahl in der Tumordiagnostik der Kopf-Hals-Region. Die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) ist eine neue MRT Methode, bei der die " Bewegung" von Wasserprotonen im Gewebe gemessen werden kann. Weiters haben experimentelle Phantommessungen gezeigt, dass manche Texturparameter bei sehr niedrigen Auflösungen und sogar bei heterogenen MR-Akquisitionsparametern der Bilddaten in der Lage sind, zwischen verschiedenen Mustern zu unterscheiden ("pattern recognition"). Ziel der Studie ist es, zu erforschen, ob anhand verschiedener MRT-Sequenzen eine Unterscheidung zwischen benignen und malignen Kopf-Hals-Tumoren auf Basis von computergestützt ermittelten Texturparametern oder Diffusionsparametern möglich ist. In dem auf ein Jahr anberaumten Projekt wird in der ersten Phase das Untersuchungsprotokoll festgelegt. In der zweiten Phase folgt die Untersuchung von 50 Patienten. Sie werden alle nach dem gleichen Protokoll auf einem 3 Tesla MRT mit spezieller Kopf-Hals-Spule untersucht. Nach der Untersuchung der ersten Patienten beginnt parallel die dritte Phase, die aus Analyse der Bilder besteht. Die Auswertung erfolgt anhand mehrer "konventioneller" MRT- Sequenzen (T1, T2, Kontrastmittel) und diffusionsgewichteter Sequenzen. In einem speziellen Texturanalyse- Programm (MaZda) werden auf all diesen Sequenzen in jede Läsion standardisierte Auswertungsfelder (ROIs) eingezeichnet. Zunächst wird die Schicht ausgewählt, auf welcher der Tumordurchmesser am größten erscheint. Danach folgen zwei weitere Messfelder, je nach Größe der Läsion, in benachbarten Schichten. In weiterer Folge werden für die Läsionen Texturparameter berechnet. Anhand von Fisher-Koeffizienten werden die fünf besten Texturparameter für die Unterscheidung der Tumoren im Datensatz ermittelt. Diese 5 Parameter dienen im nächsten Schritt zur computer-gestützten automatischen Klassifizierung. Die Auswertung der Diffusion erfolgt ähnlich. Auf dem "apparent diffusion coefficient" Bild wird zunächst die Schicht ausgewählt, auf der der Durchmesser des Tumors am größten erscheint. Danach wird ein Messfeld freihändig um den Tumor gezeichnet und der Diffusionskoeffizient dieses Feldes berechnet. Eine erfolgreiche Unterscheidung der Läsionen hätte Anlass, in der klinischen Routine Tumore im Kopf-Hals-Bereich hinsichtlich ihrer Bildtextur zu untersuchen und den betroffenen Patienten eine genaue, rasche Diagnose zur bestmöglichen Therapie zu verhelfen. Ein weiteres Einsatzgebiet wäre die exakte Bestimmung der Ausbreitung der Tumore mittels computergestützer Analyse, um so eine frühe Infiltration von Nerven oder Muskeln zu erkennen.