Kombinierte Bildgebung sorgt für hochpräzise Krebsdiagnostik

Als die kombinierte PET/MRT-Anlage am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) 2011 in Betrieb ging, handelte es sich um das erste, für Patienten zugelassene Gerät in Deutschland, das zweite in Europa und das dritte weltweit.

Bevor das Gerät nun am Universitätsklinikum zum Einsatz kommen konnte, fanden am HZDR intensive Forschungsarbeiten statt, um die neuartige Kombinationstechnologie für den täglichen Klinikbetrieb zu optimieren.

Während sich mit dem MRT-Teil des Systems die anatomischen Besonderheiten gut darstellen lassen, liefert die PET-Einheit Informationen zur Funktion, also zum Stoffwechsel im Gewebe. Da viele Tumore im Vergleich zu gesundem Gewebe einen deutlich höheren Stoffwechsel aufweisen, setzen die Mediziner bei der PET häufig radioaktiv markierte Glukose-Moleküle ein.

Diese radioaktiven Sonden reichern sich in Tumoren oder deren Absiedlungen (Metastasen) an, zerfallen nach einer bestimmten Zeit und senden dabei charakteristische Strahlung aus, die von außen mit Hilfe von Detektoren gemessen und dank leistungsstarker Software in dreidimensionale Bilder umgerechnet werden kann.

Von diesem Untersuchungsverfahren profitieren viele Krebspatienten – vom Kind bis zum Erwachsenen, beispielsweise Patientenmit bösartigen Hirntumoren sowie alle Personen, die an einem Sarkom leiden, einem bösartigen Tumor, der vom Binde- und Stützgewebe oder dem Muskelgewebe ausgeht. Mit dem Umzug der HZDR-Anlage wird der Einsatz am Patienten nun am Universitätsklinikum gebündelt.

Die Herausforderung für den routinemäßigen Einsatz einer PET/MRT-Anlage im Klinikalltag war, die sogenannte Schwächungskorrektur weiterzuentwickeln: Da die Strahlung im Patientenkörper abgeschwächt wird, musste ein neuer Ansatz gefunden werden, diese Abschwächung zu korrigieren, damit die Kombi-Anlage korrekte PET-Bilder erzeugen kann.

Forscher am PET-Zentrum Dresden-Rossendorf verbesserten in Kooperation mit der Herstellerfirma die Software für die auf MRT-Daten basierende Schwächungskorrektur deutlich. So konnten sie auch Artefakte, die beispielsweise durch künstliche Hüftgelenke, chirurgische Schrauben oder Drähte entstehen, eliminieren.

Langjährige Forschungen als Basis für innovative Diagnostik

Vor zwanzig Jahren betraten das damalige „Forschungszentrum Rossendorf“ und die Dresdner Universitätsmedizin Neuland in der bildgebenden Diagnostik, denn 1995 konnten die ersten Patienten in Rossendorf mit einer PET-Kamera untersucht werden. Basis dafür waren langjährige Vorarbeiten. Mit Inbetriebnahme des neuerbauten PET-Zentrums Dresden-Rossendorf, einer Kooperation zwischen Technischer Universität Dresden, Universitätsklinikum und HZDR, begann 1997 der reguläre forschungsorientierte Patientenbetrieb.

Seither geht es den beteiligten Wissenschaftlern darum, die Technologie der PET weiterzuentwickeln und möglichst vielen Patienten zugänglich zu machen. Dafür stehen – je nach Erkrankung – verschiedene Radiopharmaka zur Verfügung, die in den radiopharmazeutischen Laboratorien des HZDR entwickelt, verbessert oder auch täglich für die PET-Diagnostik hergestellt werden. Hauptabnehmer der radioaktiven Arzneimittel ist das Dresdner Universitätsklinikum.

Nach Umzug und Inbetriebnahme des PET/MRT-Ganzkörpergeräts profitieren nun die ersten Patienten von kurzen Wegen am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden: Die Kombination aus Positronen-Emissions-Tomografie (PET) und Magnetresonanz-Tomografie (MRT) hilft, eine Krebserkrankung so präzise wie möglich zu diagnostizieren und damit die Basis für eine wirksame Therapie zu schaffen. In diesem Jahr sollen rund 1.000 Patienten mit dem Gerät untersucht werden.

Als die kombinierte PET/MRT-Anlage am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) 2011 in Betrieb ging, handelte es sich um das erste, für Patienten zugelassene Gerät in Deutschland, das zweite in Europa und das dritte weltweit. Bevor das Gerät nun am Universitätsklinikum zum Einsatz kommen konnte, fanden am HZDR intensive Forschungsarbeiten statt, um die neuartige Kombinationstechnologie für den täglichen Klinikbetrieb zu optimieren.

Während sich mit dem MRT-Teil des Systems die anatomischen Besonderheiten gut darstellen lassen, liefert die PET-Einheit Informationen zur Funktion, also zum Stoffwechsel im Gewebe. Da viele Tumore im Vergleich zu gesundem Gewebe einen deutlich höheren Stoffwechsel aufweisen, setzen die Mediziner bei der PET häufig radioaktiv markierte Glukose-Moleküle ein. Diese radioaktiven Sonden reichern sich in Tumoren oder deren Absiedlungen (Metastasen) an, zerfallen nach einer bestimmten Zeit und senden dabei charakteristische Strahlung aus, die von außen mit Hilfe von Detektoren gemessen und dank leistungsstarker Software in dreidimensionale Bilder umgerechnet werden kann.

Von diesem Untersuchungsverfahren profitieren viele Krebspatienten – vom Kind bis zum Erwachsenen, beispielsweise Patientenmit bösartigen Hirntumoren sowie alle Personen, die an einem Sarkom leiden, einem bösartigen Tumor, der vom Binde- und Stützgewebe oder dem Muskelgewebe ausgeht. Mit dem Umzug der HZDR-Anlage wird der Einsatz am Patienten nun am Universitätsklinikum gebündelt. Die Herausforderung für den routinemäßigen Einsatz einer PET/MRT-Anlage im Klinikalltag war, die sogenannte Schwächungskorrektur weiterzuentwickeln: Da die Strahlung im Patientenkörper abgeschwächt wird, musste ein neuer Ansatz gefunden werden, diese Abschwächung zu korrigieren, damit die Kombi-Anlage korrekte PET-Bilder erzeugen kann. Forscher am PET-Zentrum Dresden-Rossendorf verbesserten in Kooperation mit der Herstellerfirma die Software für die auf MRT-Daten basierende Schwächungskorrektur deutlich. So konnten sie auch Artefakte, die beispielsweise durch künstliche Hüftgelenke, chirurgische Schrauben oder Drähte entstehen, eliminieren.

Langjährige Forschungen als Basis für innovative Diagnostik

Vor zwanzig Jahren betraten das damalige „Forschungszentrum Rossendorf“ und die Dresdner Universitätsmedizin Neuland in der bildgebenden Diagnostik, denn 1995 konnten die ersten Patienten in Rossendorf mit einer PET-Kamera untersucht werden. Basis dafür waren langjährige Vorarbeiten. Mit Inbetriebnahme des neuerbauten PET-Zentrums Dresden-Rossendorf, einer Kooperation zwischen Technischer Universität Dresden, Universitätsklinikum und HZDR, begann 1997 der reguläre forschungsorientierte Patientenbetrieb.

Seither geht es den beteiligten Wissenschaftlern darum, die Technologie der PET weiterzuentwickeln und möglichst vielen Patienten zugänglich zu machen. Dafür stehen – je nach Erkrankung – verschiedene Radiopharmaka zur Verfügung, die in den radiopharmazeutischen Laboratorien des HZDR entwickelt, verbessert oder auch täglich für die PET-Diagnostik hergestellt werden. Hauptabnehmer der radioaktiven Arzneimittel ist das Dresdner Universitätsklinikum.

„Die medizinische Bedeutung der PET erhielt vor rund 15 Jahren einen Innovationsschub durch die Verbindung der PET mit der Computertomografie in einem Gerät. Von der Kombination mit der Magnet-Resonanz–Tomografie wird ein ähnlicher Impuls erwartet“ führt Prof. Jörg Kotzerke, Direktor der Klinik für Nuklearmedizin am Dresdner Uniklinikum aus. Von 2011 bis zum Umzug der PET/MRT-Anlage vom HZDR ins Uniklinikum haben rund 2.700 Tumorpatienten von der neuen Technologie profitiert; 2015 werden es etwa 1.000 sein.

Die Grundlagen für die Überführung des innovativen Diagnostikverfahrens in den Klinikbetrieb lieferten die HZDR-Wissenschaftler in enger Kooperation mit Ärzten des Dresdner Uniklinikums. „In der modernen Krebstherapie ist dies ein Beispiel für ein optimales Zusammenspiel von Wissenschaftlern“, sagt Prof. Michael Baumann, Direktor der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie am Dresdner Universitätsklinikum Carl Gustav Carus und Direktor des OncoRay Zentrums. „Wir haben bereits vor mehr als zehn Jahren den Schulterschluss mit dem HZDR gesucht und in den Kollegen hervorragende Partner gefunden. Daraus ist eine weltweit vielleicht einmalige Konstellation gewachsen, in der Forschung und Patientenversorgung zeitgleich möglich sind.“ Beweis für die gelebte Verbindung von Wissenschaft und Patientenversorgung ist die Tatsache, dass auch nach dem Umzug des PET-MRT-Geräts auf das Gelände des Universitätsklinikums ein Teil der Betriebszeit für umfangreiche Versuchsreihen reserviert ist.

Eine wissenschaftlich äußerst fruchtbare Kooperation, betont auch Prof. Roland Sauerbrey, Direktor des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf: „Von Anfang an ging es im PET-Zentrum um gemeinsame Fragen. Grundlagenforschung, wie wir sie bei der Radiopharmaka-Entwicklung und der Optimierung der PET-Bildgebung betreiben, benötigt die Anregungen aus der Klinik, damit die Ergebnisse möglichst schnell beim Patienten ankommen.“

Das PET-MRT bleibt damit ein wichtiges Beispiel der intensiven Zusammenarbeit zwischen den Wissenschaftlern des HZDR und der Dresdner Hochschulmedizin. Daraus wuchs in den vergangenen Jahren eine mit festen Strukturen versehene wissenschaftliche Allianz, gefördert durch Bund und Land: Das Nationale Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie Dresden –OncoRay“. Getragen vom Universitätsklinikum, der Medizinischen Fakultät der TU Dresden sowie dem HZDR arbeiten die Ärzte und Wissenschaftler gemeinsam daran, eine neue Dimension einer schonenden Strahlentherapie zu erschließen.

Dresden nimmt heute als neuer Partnerstandort des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT) neben Heidelberg einen zentralen Platz in der deutschen Krebsmedizin ein und wird seine Forschungsanstrengungen erheblich erweitern. Im OncoRay-Zentrum steht hier unter anderem der Einsatz von Protonen in der Krebstherapie im Mittelpunkt. Dies geschieht hier patientennah und jenseits kommerzieller Zwänge. Zu einer erfolgreichen Therapie gehören jedoch weitere Aspekte – unter anderem eine hochpräzise Diagnostik, die Lage, Ausdehnung und Aktivität eines Tumors exakt ermittelt. Das PET-MRT liefert hierzu einen wesentlichen Beitrag.

Kontakte für Journalisten
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden

Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin
Direktor: Prof. Dr. med. Jörg Kotzerke
Tel. 0351/ 458 41 60 | E-Mail: nuklearmedizin@uniklinikum-dresden.de

Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie
Direktor: Prof. Dr. med. Michael Laniado
Tel. 0351/ 458 2259 | E-Mail. radiologie@uniklinikum-dresden.de

Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie
Direktor: Prof. Dr. med. Michael Baumann
Tel. 0351/ 4 58 20 95 | E-Mail: strahlentherapie@uniklinikum-dresden.de

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung
Direktoren: Prof. Dr. Jörg Steinbach, Prof. Dr. Michael Bachmann
0351 / 260 32 23 (Sekretariat) | E-Mail: m.kersten@hzdr.de

http://www.uniklinikum-dresden.de/nuk (Nuklearmedizin)
http://www.Uniklinikum-dresden.de/rad (Radiologie)
http://www.uniklinikum-dresden.de/str (Strahlentherapie und Radioonkologie)
http://www.hzdr.de
http://www.oncoray.de