Arterial spin labeling in glioma imaging

Mittels Arterial spin labeling (ASL), eine Perfusionsbildgebungsmethodik der Magnetresonanztomographie (MRT) ist es möglich den zerebralen Blutfluss quantitativ zu erfassen. Die Methode basiert auf der Detektion des Blutflusses aufgrund von magnetisch markierten Protonen des arteriellen Blutes, welche als endogene Tracer fungieren. Folglich kann auf eine intravenöse Kontrastmittelapplikation verzichtet werden, wodurch diese Perfusionsmethode nicht invasiv und somit für alle Patientengruppen anwendbar ist. Dies kommt vor allem Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion oder bekannter Kontrastmittelallergie zu Gute, bei denen eine Kontrastmittelverabreichung weiterhin eine Herausforderung darstellt. Durch diese Eigenschaften ist diese MR Perfusionstechnik nicht nur optimal für den Einsatz in der klinischen Routine geeignet, sondern auch für wissenschaftliche Studien. Ziel dieser Doktorarbeit war es, ASL als MR Perfusionstechnik in die diagnostische Bildgebung diffuser astrozytischer Gehirntumore zu integrieren, da diese die häufigsten primären Gehirntumore des Erwachsenenalters darstellen. Einleitend wurden Bildgebungsparameter für die Unterscheidung zwischen niedriggradigen und hochgradigen Gliomen bestimmt. Basierend auf diesen Ergebnissen ist es gelungen einen neuen Parameter, welcher die Tumorvaskularisation wiederspiegelt, zu definieren und zudem einen Schwellenwert zu ermitteln, um eine objektive Graduierung der Gliome in der Tumordiagnostik zu erleichtern. Darüberhinaus konnte gezeigt werden, dass ASL eine vergleichbare diagnostische Genauigkeit zur suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung, in Hinblick auf die Differenzierung zwischen Glioblastomen und primären zentralnervösen Lymphomen, aufweist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass quantifizierte ASL Perfusionswerte prognostische Marker für das Ereignis-freie Überleben, unabhängig von der histopathologischen Gliomgraduierung, sind. Zusammenfassend liefern die Ergebnisse dieser Doktorarbeit wichtige Informationen bezüglich verschiedener neuer Anwendungsmöglichkeiten der ASL Bildgebung sowohl in der Diagnostik als auch in der Prognose von Gliomen. Da dies essentielle Auswirkungen auf das weitere Patientenmanagement mit sich bringt ist eine Integration dieser neuen MR Perfusionsmethode in ein MR Tumorprotokoll empfehlenswert.Arterial spin labeling (ASL) is an emerging magnetic resonance imaging (MRI) perfusion technique that allows for a quantitative assessment of blood flow values using magnetically labeled protons of the arterial blood as endogenous tracers. As a consequence, there is no need for the intravenous application of contrast agent, which makes this perfusion method completely non-invasive and applicable for every patient population, including patients with impaired renal function or known allergic reactions to contrast agents, where the application of contrast media is still challenging. These abilities make ASL ideal not only for research studies, but also for application in the routine clinical setting. Within the frame of this doctoral thesis, we focused on the implementation of ASL in the imaging of diffuse astrocytic brain tumors, which are the most common primary brain tumors in adults. Initially, we investigated the most useful inversion time for the differentiation between low-grade and high-grade glioma. In this way, we established a novel value reflecting tumoral vascularization rather than tumor perfusion. Based on these results, we determined a cut-off value in order to facilitate objective glioma grading in routine tumor diagnostics. Further, we investigated the use of ASL in the differentiation of glioblastomas and primary central nervous system lymphoma, based on tumor vascularization, and showed a high diagnostic accuracy for this perfusion technique that was comparable to established susceptibility-weighted imaging data. Moreover, we showed that quantified perfusion values obtained by ASL offer a prognosticating marker for event-free survival independently of histopathological glioma grading. In summary, the data of this doctoral thesis revealed various novel applications for ASL in glioma imaging. Consequently, ASL should be integrated in the routine MRI tumor protocol because it provides important information regarding glioma diagnosis, grading, and prognosis, and thus, would have an important role in further patient management.submitted by Julia FurtnerAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Med. Univ., Diss., 2015OeBB(VLID)171604