Was misst die „Perfusion-CT“?

Ziel/Aim:

Dynamische CT-Untersuchungen nach Kontrastmittelgabe (KM) bilden die Grundlage der als „Perfusion-CT“ bezeichneten Quantifizierungsverfahren, welche zunehmend zur Bewertung der Gewebeperfusion genutzt werden. Diese Ansätze finden z.Zt. v.a. Beachtung bei onkologischen Untersuchungen an PET/CT-Geräten, um simultan Informationen zu Tumorstoffwechsel (PET)
und -perfusion (CT) zu erhalten. Ziel dieser Arbeit war eine Analyse der Aussagekraft der verwendeten Modelle unter Beachtung messtechnisch gegebener Randbedingungen.

Methodik/Methods:

Zwei Modelle wurden betrachtet: 1. das in der Perfusion-CT als Patlak-Modell bezeichnete, 2. die adiabatische Lösung des „tissue homogeneity“ Modells (vgl. z. B. [2]). Aus den Lösungen der Modellgleichungen wurden Gewebeantwortkurven berechnet und im Hinblick auf Parameteridentifizierbarkeit und korrekte Parameterinterpretation analysiert.

Ergebnisse/Results:

Der als „Patlak-Modell“ bezeichnete Ansatz ist identisch mit einem irreversiblen 1-Kompartment-Modell zzgl. eines Blutvolumenterms, welches auf die frühe Phase des KM-Transits angewandt wird. Eine Analyse verfügbarer Daten (z. B. [1)) zeigt, dass die allgemein als Perfusion interpretierte Steigung K des entsprechenden Patlak-Plots numerisch typischerweise um den Faktor 5-10 von realistischen Perfusionswerten abweicht. Wir interpretieren dies dahingehend, dass dieser Parameter, welcher dem unidirektionalen KM-Transport in den Extravasalraum entspricht, i.a. unkorreliert zur Gewebeperfusion ist, da die effektive Extraktion des KM sehr klein ist (typischerweise kleiner als etwa diejenige von FDG). Vielmehr entspricht dieser Parameter eher dem PS-Produkt des KM im Zielgewebe. Das „tissue homgeneity“ Modell enthält die Perfusion explizit als freien Parameter. Die Quantifizierung setzt jedoch voraus, dass die Boluspassage durch das Kapillarbett mit so hoher zeitlicher Auflösung erfasst wird, dass diese vom Zeitverhalten im arteriellen Blut unterscheidbar bleibt. Dies erscheint aufgrund der beschränkten statistischen Genauigkeit und verschiedener systematischer Fehlerquellen (wie Bewegungsartefakten) praktisch kaum möglich.

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Der Begriff Perfusion-CT suggeriert die Fähigkeit, die Perfusion aus der Gewebediffusion von Kontrastmitteln analog zum Einsatz diffusibler Tracer in der PET bewerten zu können. Diese Fähigkeit ist aber im Allgemeinen nicht gegeben. Eine kritische Bewertung der Aussagekraft des Verfahrens, namentlich im Hinblick auf den Einsatz an PET/CT-Geräten bei onkologischen Fragestellungen erscheint dringend geboten.

Literatur/References:

(1) Ng, QS et al.: „Lung cancer perfusion at multi-detector row CT: reproducibility of whole tumor quantitative measurements.“, Radiology 239(2), pp. 547-53 (2006).
(2) Stewart et al.: „Correlation between hepatic tumor blood flow and glucose utilization in a rabbit liver tumor model.“, Radiology 239(3), pp. 740-50 (2006).