Stellenwert der Diffusionsbildgebung in der Diagnostik von Wirbelkörpermetastasen des Prostatakarzinoms im Vergleich zu anderen Primärtumoren

Zusammenfassung

Ziel: In mehreren Publikationen wurde beschrieben, dass der apparente Diffusionskoeffizient bei metastatisch befallenen Wirbelkörpern im Allgemeinen abgesenkt ist und sich die Metastasen deshalb auf diffusionsgewichteten Bildern mit angehobener Signalintensität gegenüber den nicht befallenen Wirbelkörpern darstellen. Es gab allerdings auch Hinweise darauf, dass sich Metastasen des Prostatakarzinoms abweichend davon verhalten können. In der vorliegenden Studie sollte deshalb das Kontrastverhalten von Wirbelkörpermetastasen beim Prostatakarzinom und bei Tumoren anderer Histologie im Diffusionsbild systematisch untersucht werden. Dabei sollte überprüft werden, ob sich die beiden Gruppen unterscheiden und ob die Abweichungen möglicherweise vom Sklerosierungsgrad der Metastasen abhängen. Material und Methode: In einer retrospektiven Studie wurden die Wirbelkörpermetastasen einer Gruppe von 18 Prostatakarzinompatienten mit denen einer Gruppe von 20 Patienten mit Tumoren anderer Histologie verglichen. Für die Diffusionsbildgebung wurde eine Steady-State-Free-Precession-Sequenz verwendet. Zusätzlich wurden T1 gewichtete Sequenzen vor und nach Kontrastmittelgabe sowie eine fettunterdrückte T2 gewichtete Sequenz eingesetzt. Zur Auswertung wurde für alle 4 Sequenzen der Kontrast der Metastasen bezogen auf nicht befallene Wirbelkörperanteile bestimmt. Ergebnisse: In der Tumorgruppe zeigten die Wirbelkörpermetastasen bei 18 von 20 Patienten einen positiven Kontrast auf den Diffusionsbildern, 2 wiesen einen minimal negativen Kontrast bis - 0,04 auf. In der Prostatakarzinomgruppe wurde bei jeweils 9 Patienten ein positiver und ein negativer Kontrast gemessen. Von den Metastasen mit negativem Kontrast wiesen 6 eine osteoblastische Metastasierung und je 1 eine Osteolyse und einen Normalbefund im konventionellen Röntgenbild auf. Die Mediane für die Kontraste der Tumorgruppe und der Prostatakarzinomgruppe unterschieden sich nicht signifikant (p = 0,054). Schlussfolgerung: Generell stellen sich metastatisch befallene Wirbelkörper hyperintens auf diffusionsgewichteten Bildern dar. Diese Feststellung gilt aber nur für einen Teil der Metastasen des Prostatakarzinoms. Eine Ursache dafür scheint der Sklerosierungsgrad der Metastasen zu sein. Im Allgemeinen kann daher nicht von einer Hypointensität auf diffusionsgewichteten Bildern auf eine benigne Läsion geschlossen werden.

Abstract

Purpose: Several publications have reported that the apparent diffusion coefficient is generally lower in metastatically affected vertebrae. Therefore, metastases are represented in diffusion-weighted images by increased signal intensity in comparison to unaffected vertebrae. However, there were indications that metastases due to prostate cancer may differ from this. Therefore, the contrast behavior of vertebral metastases due to prostate cancer or tumors with another histology are to be systematically studied using diffusion-weighted images. The present study is intended to examine whether the two groups differed and whether possible differences depended on the degree of sclerosis. Materials and Method: In a retrospective study the vertebral metastases of patients with prostate cancer (n = 18) were compared to those of patients with tumors of another histology (n = 20). A steady-state free precession sequence was used for the diffusion-weighted imaging. Additionally, a T1 weighted sequence before and after administration of contrast agent as well as a fat suppressed T2 weighted sequence were performed. The contrast behavior of the metastases was evaluated for all four sequences and was compared to that of the unaffected parts of the vertebra. Results: In 18 patients of the tumor group, the vertebral metastases showed positive contrast in the diffusion-weighted images, and 2 had minimally negative contrast up to - 0.04. In the prostate cancer group, the contrast was positive in 9 patients and negative in 9. 6 of the metastases with negative contrast had an osteoblastic metastasization, 1 had an osteolysis, and 1 had a normal finding in the conventional X-ray image. Between the tumor group and the prostate cancer group, the medians of the contrasts were not significantly different (p = 0.054). Conclusion: In general, the metastatically affected vertebrae appear hyperintense in the diffusion-weighted images. This observation is only true for some vertebral metastases due to prostate cancer. The cause for this seems to be the degree of sclerosis of the metastases. Thus, it cannot be generally deduced from the hypointensity in diffusion-weighted images that a lesion is benign.

Key words

Metastases - spine - prostate - MR diffusion/perfusion

Literatur

• 1 Bubendorf L, Schopfer A, Wagner U. et al . Metastatic patterns of prostate cancer: an autopsy study of 1,589 patients.  Hum Pathol. 2000;  31 578-583
• 2 Pinski J, Dorff T B. Prostate cancer metastases to bone: Pathophysiology, pain management, and the promise of targeted therapy.  Eur J Cancer. 2005;  41 932-940
• 3 Freyschmidt J. Sekundäre Knochengeschwülste. Frommhold W, Dihlmann W, Stender H, Thurn P Radiologische Diagnostik in Klinik und Praxis, Band VI, 7. Auflage Stuttgart; Thieme 1986: 645-681
• 4 Han L J, Au-Yong T K, Tong W C. et al . Comparison of bone single-photon emission tomography and planar imaging in the detection of vertebral metastases in patients with back pain.  Eur J Nucl Med. 1998;  25 635-638
• 5 Vahlensieck M, Schmidt H M. Normales Knochenmark und seine Variationen in der MRT.  Radiologe. 2000;  40 688-693
• 6 Yamaguchi T. Intertrabecular vertebral metastases: metastases only detectable on MR imaging.  Semin Musculoskelet Radiol. 2001;  5 171-175
• 7 Nobauer I, Uffmann M. Differential diagnosis of focal and diffuse neoplastic diseases of bone marrow in MRI.  Eur J Radiol. 2005;  55 2-32
• 8 Vande B erg BC, Lecouvet F E, Galant C. et al . Normal variants and frequent marrow alterations that simulate bone marrow lesions at MR imaging.  Radiol Clin North Am. 2005;  43 761-770
• 9 Vanel D, Dromain C, Tardivon A. MRI of bone marrow disorders.  Eur Radiol. 2000;  10 224-229
• 10 Uetani M, Hashmi R, Hayashi K. Malignant and benign compression fractures: differentiation and diagnostic pitfalls on MRI.  Clin Radiol. 2004;  59 124-131
• 11 Baur A, Dietrich O, Reiser M. Diffusion-weighted imaging of bone marrow: Current status.  Eur Radiol. 2003;  13 1699-1708
• 12 Herneth A M, Naude J, Philipp M. et al . Wertigkeit der diffusionsgewichteten MRT in der Beurteilung von Knochenmarkveränderungen bei Wirbelkörpermetastasen.  Radiologe. 2000;  40 731-736
• 13 Raya J G, Dietrich O, Reiser M F. et al . Techniques for diffusion-weighted imaging of bone marrow.  Eur J Radiol. 2005;  55 64-73
• 14 Herneth A M, Friedrich K, Weidekamm C. et al . Diffusion weighted imaging of bone marrow pathologies.  Eur J Radiol. 2005;  55 74-83
• 15 Pui M H, Mitha A, Rae W I. et al . Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of spinal infection and malignancy.  J Neuroimaging. 2005;  15 164-170
• 16 Baur A, Huber A, Dürr H R. et al . Differenzierung osteoporotischer und tumoröser Wirbelkörperfrakturen mit einer diffusionsgewichteten steady-state free precession-sequenz.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 70-75
• 17 Chan J H, Peh W C, Tsui E Y. et al . Acute vertebral body compression fractures: discrimination between benign and malignant causes using apparent diffusion coefficients.  Br J Radiol. 2002;  75 207-214
• 18 Zhou X J, Leeds N E, McKinnon G C. et al . Characterization of Benign and Metastatic Vertebral Compression Fractures with Quantitative Diffusion MR Imaging.  Am J Neuroradiol. 2002;  23 165-170
• 19 Pui M H, Mitha A, Rae W I. et al . Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of spinal infection and malignancy.  J Neuroimaging. 2005;  15 164-170
• 20 Park S W, Lee J H, Ehara S. et al . Single shot fast spin echo diffusion-weighted MR imaging of the spine; Is it useful in differentiating malignant metastatic tumor infiltration from benign fracture edema?.  Clin Imaging. 2004;  28 102-108
• 21 Park S W, Lee J H, Ehara S. et al . Single shot fast spin echo diffusion-weighted MR imaging of the spine; Is it useful in differentiating malignant metastatic tumor infiltration from benign fracture edema?.  Clin Imaging. 2004;  28 102-108
• 22 Herneth A M, Philipp M O, Naude J. et al . Vertebral metastases: assessment with apparent diffusion coefficient.  Radiology. 2002;  225 889-894
• 23 Chun T, Ulug A M, van Zijl P C. Single-shot diffusion-weighted trace imaging on a clinical scanner.  Magn Reson Med. 1998;  40 622-628
• 24 Merboldt K D, Hanicke W, Frahm J. Diffusion imaging using stimulated echoes.  Magn Reson Med. 1991;  19 233-239
• 25 Baur A, Stabler A, Bruning R. et al . Diffusion-weighted MR imaging of bone marrow: differentiation of benign versus pathologic compression fractures.  Radiology. 1998;  207 349-356
• 26 Deimling M, Heid O. High resolution SSFP diffusion imaging. Proceedings of the 2nd meeting of the Society of Magnetic Resonance California; Berkeley 1994: 1033
• 27 Castillo M, Arbelaez A, Smith J K. et al . Diffusion-weighted MR Imaging Offers No Advantage over Routine Noncontrast MR Imaging in the Detection of Vertebral Metastases.  Am J Neuroradiol. 2000;  21 948-953
• 28 Baur A, Huber A, Ertl-Wagner B. et al . Diagnostic Value of Increased Diffusion Weighting of a Steady-state Free Precession Sequence for Differentiating Acute Benign Osteoporotic Fractures from Pathologic Vertebral Compression Fractures.  Am J Neuroradiol. 2001;  22 366-372
• 29 Hashemi R, Bradley W. Artifacts in MRI. Hashemi R, Bradley W MRI the basics Baltimore; Williams & Wilkins 1997: 175-204
• 30 Deimling M. Some remarks concerning the diffusion weighted PSIF sequence (Numaris 3b33 a software version). Customer information Erlangen; Siemens Medical Systems 2001
• 31 Englander S A, Ulug A M, Brem R. et al . Diffusion imaging of human breast.  NMR Biomed. 1997;  10 348-352