Das Multiple Myelom ist eine hämatologische Erkrankung, die durch die Proliferation von Plasmazellen und die Produktion von Antikörpern oder deren Leichtketten gekennzeichnet ist. Eine frühe Diagnosestellung durch Detektion sowohl intra- als auch extramedullärer Manifestationen ist für die Einleitung einer effektiven Therapie von entscheidender Bedeutung. Ebenso bedeutsam ist ein wirksames Therapiemonitoring. Wichtige diagnostische Modalitäten sind bei beiden Fragestellungen tomografische, bildgebende Verfahren. Hierbei wurde die Effektivität der 18F-FDG-PET/CT im Rahmen der Diagnose, des Stagings und der Prognoseabschätzung bereits nachgewiesen. Dennoch ist ihr klinischer Nutzen durch die geringe Sensitivität bei Detektion von diffusem Knochenmarksbefall und Vorliegen sowohl falsch positiver als auch falsch negativer Befunde limitiert. Die vorliegende Arbeit hat untersucht, ob der aminosäurebasierte Tracer 11C-MET über spezifische Eigenschaften verfügt, die eine höhere Sensitivität und Spezifität in der Detektion von Myelomzellen ermöglichen und ob der Radioligand dem etablierten Glukoseanalogon 18F-FDG überlegen ist. Hierfür wurden drei etablierte humane Myelomzelllinien, sowohl nativ als auch nach 48-stündiger Therapie mit dem Proteasominhibitor Carfilzomib, mit 18F-FDG und 11C-MET inkubiert und mithilfe eines Gammastrahlungszählers beurteilt. Zudem wurde untersucht, ob die Traceraufnahme mit spezifischen Charakteristika der Tumorbiologie korreliert. So wurde die Oberflächenexpression von CD138 und CXCR4, die intrazelluläre Expression der Leichtketten κ/λ und die Proliferation der Zelllinien mittels Durchflusszytometrie vor und nach Behandlung mit Carfilzomib eruiert. Die unbehandelten Zellen zeigten, verglichen zu 18F-FDG, bereits nach kürzester Inkubationsdauer eine 3-3,5-fach höhere 11C-MET Retention. Weiterhin zeigte sich die 11C-MET-Aufnahme nach Behandlung aller Zellreihen insgesamt marginal höher als die 18F-FDG-Aufnahme, während die Reduktion der 11C-MET-Anreicherung im prä- zu posttherapeutischen Vergleich für alle drei Zelllinien signifikant war. Eine mögliche Erklärung für diese Beobachtungen liefert die Myelombiologie: eine erhöhte Aufnahme der radioaktiv markierten Aminosäure durch MM-Zellen könnte durch eine Zunahme der Zellproliferation und insbesondere durch eine Steigerung der Proteinsynthese im Rahmen der überschießenden Produktion von M-Protein bedingt sein. In Zusammenschau könnte 11C-MET mit höherer Sensitivität Myelommanifestationen detektieren, wodurch ggf. Läsionen mit geringem Metabolismus dargestellt und eine bessere Beurteilung des Krankheitspogresses erfolgen könnte. Zudem bietet für den klinischen Einsatz die – verglichen zu 18F-FDG – größere Differenz der 11C-MET-Retention zwischen prä- und posttherapeutischer Messung die Möglichkeit einer besseren Beurteilbarkeit des Therapieansprechens. 11C-MET birgt ggf. das Potential auch minimale aktive Restherde zu detektieren und damit Patienten einem individualisierten Therapiekonzept zuzuführen. Ein Zusammenhang zwischen den untersuchten Biomarkern und der 11C-MET Retention bzw. deren Abnahme nach Behandlung konnte nicht gezeigt werden. Somit sollten für 11C-MET andere Biomarker herangezogen werden, um diese mit der Bildgebung zu korrelieren und zu bewerten. / Multiple myeloma is a heterogeneous lymphoproliferative disease, which is characterized by an uncontrolled proliferation of clonal plasma cells. It is both essential to diagnose the disease at an early stage in order to prevent organ damage and to monitor therapy to adjust and individualize it. Imaging modalities like 18F-FDG-PET/CT play an important role for these purposes. However, its clinical benefit is limited due to the low detection rate of diffuse bone marrow invasion and false positive or negative findings. To overcome these limitations, we analysed if the amino acid-based tracer 11C-MET has specific features to reach a higher sensitivity and specificity in detecting myeloma cells. Therefore, three established human myeloma cell lines were incubated with 18F-FDG and 11C-MET natively without and after therapy with the proteasome inhibitor Carfilzomib and evaluated via gamma counter. The results showed a higher 11C-MET-uptake in untreated cells after a short time, a higher uptake after treatment with Carfilzomib and a significant reduction pre- to post therapy compared to 18F-FDG. These results assume that 11C-MET has the potential to be more sensitive in detecting myeloma manifestations as well as for the monitoring of disease activity during and after treatment. Furthermore, it might also have the potential to visualize minimal residual disease after treatment. This could lead to an early adaption of therapy and thereby may extend progression free survival. This study also investigated the relationship between specific biological characteristics of multiple myeloma (surface expression of CD138 and CXCR4, intracellular light chain production and proliferation rate) and radioligand uptake. A correlation between the markers and the uptake could not be proven, so that we assume that other biomarkers should be considered and correlated with 11C-MET to reflect tumor biology and verify possible prognostic markers.

Die Detektion des Pankreaskarzinoms oder die Unterscheidung zwischen einem Karzinom und einer chronischen Pankreatitis bleibt ein diagnostisches Problem. Jedes bisher eingesetzte bildgebende Verfahren hat seine Vor- und Nachteile. Die Bildfusion macht sich die verschiedenen Stärken und Schwächen der einzelnen Bildgebungen zum Vorteil und kombiniert diese mit dem Ziel, die Stärken zu addieren und die Schwächen zu reduzieren. In dieser Arbeit werden Bilder der CT und der Positronenemissionstomographie miteinander kombiniert, um sowohl eine hohe anatomische Auflösung zu erreichen als auch auf Stoffwechseleigenschaften des Gewebes zurückgreifen zu können. Die Auswertung ergab, dass die Bildfusion hinsichtlich der Karzinomdetektion der CT und der PET überlegen ist. Auch für Umgebungsinfiltration, Lymphknotenbefall und Fernmetastasen ergab die Auswertung bessere Ergebnisse als für die jeweiligen Einzelmodalitäten. Die Bildfusion kann die Akkuratheit der verschiedenen Untersuchungen verbessern und ohne technisch großen Aufwand wie auch ohne weitere Patientenbelastung um wertvolle Information ergänzen. Damit stellt die Bildfusion eine wertvolle Methode zur Erkennung und Visualisierung vor allem kleiner und schwer zu lokalisierender Neoplasien dar. Ebenfalls bietet sie eine genaue Möglichkeit zur Biopsie- und Bestrahlungsplanung. / The differentiation between pancreatic carcinoma and inflammatory pancreatic diseases remains a diagnostic problem. Every imaging method available has its own lack of information. Image-fusion uses the strength and the disadvantage of each imaging method. Trough the combination of the images advantages are combined whereas the disadvantages are reduced. In this study images of CT and PET were fused to archive a high anatomic resolution and the information about tissue metabolism. The evaluation showed the superiority of fused images in comparison to the single modalities regarding the detection of lesions, the infiltration of surrounding tissue and lymph nodes as well as detection of distant metastases. Image fusion improves accuracy of CT and PET without huge technical effort or patient-strain while providing useful accessory information. For this reason image-fusion presents a valuable method for detection and visualisation of particularly small lesions in early tumor stage. Furthermore it offers administrable information for biopsy and radiation-planning.

Die grundlegenden neurobiologischen Mechanismen für das Zusammenwirken eines pathologisch erhöhten Körpergewichts und der gewichts-assoziierten emotionalen Belastung sind bisher noch wenig erforscht. Die vorliegende Arbeit untersucht gezielt Abweichungen der regionalen Transporter-Verfügbarkeiten mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit hochselektiven Marker für den Noradrenalin- (NET) sowie den Serotonin-(5-Hydroxytryptamin-)transporter (5-HTT) und funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) sowie damit verbundene Alterationen der neuronalen Ruhe-(resting-state-)Aktivität konnektierter Hirnregionen. Die Ergebnisse der kombinierten PET/fMRT Analyse wurden mit zwei neuropsychologischen Scores zur Erfassung allgemeiner und gewichtsabhängiger emotionaler Veränderungen korreliert. Insgesamt 48 Teilnehmer (Body-Mass-Index [BMI]: 19 - 50 kg/m2) erhielten eine fMRT und eine PET mittels NET-selektivem [11C]MRB (n = 20) beziehungsweise 5-HTT-selektivem [11C]DASB (n = 28). Die PET ergab im Hypothalamus eine tendentielle, BMI-abhängig verminderte Verfügbarkeit des NET, nicht jedoch des 5-HTT. Zusätzlich fand sich bei steigendem BMI innerhalb beider Neurotransmitternetzwerke in Abhängigkeit zur jeweiligen Transporter-Verfügbarkeit eine teils geschlechtsspezifisch verstärkte funktionelle Konnektivität zwischen dem Hypothalamus und Hirnregionen der Verarbeitung und Bewertung von Nahrungsreizen. Korrelationen der lokalen resting-state Aktivitäten mit den neuropsychologischen Scores lassen vermuten, dass diese Regionen zudem auch mit langfristigen, negativen Veränderungen des gewichtsabhängigen emotionalen Wohlbefindens assoziiert sind. Insgesamt spielen diese beiden zentralen Neurotransmitter-Systeme eine wichtige Rolle in der Modulation von Netzwerken zur Regulation des gewichtsabhängigen emotionalen Wohlbefindens und könnten somit wichtige Anhaltspunkte für neue pharmakologische Ansätze bereitstellen.