In der Diagnostik der KHK und für die richtige Therapieentscheidung ist die myokardiale Perfusion von besonderem Interesse. Die verminderte Mikrozirkulation als funktionelle Folge einer Stenose korreliert mit den Beschwerden und der Prognose für einen Patienten mit KHK besser als die Morphologie der Stenose selbst. In der koronaren Angiographie wird die vaskuläre Situation der Herzkranzgefäße beurteilt und in Stenosegrade eingeteilt. Die Stenosen bedingen aber häufig nicht die entsprechende myokardiale Minderdurchblutung, so dass oft zusätzliche Untersuchungen der Ischämiediagnostik wie beispielsweise die Myokardszintigraphie oder die Stressechokardiographie erforderlich sind. Die MR-Perfusionsmessung kann bereits zur KHK-Primärdiagnostik eingesetzt werden. Die Bestimmung der hämodynamischen Relevanz einer Stenose und der Nachweis einer mikrovaskulärern Obstruktion nach Infarkt und die Therapiekontrolle nach Revaskularisierung ist möglich. Hier könnte in Zukunft die quantitative MR Perfusionsmessung den Vergleich von MR Perfusionsmessungen mit anderen Modalitäten erleichtern. Die Magnetresonanztomographie für die Bestimmung der Herzperfusion wird zunehmend in der Klinik angewendet. Die Auswertung erfolgt in der Regel nicht quantitativ, sondern rein visuell. Die quantitative Bestimmung der myokardialen Perfusion mittels MRT ist Gegenstand der aktuellen Forschung. In der vorliegenden Arbeit wurde die von Köstler beschriebene Präbolus Technik eingesetzt, die quantitative Aussagen über die myokardiale Perfusion mit einer geringen Variabilität ermöglicht. Diese Untersuchungstechnik wurde bei herzgesunden Probanden getestet. Für die quantitativen Perfusionsuntersuchungen wurde das Myokard in allen Bildern manuell segmentiert (d.h. markiert). Anschließend wurden aus den segmentierten Bildern Konzentrations-Zeit-Kurven im Myokard und im linken Ventrikel bestimmt. Aus diesen Kurven wurden durch Entfaltung mit der arteriellen Inputfunktion zu einer Modellfunktion quantitative Werte für die Perfusion gemessen. Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung verschiedener Aspekte der Auswerteverfahren in der Herzperfusionsdiagnostik, um die Auswertung optimieren zu können. Die Untersuchungen für die quantitative Bestimmung der Myokardperfusion erfolgten mittels Präbolus-Technik und einer Multislice SSFP-Sequenz. Zur Bestimmung einer optimierten Segmentation des Myokards bei der quantitativen Bestimmung der Herzperfusion in der MRT ist es möglich, die tatsächlichen Myokardgrenzen zu verwenden, wenn eine Kontaminationskorrektur eingesetzt wird. Dabei wird das Signal-zu-Rausch-Verhältnis verbessert und die Variabilität der Perfusionswerte vermindert. Die subendokardiale und subepikardiale Perfusion können bestimmt werden. Die Untersuchung der Perfusion der subendo- und subepikardialen Schicht des menschlichen Herzens zeigte bei den untersuchten gesunden Probanden eine höhere Perfusion der subendokardialen Anteile. Künftig könnten auch in der klinischen Routine subendo- und subepikardiale Schichten getrennt ausgewertet werden, um somit eine Differenzierung eines Perfusionsdefizites zu ermöglichen. Ziel ist es, auch kleine Durchblutungsstörungen oder eine Minderdurchblutung nur der inneren Schichten des Herzmuskels quantitativ nachzuweisen. Hierzu müssen die Ergebnisse dieser Studie mit Ergebnissen von Patienten verglichen werden. Werden die Werte von quantitativen Perfusionsauswertungen mit einer Fermi- oder Exponentialfunktion ausgewertet, zeigt sich ein linearer Zusammenhang der Ergebnisse, die ineinander umgerechnet werden können. Beide Modellfunktionen sind somit für die Auswertung der Herzperfusionsuntersuchung einsetzbar. Des Weiteren wurde gezeigt, dass es durch die Entfaltung der Konzentrations-Zeit-Kurven möglich ist, die myokardiale Perfusion bei gesunden Probanden korrekt zu messen, auch wenn nur die Bilder jedes n-ten Herzschlages berücksichtigt werden. Patientenstudien müssen zeigen, ob dies auch für minderperfundierte Areale zutrifft und ob diese eindeutig determiniert werden können. Die Interobservervariabilität liegt in der Größenordung der Streuung der Flusswerte bei gesunden Probanden. Die Beurteilbarkeit unterschiedlicher Regionen des Herzens hinsichtlich der Mikrozirkulation und der daraus abzuleitenden therapeutischen Konsequenzen sind das primäre Ziel. Mit der quantitativen MR-Herz-Perfusionsmessung soll ein validiertes diagnostisches Instrumentarium für die Bestimmung der Herzdurchblutung zur Verfügung gestellt werden. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Optimierung der Auswertung der Herzperfusion und hilft damit den Stellenwert der MR-Herzperfusionsmessung zu verbessern. Die MRT könnte auf Grund der hohen räumlichen Auflösung und der Möglichkeit der Quantifizierung in Zukunft zum Goldstandard bei Herzperfusionsuntersuchungen werden / In the work-up of coronary artery disease (CAD) and in order to choose the right therapy, the assessment of myocardial perfusion is of special interest. The diminished mirco-circulation resulting from a stenotic coronary vessel correlates with the complaints and prognosis of patients better than the morphology of the stenosis. In coronary angiography, the vascular status is assessed and extend of the stenosis is graded. Since the grade of a stenosis does not always correlate with the extend of reduced myocardial perfusion, additional tests such as radionuclide myocardial perfusion imaging or stress echocardiography are necessary to further asses myocardial ischemia. The measurement of myocardial perfusion by MR can already be used for the initial work-up of CAD. It is possible to assess the hemodynamic relevance of a stenosis and to detect microvascular obstructions after infarction as well as to perform reassessment of the status after intervention. In the future, quantitative MR perfusion measurements could facilitate the correlation and comparison with other imaging modalities. MRT studies of myocardial perfusion are increasingly being used in clinical routine. The analysis of the studies is commonly not performed in a quantitative but visual way. The quantification of myocardial perfusion by MR is the focus of current research. In this work the prebolus technique introduced by Köstler was used to obtain quantitative low-variation data on myocardial perfusion. This technique has been tested already in healthy volunteers. For the quantitative assessment of perfusion the myocardium was manually segmented (marked) on all images. Subsequently the concentration-time-curves for the myocardium and the left ventricle were generated using the segmented images. By using deconvolution with the arterial input function on the myocardial curves quantitative values of myocardial perfusion could be obtained. The aim of this study was to optimize various parameters in the MRT assessment of myocardial perfusion. The studies for the quantification of myocardial perfusion were conducted using a prebolus technique and a multislice SSFP sequence. For the determination of the optimal segmentation of the myocardium it is possible to use the actual borders of the myocardium if a correction for contamination is applied. Thereby the signal-to-noise-ratio is being improved and the variability of the deteremined perfusion values is reduced. Both, subendocardial and subepicardial perfusion can be assessed When those parameters are determined in healthy volunteers, higher values are found in the subendocardial areas. In the future subendo- and subepicardial areas could also be analysed in clinical routine diagnostics for the identification of perfusion deficits. The goal is, to be able to detect and quantify even small perfusion deficits existing only in the inner layer of the myocardium. In order to achieve this, the results of this study need to be verified in patients. When the quantitative assessment of perfusion is performed using either the Fermi- or the exponential function a linear correlation of the respective results is observed. Both model functions therefore are suitable for the determination of myocardial perfusion. Furthermore it is shown, that using deconvolution of the concentration-time-curves it is possible to correctly measured myocardial perfusion in healthy volunteers by only using a fraction of the heart beats. Studies in patients are needed in order to be able to assess, if this holds true for areas of decreased perfusion. The inter-observer variability is in the same range as the variation of values in healthy volunteers. The assessability of various myocardial regions with regard to microcirculation and the corresponding therapeutic consequences are the primary goal. With the quantitative MR- measurement of myocardial perfusion a new validated tool should be provided as a new diagnostic tool. This work has a share in optimizing the analysis of myocardial perfusion and increases the value of the MR-based assessment of myocardial perfusion. MRT, due to the higher spatial resolution and the possibility of quantification, could become the gold standard in myocardial perfusion imaging.

Obwohl der klinische Stellenwert der MRT in zahlreichen Studien für verschiedene Entitäten (AC-Komplex, coracoidale Pathologien, Rotatorenmanschette, Pathologien des Kapsel-Band-Apparates und der Bicepssehne sowie primär und reaktiv bedingte entzündliche Veränderungen) belegt ist, überrascht es, dass in der Literatur keine Arbeiten darüber existieren, inwieweit das Ergebnis der MRT-Untersuchung tatsächlich das therapeutische Procedere beeinflusst. Vorliegende Arbeit untersuchte daher den diagnostischen Impact der MRT im Setting einer hochspezialisierten Schultersprechstunde. / Although the clinical significance of the mri concerning different entities (ac-joint, coracoidal pathologies, rotator cuff lesions, etc.) has been proven in several studies, it's unexpected that there are no studies about how the result of a mri-screening affects effectively the therapeutic proceedings. Thus current study considered the diagnostic impact of the mri in a specialized shoulder-clinic setting.

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung von Schnellbild-Verfahren der Magnetresonanztomografie (MRT), die auf der Messung stimulierter Echosignale beruhen. Die schnellen STEAM (STEAM = stimulated echo acquisition mode) MRT-Technik leidet im Gegensatz zu alternativen Messtechniken auch bei hohen Magnetfeldstärken nicht unter Bildverzerrungen und Begrenzungen durch eine hohe Hochfrequenzbelastung. Da sie jedoch Bilder geringerer Signalintensität liefert, bestand das Primärziel dieser Arbeit in einer Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses, um die Vorteile für die Herzbildgebung und die diffusionsgewichtete MRT des Gehirns besser nutzen zu können (Anwendungen am Menschen bei einer Feldstärke von 3 Tesla). Durch eine Kombination verschiedener physikalischer (Messtechnik, Ortskodierung, Unterabtastung) und mathematischer Maßnahmen (Bildrekonstruktion) konnte in dieser Arbeit eine erhebliche Signalsteigerung bei gleichzeitiger Verkürzung des Messzeit von Einzelbildern erreicht werden. Die Ergebnisse der STEAM-MRT am Herzen zeigen Schnittbilder des Herzmuskels ohne den störenden Einfluss der Signale des Blutes. Die diffusionsgewichtete MRT des Gehirns lieferte ohne Suszeptibilitätsartefakte eine verzerrungsfreie Kartierung des Diffusionstensors und – daraus abgeleitet – eine anatomisch korrekte, dreidimensionale Rekonstruktion von Nervenfaserbahnen etwa des Cingulums. / This thesis deals with the development and application of a rapid magnetic resonance imaging (MRI) technique that is based on the acquisition of stimulated echoes. In contrast to alternative approaches, the rapid STEAM sequence (STEAM = stimulated echo acquisition mode) does not suffer from image distortions and RF power limitations, even at high magnetic field strengths. The primary goal of this thesis was the improvement of the relatively low signal-to-noise-ratio of the STEAM technique in order to exploit its advantages for cardiac imaging and diffusion-weighted MRI of the brain (human studies at a field strength of 3 Tesla). By combining a variety of physical (acquisition technique, spatial encoding, undersampling) and mathematical operations (image reconstruction), this work achieved a significant signal increase while reducing the measurement time of individual images. The results include rapid STEAM images of the heart which delineate the anatomy of the myocardial wall without disturbing signals from the blood. Moreover, the advances allow for diffusion-weighted MRI of the brain without susceptibility artifacts yielding distortion-free maps of the diffusion tensor at high spatial resolution. This information could be used for anatomically correct three-dimensional reconstructions of nerve fiber tracts such as the human cingulum.

Die MRT hat die höchste Detektionsrate der radiologischen Verfahren zur Erkennung einer Knochenmarksinfiltration durch das multiple Myelom. In der vorliegenden Studie hatte die T2-w TIRM Sequenz die höchste Sensitivität. Es konnte jedoch kein signifikanter Unterschied zwischen der T2w-TIRM Sequenz und der T1-w TSE Sequenz festgestellt werden. Die Interobservervarianz war in Sitzung 2 (T2-w TIRM Sequenz) und Sitzung 3 (T2-w TIRM/T1-w TSE/KM +T1-w TSE Sequenz) gleichwertig. Durch Kontrastmittelgabe konnte die Sensitivität nicht signifikant verbessert werden. Zusammenfassend bietet die T2-w TIRM Sequenz die Möglichkeit einer ersten schnellen orientierenden Untersuchung. Für ein detailliertes radiologisches Staging, Grading und zum Therapiemonitoring sollte jedoch weiterhin eine MRT-Untersuchung mit T2-w TIRM/T1-w TSE Sequenz plus zusätzlicher Kontrastmittelzugabe erfolgen. / For detecting bone marrow plasma cell infilration by multiple myeloma MR imaging ist superior to other imaging techniques. The following study shows that T2w-TIRM sequences achieved the highest level of sensitivity and the best reliability depending on infiltration grade and clinical stage. Differences between T2-w TIRM and T1w-TSE sequence are not significant. The interobserver variability was same in reading 2 (T2w-TIRM sequence) and reading 3 (T2w-TIRM/T1-w TSE/KM+ T1-w TSE sequence). Contrast-enhanced sequences could not significantly improve sensitivity. Conclusionally T2w-TIRM sequences might be valuable for initial assessment of MM. For an exact staging, grading and therapy monitoring the examination protocol should encompass unenhanced and enhanced T1w- MRI sequences in addition to T2w-TIRM.

Zur Beurteilung der Lungenanatomie wurde das MT-STIR-Verfahren vorgestellt. Es wurde gezeigt, dass das MT-STIR-Verfahren das störende Signal des umgebenden Muskelgewebes effektiv unterdrückt und damit die Visualisierung des Lungenparenchyms verbessert. Im Vergleich zu konventionellen anatomischen 1H-MR-Verfahren wie IR- und MIR-Verfahren erhöht das MT-STIR-Verfahren das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) des Lungenparenchyms signifikant und vermeidet den Signalausfall des Lungenparenchyms aufgrund der pathologischen Verkürzung der Lungen-T1-Relaxationszeit auf ca. 900 ms wie bei Patienten mit Mukoviszidose (CF), so dass sowohl große Lungenperfusionsdefekte in Patienten mit CF als auch kleine ungefährliche Lungenentzündungen in „gesunden“ Probanden durch das MT-STIR-Verfahren gut dargestellt werden können. Für die indirekte, aber quantitative Beurteilung der Lungenventilation wurde die oben genannte schnelle quantitative Lungen-T1-Mapping-Technik während der Inhalation eines Atemgasgemisches mit verschiedenen O2-Konzentrationen (21%, 40%, 60%, 80% und 100%) eingesetzt. Dabei ist im Blut physikalisch gelöster Sauerstoff leicht paramagnetisch und dient als Blut-T1-verkürzendes MR-Kontrastmittel (KM). In der Lunge ist das Blut die Hauptquelle des freien Wassers, so dass Lungen-T1-Werte nach dem Zwei-Kompartimente-Schnellaustausch-Modell der Lungen-T1-Relaxationszeit durch den Blut-T1-Wert beeinflusst werden. Die zugehörige Theorie, ein O2-gestütztes Lungen-T1-Modell, wurde aus der Lungenphysiologie und den T1-Relaxationsmechanismen hergeleitet und zeigt, dass bei Probanden die Lungen-T1-Verkürzung von 21% O2 zu 100% O2 ca. 11% beträgt und die Beziehung zwischen dem Lungen-R1 (= 1/T1)-Wert und der inhalierten O2-Konzentration linear mit einer Steigung von 0,12 1/s und einem R1-Achsenabschnitt von 0,70 1/s ist. Die Steigung wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit als oxygen transfer function (OTF) definiert und ist vom gasaustauschbestimmenden Ventilations-Perfusions- und Diffusions-Perfusions-Verhältnis abhängig, so dass sie praktisch ein Maß für den pulmonalen Gasaustausch darstellt. Experimentell wurde gezeigt, dass Lungen-T1-Werte bei 100% O2 um 10% kürzer als bei 21% O2 sind, was gut mit dem O2-gestützten Lungen-T1-Modell übereinstimmt. Weiterhin wurde die OTF dadurch bestimmt, dass die gemessenen Lungen-R1-Werte gegen die inhalierte O2-Konzentration aufgetragen wurden und eine Gerade an die Messpunkte angepasst wurde. Gesundes Lungenparenchym von Probanden und gut perfundiertes Lungenparenchym von Patienten mit CF zeigten OTF-Werte zwischen 0,10 und 0,14 1/s, R1-Achsenabschnitte zwischen 0,70 und 0,80 1/s und ausgezeichnete Korrelationskoeffizienten von annähernd 1,00, was mit dem O2-gestützten Lungen-T1-Modell übereinstimmt. Schlecht perfundiertes Lungenparenchym von Patienten mit CF zeigte eindeutig erniedrigte OTF-Werte, erhöhte R1-Achsenabschnitte und schlechte Korrelationskoeffizienten. Das O2-gestützte Lungen-T1-Mapping-Verfahren zeigt eine hohe Reproduzierbarkeit. Zur Beurteilung der Lungenperfusion wurde eine quantitative Perfusionsmapping-Technik mittels Protonen-Spin-Labeling, ohne Verwendung eines intravenösen Kontrastmittels wie Gadolinium (Gd)-DTPA, vorgestellt. Aus einer nicht-schichtselektiven (globalen) T1-Map und einer schichtselektiven T1-Map derselben Lungenschicht, die jeweils mit der oben genannten schnellen quantitativen Lungen-T1-Mapping-Technik akquiriert wurde, wurde eine Perfusionamap berechnet, wobei jedes Pixel in der Perfusionsmap eine Perfusionsrate in Einheiten von m&#61548;/100g/min hat. Es wurde demonstriert, dass die hintere coronale Lungenschicht eine höhere Perfusionsrate als die vordere coronale Lungenschicht desselben Probanden hatte, als er in Rückenlage gemessen wurde, was den Gravitationseffekt auf die Lungenperfusion bestätigt. Die berechneten Perfusionsraten des gut perfundierten Lungenparenchyms von Probanden und von Patienten mit CF lagen zwischen 400 und 600 m&#61548;/100g/min, die gut mit dem Literaturwert übereinstimmen. Die berechneten Perfusionsraten des schlecht perfundierten Lungenparenchyms von Patienten mit CF waren niedriger als 200 m&#61548;/100g/min. Die Spin-Labeling-Technik zeigte eine hohe Reproduzierbarkeit und niedrige relative Fehler der berechneten Perfusionsraten. / The purpose of this doctoral thesis is to develop noninvasive and clinically feasible methods for assessment of pulmonary anatomy, pulmonary function and cardiac shunts in the human using proton magnetic resonance imaging (1H MRI). All imaging experiments were performed on a commercial 1.5-T whole-body MR scanner. In Chapter 2, an efficient tissue suppression technique is presented which allows one to significantly enhance lung parenchyma visibility. A short inversion time inversion recovery (STIR) experiment combined with a magnetization transfer (MT) experiment was used for magnetization preparation in order to suppress the signal from muscle. A half-Fourier single-shot turbo spin-echo (HASTE) sequence was used as an acquisition module. This approach was used to perform lung anatomical imaging in healthy volunteers and patients with cystic fibrosis (CF). The results obtained demonstrate that with MT-STIR approach high quality human lung images can be obtained and that this approach has the potential for the evaluation of lung pathologies. In Chapter 3, a rapid and robust technique for quantitative T1 mapping of the human lung using an IR SnapshotFLASH sequence is presented. Based on a series of SnapshotFLASH images acquired after a single inversion pulse, high quality and quantitative T1 parameter maps acquired were obtained in under five seconds from healthy volunteers and patients with CF. The measured T1 values of healthy lung parenchyma ranged from 1100 to 1400 ms and are in good agreement with previously reported literature values. The measured T1 values of diseased lung parenchyma in patients with CF ranged from 800 to 1000 ms and correlated with reduced regional pulmonary blood volume and blood flow as confirmed by qualitative gadolinium (Gd)-DTPA-enhanced MR pulmonary perfusion imaging. Indirect qualitative MRI of pulmonary ventilation is feasible using the paramagnetic effects of oxygen physically dissolved in blood. In Chapter 4, a more quantitative oxygen-enhanced pulmonary function test based on the slope of a plot of R1 vs. oxygen concentration &#61630; the oxygen transfer function (OTF) &#61630; was developed and tested in a pool of healthy volunteers and patients with CF. The lung T1 relaxation rate, R1, under normoxic conditions (room air, 21% O2) and the response to various hyperoxic conditions (40% – 100% O2) were studied. Lung T1 in healthy volunteers showed a relatively homogeneous distribution while they breathed room air and a homogeneous decrease under hyperoxic conditions. This T1 decrease from breathing room air to 100% O2 was statistically significant at P < 0.0001. Lung T1 in patients with CF showed an inhomogeneous distribution while they breathed room air and the observed lung T1 decrease under hyperoxia depended on the actual state of the diseased lung tissue. In the selected group of patients with CF, areas with reduced OTF also showed reduced perfusion, as confirmed by qualitative Gd-DTPA-enhanced MR pulmonary perfusion imaging. In Chapter 5, the feasibility and reproducibility of a noninvasive, rapid and quantitative pulmonary perfusion mapping method was evaluated using a two-compartment tissue model in combination with proton spin labeling within the imaging slice. Global and selective lung T1 maps were acquired from each subject. Quantitative perfusion maps were calculated from the global and selective T1 maps. The measured perfusion rates of the upper right lung in volunteers ranged from 400 to 600 m&#61548;/100g/min. In patients with CF, perfusion defects detected using Gd-DTPA-enhanced MRI were also detected using the spin labeling method. The perfusion rates of diseased lung tissues were less than 200 m&#61548;/100g/min. The proposed method showed a high intra-study reproducibility and low relative errors. In the first part of Chapter 6, a clinical protocol combining anatomical 1H MRI with the assessment of both OTF and pulmonary perfusion was established for the human lung and applied to patients with CF. In the selected group of patients with CF, areas with reduced oxygen enhancement showed reduced perfusion as confirmed by spin labeling perfusion imaging. These functional imaging results also correlated with anatomical MT-STIR-HASTE imaging results. The results demonstrate that this completely noninvasive clinical protocol has potential for clinical applications in the serial diagnosis of lung diseases such as CF. In the second part of Chapter 6, we compared pulmonary function before and after smoking by measuring arterial blood T1 and lung T1 using the clinical protocol. The results revealed that after smoking, both arterial blood and lung showed no significant changes in OTF, while arterial blood T1 was reduced and the pulmonary perfusion rate was increased.

Die vorliegende retrospektive Arbeit zeigt die Einsatzmöglichkeiten der funktionellen Magnetresonanzurographie bei Kindern auf. Mit Hilfe der verwendeten Software lassen sich die funktionellen Aspekte der Untersuchung wenig zeitintensiv bearbeiten und die Ergebnisse anschaulich und verständlich darstellen. Die Beurteilung der funktionellen Ergebnisse erlaubt aus der Zusammenschau von errechneten definierten metrischen Daten der Untersuchung und der Kurvenanalyse eine Aussage zur seitengetrennten Nierenfunktion. Diese korreliert gut mit dem klinischen Ergebnis und der MAG 3 Szintigraphie als Standardverfahren. Als Funktionsparameter zur Unterscheidung zwischen normal funktionierender und dekompensierter obstruierter Nierenuretereinheit dient in erster Linie die renale Transitzeit des Kontrastmittels RTT. Durch Einführung einer Pseudonativsequenz konnten im Patientenkollektiv Untersuchungen der Auswertung zugeführt werden, die primär nicht auszuwerten waren. Eine Korrelation der errechneten Patlakzahl mit der geschätzten glomulären Filtrationsrate ließ sich in unserem Kollektiv nicht nachweisen. Insgesamt ist das Verfahren im klinischen Alltag weiter zu evaluieren, Prospektive Studien sollten eine eventuelle Überlegenheit dieser strahlenfreien Methode gegenüber der Szintigraphie als zentrale Fragestellung überprüfen. / Retrospective functional assessment of MRU examinations between 2004 and 2011. Calculated functional parameters and curves were interpreted as normal (group 1), equivocal (group 2) or obstructed (group 3), followed by comparison with clinical outcome (SOR) and, if available, MAG 3 scintigraphy. CHOP-fMRU is a valuable tool to assess functional parameters in fMRU. CTT and RTT can help to differenciate between obstructed and normal KUU. Further prospective studies should evaluate the performance of fMRU compared to scintigraphy in children, in order to appraise the additional functional value of fMRU beyond morphological information.

Das Prostatakarzinom ist der häufigste bösartige Tumor des Mannes in den westlichen Industrieländern und die zweithäufigste tumorassoziierte Todesursache bei Männern weltweit. Für seine Diagnostik ist die Positronenemissionstomographie (PET) klinisch ein zunehmend wichtiges nicht-invasives bildgebendes Verfahren. Dennoch gibt es gegenwärtig noch kein geeignetes Radiopharmakon für die klinische Routineuntersuchung und die Charakterisierung des Prostatakarzinoms mit der PET. In dieser Arbeit wurden die Fettsäuren [18F]Fluorthiapalmitat (FTP) und 13-(4-[124/131I]Iodphenyl)-3-(p-phenylen)tridekansäure (PHIPA) hinsichtlich ihrer Eignung als Radiotracer für die PET zum Nachweis des Prostatakarzinoms in vitro und [18F]Fluorthiapalmitat auch in vivo untersucht. Methode: Für die Zellversuche wurden zwei hormonabhängige Zelllinien, LNCap und 22Rv1, und zwei hormonunabhängige Zelllinien DU145 und PC-3 verwendet. Nach Inkubation mit dem radioaktiven Tracer wurde die Höhe der Aufnahme im zeitlichen Verlauf mit Hilfe einer gamma-Kamera gemessen, sowie Untersuchungen zum Mechanismus der Aufnahme in die Zellen durchgeführt. In einem zweiten Schritt wurde die Aufnahme von [18F]FTP in ein heterotop implantiertes Prostatakarzinom in CD1-nu/nu-Nacktmäusen in vivo am Kleintier-PET bestimmt. Ergebnisse: Es zeigt sich sowohl für [18F]FTP als auch für [124/131I]PHIPA eine zeitabhängige Aufnahme in die Prostatakarzinomzellen mit Erreichen eines Plateaus. Dieses wird von der fluorierten Fettsäure [18F]FTP schneller erreicht als von der jodierten Fettsäure [124/131I]PHIPA. Das Plateau der Aufnahme liegt für [18F]FTP signifikant höher als für [124/131I]PHIPA. Desgleichen ist die maximal erreichte Aufnahme in die beiden hormonabhängigen Zelllinien LNCaP und 22Rv1 höher liegt, als in die hormonunabhängigen Zelllinien DU125 und PC-3. Im Rahmen von kompetitiven Inhibitorexperimenten mit Etomoxir konnte gezeigt werden, dass die Carnitin-Palmitoyltransferase einen wichtigen Aufnahmemechanismus für den Transport von [18F]FTP in die Zellen darstellt. Die Aufnahme von [124/131I]PHIPA in die Prostatakarzinomzellen wird durch Etomoxir nicht beeinflusst. Desgleichen lässt sich die Aufnahme sowohl von [18F]FTP als auch von [124/131I]PHIPA weder durch Koinkubation mit Angiotensin noch mit AICAR hemmen. Die Kleintier-PET-Untersuchungen zeigten eine relativ geringe Aufnahme von [18F]FTP in die Tumoren in vivo im Vergleich zur Akkumulation in Tumorzellen in vitro in der Zellkultur. Die Abgrenzung des Tumors mittels [18F]FTP-PET war zwar möglich, jedoch insgesamt noch nicht zufriedenstellend. Die Diskrepanz zwischen Daten aus Zellexperimenten in vitro und Ergebnissen aus tierexperimentellen Untersuchungen in vivo am Kleintier-PET kann noch nicht erklärt werden. Schlussfolgerung: Insgesamt legen die positiven Ergebnisse der in vitro Experimente mit [18F]FTP und [124/131I]PHIPA einen Grundstein für fortführende in vivo Bewertungen dieser Radiopharmaka mit dem Ziel, das Potential als mögliches Radiopharmakon zur Darstellung des Prostatakarzinoms abschließend klären zu können. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer in man in the western civilisation and the second leading cause of cancer death in man all over the world. For its diagnosis positron emission tomography (PET) is an increasing important tool as a noninvasive procedure. Very few tracers are currently available to detect and stage prostate cancer with PET. This study is an analysis of the uptake and the metabolism of [18F]Fluorthiapalmitat (FTP) und 13-(4-[124/131I]Iodphenyl)-3-(p-phenylen)tridekansäure (PHIPA) in prostate cancer cells and for [18F]FTP in an experimental model of human prostate cancer to evaluate the potential as an imaging agent for prostate cancer. Methods: In vitro experiments were performed with LNCap and 22Rv1 (androgen-dependent) and DU145 and PC-3 (non androgen-dependent) human prostate cancer cell lines. The uptake of the radio-labeled fatty acids was evaluated, followed by analysis of the underlying mechanisms of the accumulation in tumor cells. Furthermore [18F]Fluorthiapalmitat was examined with small-animal PET in CD-1 nu/nu mice engrafted with human PC-3 prostate cancer heterotopically in the flank. Results: [18F]FTP and [124/131I]PHIPA accumulated intensively in primary human prostate cancer cells. The Uptake of [18F]FTP and [124/131I]PHIPA is a time dependent process which reaches saturation. The saturation of [18F]FTP in all cell lines is significantly higher than of [124/131I]PHIPA. Likewise, the saturation of the androgen-dependent cell lines is higher than of the non androgen-dependent cell lines. Inhibition experiments revealed that the carnitin-palmitoyltranferase is an important mechanism of [18F]FTP accumulation in prostate cancer cells, whereas Angiotensin and AICAR take no influence on the uptake of [18F]FTP and [124/131I]PHIPA. In vivo [18F]FTP accumulated less in the heterotopically prostate cancer of the CD-1 nu/nu mice than the in vitro results suggested, reaching 7.7 ± 3.9% injected dose per gram (ID/g). With [18F]FTP the visualisation of the tumor was possible, but the tumor-to-background contrast not satisfying. The gap between the positive in vitro results and the outcome of the small-animal PET could not be explained in the study. Conclusion: To evaluate the potential of [18F]FTP as a PET tracer, further experiments in vivo are necessary. Despite the in vivo results, the positive in vitro results suggest that [18F]FTP and [124/131I]PHIPA are promising candidates as radiotracer for detecting prostate cancer and warrant further studies in vivo.

Thèse doctorat : Electronique et optique : Brest : 2006. / Bibliogr. p.225-236.

Thèse de doctorat : Génie biologique et médical : Paris 12 : 2006. / Bibliogr. : 195 réf.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine nucléaire : Nantes : 2007. / Bibliogr.