Multimodale und multiparametrische Bildgebung zur zuverlässigen präoperativen Funktionsdiagnostik im Randbereich von Hirntumoren

• Antragsteller: Professor Dr. Arnd Dörfler; Professor Dr. Andreas Stadlbauer
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286094343

Das Glioblastom (GBM) ist der häufigste und aggressivste Hirntumor bei Erwachsenen. Die Standardtherapie höhergradiger Gliome (HGG) ist die Resektion zur möglichst radikalen Verminderung der Tumormasse mit anschließender Strahlenchemotherapie. Dabei korreliert die Rezidivrate signifikant mit dem Ausmaß der Tumorresektion. Ziel der operativen Behandlung ist daher, möglichst viel Tumormasse zu entfernen. Hierfür ist allerdings häufig ein Balanceakt zwischen hoher Radikalität und gleichzeitigem Erhalt der Hirnfunktionen erforderlich. Insbesondere der Schutz kortikaler Strukturen der wichtigsten Hirnfunktionen in unmittelbarer Nachbarschaft zur Läsion ist für das klinische Outcome und die postoperative Lebensqualität der Patienten entscheidend. In der präoperativen Diagnostik ist die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) für die Lokalisierung eloquenter Areale die bildgebende Methode der Wahl. Eine wesentliche Limitation der fMRT besteht allerdings darin, dass es bei Läsionen in unmittelbarer Nähe des eloquenten Areals zu einer läsionsinduzierten neurovaskulären Entkopplung (NVE) kommt, die zu einer teilweisen oder vollständigen Unterdrückung des BOLD-Effekts (blood oxygenation dependent effect) und damit zu falsch-negativen Ergebnissen der fMRT führt. Durch die gestörte Gefäßautoregulation in der Umgebung von Gliomen können die Blutversorgung und der Blutsauerstoffgehalt im Funktionsbereich nicht auf die erhöhte neuronale Aktivität adaptiert werden, obwohl das Cortexgewebe noch aktiv ist. Als Ursache werden metabolische und vaskuläre Faktoren angeführt. Innovative MR-Techniken ermöglichen die nichtinvasive Quantifizierung metabolischer und vaskulärer Imaging Biomarker, die zur Detektion und Erklärung der NVE beitragen können.Ziel des Forschungsvorhabens ist, die Zuverlässigkeit der bildgebungsgestützten Lokalisierung der kortikalen Strukturen wichtiger Hirnfunktionen im Randbereich von Hirntumoren zu verbessern, sowie Ursachen und Einflussfaktoren der läsionsinduzierten NVE zu untersuchen. In Arbeitspaket 1 soll ein multiparametrisches MR-Protokoll bestehend aus innovativen MR-Methoden zur Bestimmung metabolischer und vaskulärer Imaging Biomarker mit histopathologischen Parametern aus intraoperativ gewonnenen Gewebeproben und mit intraoperativen Messungen der Blut- und Sauerstoffversorgung durch eine spezielle Sonde validiert werden. In Arbeitspaket 2 sollen NVEs durch Funktionsmessungen mittels Magnetenzephalographie (MEG) und Korrelation mit fMRT-Lokalisationen als MEG-fMRT-Mismatch detektiert und deren tatsächliches Vorliegen mit intraoperativem Neuromonitoring validiert werden. Durch Korrelation validierter NVEs mit den validierten metabolischen und vaskulären Imaging Biomarkern soll ein NVE-Erklärungsmodell entwickelt werden. Dies soll schließlich (Arbeitspaket 3) in einer klinisch anwendbaren Methode zur präoperativen Risikoabschätzung für das Vorliegen einer läsionsinduzierten NVE im Randbereich höhergradiger Gliome münden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen