In der vorliegenden Arbeit sollte geprüft werden, ob durch das nicht invasive Untersuchungsverfahren der pharmakokinetischen DCE-DSC-MRT eine Unterscheidung von low-grade (Gleason-Score ≤ 6) und high-grade Prostatakarzinomen (Gleason- Score ≥ 7) möglich ist und welche der pharmakokinetischen MR-Parameter Perfusion, Blutvolumen, Mean Transit Time (MTT), Interstitielles Volumen, Permeabilität, Extraktionskoeffizient (EF), Delay und Dispersion für diese Differenzierung geeignet sind. Ebenso sollte überprüft werden, ob zwischen den pharmakokinetischen MR-Parametern und dem pT-Stadium, insbesondere dem Vorliegen oder Nichtvorliegen eines extraprostatischen Wachstums ein Zusammenhang besteht. Bestandteil der Studie waren 50 Patienten mit stanzbioptisch gesichertem Prostatakarzinom (PSA 1,4 bis 31,4 ng/ml). Diese wurden vor geplanter Prostatektomie mit der dynamischen kontrastmittelgestützten Inversions-präparierten Dual-Contrast Gradienten Echo Sequenz (zeitliche Auflösung 1,65 s) bei 1,5 Tesla mit der kombinierten Endorektal Body Phased-Array Spule untersucht. Die Berechnung der Parameterkarten erfolgte mit einem sequentiellen Drei-Kompartiment-Modell, entsprechenden Nachverarbeitungsalgorithmen und unter Berücksichtigung der arteriellen Eingangsfunktion. Insgesamt konnten 67 Prostatakarzinomareale (28 x low-grade, 39 x high-grade) nach Korrelation mit den Prostatektomiepräparaten ausgewertet werden. Hierbei zeigten low-grade Prostatakarzinome im Vergleich zu high-grade Prostatakarzinomen im Mittel eine geringere Perfusion (0,62 ml/cm³*min-1 vs. 1,36 ml/cm³*min-1, p= 0,024) und eine längere MTT (4,47 s vs. 2,94 s, p= 0,001). Kein statistisch signifikanter Unterschied fand sich für das Delay (p=0,059), für das Blutvolumen (p=0,169), für die Permeabilität (p=0,213), für die Dispersion (p=0,224), für den Extraktionskoeffzienten (p=0.598) und für das Interstitielle Volumen (p=0,773). Eine sinnvolle Diskriminierung von low-grade und high-grade Prostatakarzinomen ist durch eine Kombination der MR-Parameter Perfusion und Permeabilität mit einem AUC Wert von 0,751 und einer Sensitivität / Spezifität von 42,9% / 79,5% als auch durch die Perfusion (AUC = 0,682; 71,8 % / 71,4 %) möglich. Am praktikabelsten erscheint für die Diskriminierung die Perfusion mit einem entsprechenden Perfusionstrennwert von 0,61 ml/ cm3*min-1. Eine positive Korrelation fand sich zwischen dem pT-Stadium der Prostatakarzinome und dem Gleason-Score (p=0,010), dem pT-Stadium und dem PSA-Wert (p=0,019) sowie dem pT-Stadium und dem pharmakokinetischen MR-Parameter Perfusion (p=0,017). Die Parameter MTT, Delay, Blutvolumen, Permeabilität, Dispersion, Extraktionskoeffizient und interstitielles Volumen korrelierten nicht mit dem pT-Stadium der Prostatakarzinome. Prostatakarzinome mit extraprostatischem Wachstum (≥ pT3a) zeigten eine höhere Perfusion (1,99 ml/cm³*min-1 vs. 0,95 ml/cm³*min-1, p= 0,033), eine geringere MTT (2,41 s vs. 3,61 s, p=0,050) und eine geringere Dispersion (7,19 vs. 11,45, p=0,011) als Prostatakarzinome in einem organbegrenztem Tumorstadium (≤ pT2c). Der Parameter Perfusion wurde in der schrittweisen Diskriminanzanalyse als der am besten geeignete Parameter zur Unterscheidung von Prostatakarzinomen im organbegrenzten und Prostatakarzinomen im organüberschreitenden Tumorstadium identifiziert (AUC=0,697). Nur der Gleason-Score des Prostatektomiepräparates war besser als der pharmakokinetische Parameter Perfusion zur Unterscheidung von Prostatakarzinomen im organbegrenzten und Prostatakarzinomen in einem organüberschreitenden Tumorstadium geeignet (AUC=0,740). Die vorliegenden Ergebnisse legen nahe, dass durch die pharmakokinetischen MR-Parameter Perfusion und MTT eine nicht invasive Unterscheidung von low-grade und high- grade Prostatakarzinomen möglich ist. In der Primärdiagnostik könnte der nicht invasiv zu erhebende pharmakokinetische MR-Parameter Perfusion als additiver Marker zu den obligat bestimmten Prognoseparametern des Prostatakarzinoms (PSA-Wert, Gleason-Score der Stanzbiopsie, klinisches Tumorstadium) zur Identifizierung von low-risk Prostatakarzinomen herangezogen werden, um dem Patienten die bestmögliche und risikoärmste Therapie empfehlen zu können. Im Rahmen des Therapiekonzeptes der „Active surveillance“ könnte dieser Parameter dazu dienen, einen Progress im MRT nachzuweisen. Außerdem könnte der pharmakokinetische MR-Parameter Perfusion im Rahmen des Tumorstagings eine Zusatzinformation bezüglich des organüberschreitenden Wachstums des Prostatakarzinoms liefern.
The aim of the present study was to investigate whether noninvasive imaging using pharmacokinetic DCE-DSC MRI enables differentiation of low-grade (Gleason score ≤ 6) and high-grade prostate cancer (Gleason score ≥ 7) and to identify the pharmacokinetic MR parameters – perfusion, blood volume, mean transit time (MTT), interstitial volume, extraction coefficient (EF), delay, and dispersion – that are most suitable to distinguish these cancers. Another aim was to investigate whether there is an association between any of the pharmacokinetic parameters and the pT stage, especially with regard to differentiating intraprostatic from extraprostatic growth. The study included 50 patients with biopsy-proven prostate cancer (PSA 1.4 - 31.4 ng/ml) who underwent MRI prior to prostatectomy. MRI was performed at 1.5 Tesla using a combined endorectal and body phased-array coil and a dynamic contrast-enhanced inversion-prepared dual-contrast gradient echo sequence (temporal resolution of 1.65 s). Parametric maps were calculated using a sequential three- compartment model and postprocessing algorithms taking into account the individual arterial input function. A total of 67 prostate cancer areas (28 low-grade, 39 high-grade) were analyzed after correlation with the corresponding prostatectomy specimens. Low-grade prostate cancers had a lower mean perfusion (0.62 ml/cm³*min-1 vs. 1.36 ml/cm³*min-1, p = 0.024) and longer MTT (4.47 s vs. 2.94 s, p= 0.001) compared with high-grade cancers. No statistically significant differences were found for delay (p=0.059), blood volume (p=0.169), permeability (p=0.213), dispersion (p=0.224), extraction coefficient (p=0.598), and interstitial volume (p=0.773). Adequate differentiation of low-grade and high-grade prostate cancer is possible using a combination of perfusion and permeability (AUC value of 0.751; sensitivity/specificity of 42.9%/79.5%) or perfusion alone (AUC = 0.682; 71.8%/71.4 %). Perfusion appears to be most practical using a perfusion threshold of 0.61 ml/ cm3*min-1. Positive correlations were found between the pT stage of prostate cancer and the Gleason score (p=0.010), the pT stage and PSA level (p=0.019), and the pT stage and perfusion as the only pharmacokinetic MR parameter (p=0.017). The other pharmacokinetic parameters investigated did not correlate with the pT stage. Prostate cancers with extracapsular extension (≥ pT3a) had higher perfusion (1.99 ml/cm³*min-1 vs. 0.95 ml/cm³*min-1, p= 0.033), a lower MTT (2.41 s vs. 3.61 s, p=0.050), and lower dispersion (7.19 vs. 11.45, p=0.011) compared with tumors confined to the prostate (≤ pT2c). Stepwise discriminatory analysis revealed perfusion to be the most suitable parameter to differentiate prostate cancer confined to the gland from extracapsular tumor growth (AUC=0.697). Only the Gleason score of the prostatectomy specimen allowed better differentiation (AUC=0.740). The results presented here suggest that noninvasive differentiation of low-grade and high-grade prostate cancer is possible using the pharmacokinetic MR parameters perfusion and MTT. MR perfusion might supplement the mandatory prognostic parameters of prostate cancer (PSA, Gleason score of biopsy specimens, clinical tumor stage) in the initial diagnostic workup to identify patients with low-risk prostate cancer for whom treatment with minimal adverse effects could be recommended. In the setting of active surveillance, this parameter might be used to detect cancer progression. Used in initial staging, this pharmacokinetic MR parameter might allow better prediction of cancer growth beyond the prostate.
